Controlling light polarization by swirling surface plasmons
光的偏振是现代光学的一个重要方面。目前的偏振控制方法利用各向异性材料或各向异性形状纳米结构阵列的双折射和二向色性。基于集体光学效应，所产生的组件仍然比光的波长大得多，这限制了设计策略。在这里，我们提出了一种行波等离子体天线，克服了这一限制，使用金涂层的螺旋纳米线非辐射馈与偶极孔径纳米天线。我们的非共振混合纳米天线通过在亚波长尺度上旋转表面等离子体激元并利用光学自旋轨道相互作用来实现紧密限制的圆偏振光。四个紧密包装的圆偏振光源相反的旋向性和可调强度的演示。通过相邻纳米天线之间的近场相互作用，我们获得了一个高度小型化的波片，其偏振特性以前从未被证明。
2018-12-16 physics.optics
Chiral light by symmetric optical antennas
手性是生命的起源，在自然界中普遍存在。如果一个物体与它自己的镜像是不可重叠的，那么它被认为是手性的。这涉及圆偏振光如何与这样的物体相互作用，圆二色性，右和左圆偏振光的差分吸收。根据生物学、化学和物理学中的共识，圆二色性是由于内部手性结构或外部对称性被光照破缺而产生的。我们表明，圆二色性是可能的，在对称照明与简单的对称光学纳米天线。我们从实验和理论上证明了两个具有相位滞后的类电磁偶极模，原则上，足以在非手性结构中产生圆二色性。后者的例子是所有可见光谱光学纳米天线，对称纳米椭圆和纳米二聚体。这一发现的简单性和普遍性揭示了纳米级电磁设计的全新意义，对生物学、化学和材料科学中的光学具有潜在的深远影响。
2014-12-11 physics.optics
Scattering of a plasmonic nanoantenna embedded in a silicon waveguide
集成在硅器件上的等离子体天线具有用于控制和路由光信号的巨大且尚未开发的潜力。在这里，我们提出了一个混合的硅金属系统，其中一个单一的金纳米天线嵌入在一个单模硅波导作为一个谐振驱动的过滤器的理论计算。由于散射和干扰，当满足天线的谐振条件时，在谐振频带中传输下降85%。首先，我们分析研究了传播模式和天线之间的相互作用，包括散射过程的辐射校正和波导壁的极化。其次，我们找到了最大相互作用的配置，并数值模拟了一个现实的硅波导中的纳米天线。数值计算表明，一个大的抑制传输和三倍以上的散射比吸收，随之而来的分析模型。我们提出的系统可以很容易地制造标准的硅和等离子体光刻方法，使其有希望作为真正的组件在未来的光电电路。
2015-05-08 physics.optics
Slant-gap plasmonic nanoantenna for optical chirality enhancement
提出了一种新的用于光学手征工程的具有倾斜缝隙的等离子体纳米天线的设计。在共振时，倾斜间隙提供平行于外部磁场的高度增强的电场，具有90度的相位延迟，导致增强的光学手性。我们通过数值模拟表明，在线性极化激发下，我们的非手性纳米天线可以产生近场增强的光学手征，可以通过倾斜角和共振条件进行调谐。我们的设计可以很容易地实现，并可能会发现在圆二色性增强的应用。
2014-01-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Core-Shell Structured Dielectric-Metal Circular Nanodisk Antenna: Gap Plasmon Assisted Magnetic Toroid-like Cavity Modes
等离子体纳米天线，其性质基本上是由它们的谐振模式，是感兴趣的根本和各种应用。具有各种形状、几何形状和组成的DNA已经被证明，每种DNA都具有独特的性质和潜在的应用。在这里，我们建议使用的侧壁涂层作为一个额外的自由度来操纵等离子体激元间隙腔模式在强耦合金属纳米盘。结果表明，对于厚度为几十纳米的介电中间层和侧壁等离子体涂层的超过十纳米，通常的光学磁共振模式被消除，只有磁环类模式是可持续的红外和可见光制度。所有这些深亚波长模式可以被解释为来自间隙表面等离子体激元的干涉效应。我们的研究结果将是有用的纳米天线设计，高Q腔传感，结构光束的产生，和光子发射工程。
2014-12-04 physics.optics
Doubly resonant optical nanoantenna arrays for polarization resolved measurements of surface-enhanced Raman scattering
我们报告说，菱形金属纳米天线阵列支持多个等离子体共振，使它们成为有利的生物传感基板。除了与菱形的两个主轴相关联的两个局部等离子体偶极模式之外，样品支持额外的光栅诱导的表面等离子体极化激元共振。所有模式的等离激元特性进行了仔细研究，通过远场测量与数值和分析计算。然后将样品应用于表面增强拉曼散射测量。它被证明是高效的，因为两个等离子体共振的结构被同时调谐，以符合在SERS实验中的激发和发射波长。通过测量偏振角对SERS信号的影响来完成分析。
2009-10-30 physics.optics
Tuning of Near- and Far-Field Properties of All-dielectric Dimer Nanoantennas via Ultrafast Electron-Hole Plasma Photoexcitation
通过低损耗纳米器件实现全光超快信号调制和路由是实现高性能超紧凑光学芯片的关键一步。在这里，我们提出了一个专门设计的硅二聚体纳米天线，这是可调的通过光激发的致密电子空穴等离子体与超快弛豫速率。基于这一概念，我们证明了光束转向的效果高达20度，通过简单的入射强度的变化，适合于超快光路由的光学芯片。在可见光和近红外光谱区域的硅和锗基纳米天线的效果都得到了证明。我们还揭示了电子-空穴等离子体光激发对二聚体带隙中的局域态密度（LDOS）的影响，发现取向平均LDOS可以改变50%，而投影LDOS的修改可以更显着：横向偶极取向几乎为500%。此外，我们的分析模型揭示了所研究的非线性纳米天线的瞬态动力学，产生所提出的超快纳米器件的所有时间特性。所提出的概念为创建用于光信号调制和路由的低损耗、超快和紧凑器件铺平了道路。
2016-06-16 physics.optics
Optical Chiral Response of MXene Nanoantenna Lattice
本文设计了一种基于高导电层状MXene材料的周期性纳米天线阵列，利用晶格共振克服材料近红外损耗，显著增强手性光学响应，为有损耗材料的手性应用提供了新途径。
2024-02-20 physics.app-ph physics.chem-ph physics.optics
Nonlinear Transient Dynamics of Photoexcited Silicon Nanoantenna for Ultrafast All-Optical Signal Processing
在高折射率介电纳米结构中光学产生的电子空穴等离子体被证明是调节其光学性质的一种手段。然而，到目前为止，这种等离子体驱动的纳米结构的超快操作机制尚未实现。在这里，我们进行泵浦探测实验与共振硅纳米粒子和报告的磁偶极子共振附近的超快（约2.5 ps）弛豫速率的致密光等离子体的产生。基于实验结果，我们开发了一个分析模型描述的瞬态响应的纳米硅纳米粒子的强激光脉冲，并从理论上表明，等离子体诱导的光学非线性导致超快重构的散射功率图案。我们展示了100 fs切换到单向散射制度后，由强烈的飞秒脉冲照射的纳米粒子。我们的工作为研制超小型、超高速全光信号处理器件奠定了基础。
2016-03-16 physics.optics
Fano-like interference of plasmon resonances at a single rod-shaped nanoantenna
单金属纳米棒作为半波天线在光学范围内表现出不对称的，多共振散射光谱，强烈依赖于它们的长度和介电性质。在这里，我们表明，这样的光谱特征可以很容易地理解在相邻的等离子体共振之间的Fano干扰。不同的几何形状的分析和数值结果的基础上，我们证明，法诺共振可能会出现这样的单粒子纳米天线的相互作用的共振重叠在空间和频率域。
2012-01-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Inverse design of Mie resonators with minimal backscattering
School of Physics and Engineering, ITMO University（ITMO大学物理与工程学院）
本文通过逆设计方法实现了具有接近零后向散射的Mie共振器，利用广义Kerker效应和多极消去条件，为纳米光子结构设计提供了新思路。
2024-09-10 physics.optics
Mesa-top quantum dot single photon emitter arrays: growth, optical characteristics, and the simulated optical response of integrated dielectric nanoantenna-waveguide systems
纳米光子量子信息处理系统需要空间有序的、光谱均匀的单光子源（SPS），其与共同设计的光操纵元件集成在芯片上，提供发射速率增强、发射光子引导和无损传播。为了这个目标，我们考虑包括SPS阵列的系统，每个SPS耦合到基于电介质构建块（DBB）的多功能光操纵单元（LMU）。对于SPS阵列，我们报告触发单光子发射从GaAs（001）/InGaAs单量子点（SQDs）选择性生长在纳米台面上使用的方法的衬底编码的尺寸减小外延（SESRE）。系统的温度和功率依赖的光致发光（PL），PL激发，时间分辨PL，和发射统计研究揭示了高光谱均匀性和单光子发射在8 K与g（2）（0）的0.19 ± 0.03。基于SESRE的SPS阵列，在生长平坦化覆盖层之后，容易与随后使用2D光子晶体方法或如本文理论上研究的基于DBB的LMU制造的LMU集成。我们报告的模拟光学响应的SPS嵌入DBB为基础的纳米天线波导结构的多功能LMU。发射速率增强、引导和无损传播的多个功能源自调谐到980 nm的SPS目标发射波长的基于相互作用DBB的LMU的相同集体米氏共振（主要是磁性的）的行为。模拟利用分析方法，提供物理洞察所获得的数值结果。总之，结合实验和建模演示打开了一个丰富的方法来实现共同设计的片上集成SPS-LMU，反过来，作为集成纳米光子信息处理系统的基本元素。
2017-01-06 physics.optics
Shaping Field Gradients for Nanolocalization
光学纳米天线的深亚波长定位和位移传感已经成为纳米计量学中广泛追求的目标，其中聚焦光束用作高精度光学标尺，而散射光提供光学读出。在这里，我们表明，在这些方案中使用的光激发作为一个位置计意味着纳米天线的位移的灵敏度取决于空间梯度的激发场。具体而言，我们探索这样的新的本地化计划的基础上出现的横向旋转领域在强烈限制的光束，导致在远场分割的左，右手圆偏振的散射光，被称为巨自旋霍尔效应的光的效果。我们构建了增强横向自旋密度梯度的矢量光束在焦平面和实验证实增强的灵敏度的远场自旋分割的电偶极子纳米天线的横向位移。我们的结论是，雕塑的电磁场梯度和智能设计的散射体铺平了道路，对未来的改进位移灵敏度。
2019-09-29 physics.ins-det physics.optics
Electrically Tunable Polarizer Based on Graphene-loaded Plasmonic Cross Antenna
石墨烯独特的栅电压依赖性光学性质使其成为一种很有前途的电调谐等离子体材料。在这项工作中，我们提出了在原位控制纳米天线的极化相结合的等离子体结构与静电可调石墨烯单层。可调谐偏振器的设计基于一个非对称的交叉纳米天线，包括两个正交的金属偶极子共享相同的饲料间隙。石墨烯单层沉积在Si/SiO2衬底上，并插入纳米天线下方。我们的建模表明，随着化学势通过静电掺杂增加到1 eV，较长石墨烯负载偶极的共振波长在中红外范围内蓝移500 nm（约10%的共振），而较短的偶极由于石墨烯独特的波长依赖性光学特性而受到的影响要小得多。通过这种方式，两个偶极纳米天线之间的相对场幅度和相位被电调节，并且反射波的偏振状态可以从圆形电调谐到近线性状态，轴比变化超过8dB。我们的研究证实了石墨烯与金属纳米结构的强烈光相互作用，并阐明了高速电控光电子器件的前景。
2018-03-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Switchable Organic Plasmonics with Conductive Polymer Nanoantennas
金属纳米结构通过局部等离子体电荷振荡与光发生强共振相互作用，因此成为纳米光学的关键元素。它们在纳米级对光进行整形的能力使它们在许多领域都很重要，包括生物传感，能量转换和超平面光学。动态纳米天线的另一个方向是可以预见的，从用于微型医疗设备的可调超透镜到控制辐射流入和流出建筑物的自适应窗口。然而，使纳米光学天线能够动态可控仍然具有很大的挑战性，特别是对于具有固定介电常数的传统金属。在这里，我们提出了国家的最先进的导电聚合物作为一类新的有机等离子体材料的氧化还原可调纳米光学。通过实验和模拟，我们表明，高导电聚合物的纳米盘可以通过激发偶极局部表面等离子体共振提供清晰的光学消光峰。共振频率红移与增加纳米盘的纵横比，与偶极极化率理论的基础上的分析计算。此外，我们证明了通过聚合物的氧化还原状态的化学调谐的有机纳米天线的光学响应的完全切换，其有效地调制等离子体和非等离子体制度之间的材料介电常数。因此，我们的研究结果表明，导电聚合物纳米结构可以作为氧化还原可调等离子体纳米天线，基于双极化载流子，而不是在传统的金属电子。未来的方向可能会研究不同的聚合物和几何形状，以进一步扩大等离子体光谱范围（这里约为0.8至3.6 μm）以及不同的调谐方式。
2019-07-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Active tuning of ENZ resonances in meta-antenna through phase modulation of optical pulse
Institute of Nuclear Sciences, Hacettepe University（哈杰泰普大学核科学研究所）；Department of Nanotechnology and Nanomedicine, Graduate School of Science and Engineering, Hacettepe University（哈杰泰普大学理科学院纳米技术与纳米医学系）；Department of Physics, Akdeniz University（安塔利亚地中海大学物理系）；Türkiye National Observatories, TUG（土耳其国家天文台）；Department of Nanoscience and Nanotechnology, Faculty of Arts and Science, Burdur Mehmet Akif Ersoy University（布尔杜尔穆罕默德阿基夫埃尔索伊大学文理学院纳米科学与纳米技术系）
通过光脉冲相调制实现元抗enna中ENZ共振的主动调节，无需使用ENZ材料，为等离子体超材料的可调谐响应设计提供新方法。
2025-10-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Analytical study of the plasmonic modes of metal nanoparticle circular array
我们分析了金属纳米颗粒圆形阵列的等离子体模式。给出了本征模问题的封闭形式解。对于每一个极化，等离子体模式与最高的质量被发现是一个反相模式。我们发现，在辐射损失的显着抑制可以理解为在辐射线宽的偶极辐射项的取消。剩余的有限辐射线宽随着粒子数的增加而指数减小。
2007-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Circular dichroism induced by Fano resonances in planar chiral oligomers
本文提出了具有旋转对称性的平面手性纳米结构圆二色性的一般理论。它表明，分析，入射场的偏振的手性可以控制纳米结构是否引起吸收或散射损失，即使当总的光学损失（消光）是偏振无关的。我们表明，这种效果是模式干涉的结果，使强圆二色性的吸收和散射可以通过结合Fano共振与平面手性纳米粒子簇设计。
2015-10-27 physics.optics
Perfect Circular Dichroic Metamirrors
在自然界中，甲虫Gloriosa通过选择性地只反射左旋圆偏振光来获得它的彩虹色。在这里，我们第一次介绍和演示的光学模拟的基础上的一个超材料，我们称之为圆二向色超镜面。本文在琼斯积分的框架下，提出了一种设计圆二向色超反射镜的一般方法.分析表明，超镜像可以通过两层各向异性超材料结构来实现，以满足所需的同时破坏n重旋转（n>2）和镜像对称性。我们设计了一个红外超对称反射镜，它对左旋圆偏振光具有理想的反射率，而对右旋圆偏振光几乎完全吸收。这些发现提供了新的方法来实现各种应用，包括偏振成像，分子光谱学，以及量子信息处理的新型手性光学器件。
2015-06-02 physics.optics
Increasing the Field-of-View Radiation Efficiency of Optical Phased Antenna Arrays
本文通过数值模拟优化了具有圆形光栅纳米天线的二维硅基光学相控阵列，在1.55μm波长下实现高达90%的向上辐射效率，并有望用于激光雷达和增强现实等应用。
2023-05-10 physics.optics
Diffractive arrays of gold nanoparticles near an interface: critical role of the substrate
等离子体纳米天线的周期性阵列的光学性质受到阵列平面中的相干多重散射的强烈影响，当波长与周期相称时，这导致透射和反射中的尖锐光谱共振。我们证明了底物的存在（即，非对称折射率环境）可以抑制粒子之间的长程耦合并抑制晶格共振，这与最近的实验结果一致。我们发现衬底到覆盖层的折射率对比度和阵列与界面之间的距离是决定衍射耦合强度的关键参数。我们严格的电磁模拟很好地再现了一个简单的分析模型。这些发现在周期性结构的设计和评估其光学谐振在传感和其他光子技术中的潜在用途中是重要的。
2012-10-02 physics.optics
Vectorial structure of a hard-edged-diffracted four-petal Gaussian beam in the far field
基于矢量角谱法和稳相法，利用圆孔函数可以展开为复高斯函数的有限和这一事实，导出了四瓣高斯光束经圆孔衍射后远场的解析矢量结构。研究了能流分布和孔径引入的衍射效应，并用图形说明。此外，还详细讨论了f参数和截断参数对非傍轴性的影响。此外，当截断参数趋于无穷大时，本文所得到的解析公式可以退化到无孔情况。这一工作有助于加深对FPGB经圆孔衍射的矢量特性的理解。
2010-04-27 physics.optics
Fano resonances in antennas: General control over radiation patterns
许多光学器件的概念都是基于共振等基本物理现象。其中一个常用的设备是电磁天线，它将局部能量转换为自由传播的辐射，反之亦然，提供了控制电磁辐射的独特能力。在这里，我们提出了一个概念，用于控制的电磁波散射的强度和方向性的射频和光学天线的基础上的Fano共振的物理。我们开发了一个分析理论的空间Fano谐振天线，描述了切换的辐射模式之间的向前和向后的方向，并确认我们的理论与数值计算和微波实验。我们的方法桥接了传统的无线电天线和光子纳米天线的概念，它为设计具有各种功能和架构的无线光学器件提供了一个范例。
2013-10-24 physics.optics
Multipolar Decomposition of Magnetic Circular Dichroism in Arbitrarily Shaped Magneto-Dielectric Scatterers
National Institute of Telecommunications - Inatel（国家电信研究所 - Inatel）；Umeå University（于默奥大学）；University of Sao Paulo（圣保罗大学）
本研究通过多极展开方法分析磁电散射体的磁圆二色性，揭示磁化电流的多极共振可能强于传统电介质电流。
2025-10-23 physics.app-ph physics.optics
Routing Light Emission from Monolayer MoS$_2$ by Mie Resonances of Crystalline Silicon Nanospheres
本研究利用晶体硅纳米球的磁偶极与电偶极 Mie 共振，解析、实验并模拟验证了其对单层 TMDC 激子光致发光方向性的调控。
2024-10-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-Accuracy Semi-Analytical Method for Solving the Problem of Electromagnetic Wave Scattering by Arbitrary Ensembles of Parallel Circular Cylinders
Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）；Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT)（莫斯科物理技术学院）
该研究针对任意平行圆柱集合体的电磁波散射问题，提出基于圆柱谐波解析展开和格拉夫加法定理的半解析方法，经数值求解和多阶段验证，能在多参数范围提供高精度解，并以铝纳米圆柱簇为例进行了相关计算分析。
2026-07-08 math-ph math.MP physics.comp-ph
An analytical approximation to measure the extinction cross-section using: Localized Waves
我们用局域波给出了光学定理的一般表达式。这种表示是众所周知的，通常用于生成冻结波、X波和其他传播不变光束。我们分析了几个例子，使用不同的输入光束源上的圆形检测器来测量消光截面。
2022-01-11 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
