Strong Coupling of Epsilon-Near-Zero Phonon Polaritons in Polar Dielectric Heterostructures
我们报告的第一个观察到的近零（ENZ）声子极化激元在AlN薄膜完全杂化与表面声子极化激元（SPhP）支持的相邻SiC衬底。采用一个强耦合模型的色散和电场分布在这些杂化模式的分析，我们表明，他们共享的两个先驱模式的最突出的特点。这种新型ENZ-SPhP耦合极化激元具有高度的传播特性和深度亚波长光限制，可以作为未来红外和太赫兹（THz）纳米光子集成和通信器件的构建模块。
2018-11-14 physics.optics
Momentum-space spectroscopy for advanced analysis of dielectric-loaded surface plasmon polariton coupled and bent waveguides
我们进行先进的辐射泄漏显微镜路由介质加载等离子体波导结构。通过直接平面成像和动量空间光谱，我们分析了耦合波导之间的能量传递作为间隙距离的函数，并揭示了弯曲几何形状的动量分布。具体来说，我们观察到一个明确的简并升降机的有效指数强相互作用的波导与耦合模理论。我们使用动量空间表示来讨论曲率对介质加载波导的影响。实验图像被成功地再现的数值和分析模型的模式在弯曲的等离子体波导中传播。
2013-05-03 physics.optics
Exceptional compound plasmon-polariton waves
本文研究三材料结构中复合等离子体-极化激元波的传播，发现当一侧介电材料为各向异性时可在特定方向导引异常CPP波，并通过数值求解边值问题确定了其空间场分布。
2020-09-10 physics.optics
Compound surface-plasmon-polariton waves guided by a thin metal layer sandwiched between a homogeneous isotropic dielectric material and a structurally chiral material
多个复合表面等离子体激元-极化激元（SPP）波可以通过由夹在均匀各向同性电介质（HID）材料和电介质结构手性材料（SCM）之间的足够厚的金属层组成的结构来引导。当金属层的厚度与趋肤深度相当时，复合SPP波强烈地绑定到两个金属/电介质界面，但当厚度大得多时，复合SPP波仅绑定到两个界面中的一个。复合SPP波在相速度、衰减率和场轮廓方面不同，即使所有都可以在相同的频率下激发。一些复合SPP波在横向平面中传播方向的选择不会受到很大影响，但其他复合SPP波会受到影响，这取决于金属厚度。对于固定的金属厚度，复合SPP波的数量取决于HID材料的相对介电常数，这对于感测应用是有用的。
2015-09-08 physics.optics
Compound surface-plasmon-polariton waves guided by a thin metal layer sandwiched between a homogeneous isotropic dielectric material and a periodically multilayered isotropic dielectric material
固定频率的多个p-和s-偏振复合表面等离子体激元（SPP）波可以由夹在均匀各向同性电介质（HID）材料和周期性多层各向同性电介质（PMLID）材料之间的金属层组成的结构引导。对于任何厚度的金属层，必须存在至少一个复合SPP波。它具有p-极化状态，当金属厚度大时，它强烈地结合到金属/HID界面，但当金属厚度小时，它强烈地结合到金属/电介质界面。当金属层消失时，该复合SPP波转变为Tamm波。取决于金属层的厚度、HID材料的相对介电常数以及PMLID材料的周期和成分，存在额外的复合SPP波。其中一些是p极化的，另一些是s极化的。它们在相速、衰减率和场分布上都不同，尽管它们都可以在相同的频率下激发。当金属层薄时，复合SPP波的数量对HID材料的相对介电常数的多重性和依赖性对于光学感测应用可能是有用的。
2015-06-29 physics.optics
Generalized 4 $\times$ 4 Matrix Formalism for Light Propagation in Anisotropic Stratified Media: Study of Surface Phonon Polaritons in Polar Dielectric Heterostructures
本文提出了一种广义的4 $\times$ 4矩阵形式来描述光在双折射分层介质中的传播。与以前的工作相比，我们的算法能够处理任意各向异性或各向同性，吸收或非吸收材料，是免费的不连续的解决方案。我们计算的反射和透射系数，并推导出方程的电场分布的任何数量的层。该算法是容易理解的，并且可以直接在计算机程序中实现。为了证明该方法的能力，我们计算的反射率，电场分布，和色散曲线的表面声子极化激元激发在奥托几何选定的模型系统，在那里我们观察到几个不同的现象，从临界耦合模式分裂，和表面声子极化激元在双曲介质。
2017-07-03 physics.optics
Compensation of loss in propagating surface plasmon polariton by gain in adjacent dielectric medium
本文报道了用染料抑制银膜与光泵聚合物界面上表面等离子体激元的损耗。大幅度的效应使得“主动”纳米等离子体激元的各种应用成为可能。实验研究是伴随着发展的现象的分析描述和解决的争议，关于一个波的波矢量的方向与一个强的倏逝分量在一个活跃的介质。
2007-04-12 physics.optics
Surface plasmon polariton propagation around bends at a metal-dielectric interface
我们从理论上分析了表面等离子体激元的传播与一个有限的弯曲半径的金属角落，使用一维模型类似于从一个有限深的势阱的散射。我们得到的能量反射和透射系数在短波长的限制，以及上限的透射率的表达式。在某些情况下，我们发现，在非平面界面上的传播可能会导致比平坦表面上的损耗更低，与预期相反。此外，我们还发现，最大透射率非单调地依赖于弯曲半径，允许增加的透射率与半径减小。
2004-06-29 physics.optics
Enhanced surface plasmon polariton propagation induced by active dielectrics
利用COMSOL多物理场软件对介质-金属-介质波导中表面等离子体激元的传播进行了数值模拟。我们表明，使用的有源电介质与增益，补偿金属吸收损失，大大提高了等离子体传播。此外，对于特定增益值，活性物质的引入在传播常数的虚部中引起根，导致表面等离子体的无限传播。在这项工作中分析的计算方法可以用来定义和调整表面等离子体极化激元放大和传播的最佳条件。
2014-08-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Polariton properties in bigyrotropic medium
得到了双折射介质中极化激元的谱。考虑了高频电磁场和外磁场作用下介质中离子和电子的极化。结果表明，通过改变外加静磁场，可以控制极化激元的谱和速度。
2012-04-23 physics.optics
Propagation of the surface plasmon polaritons through gradient index and periodic structures
本文研究了表面电磁波在金属表面上的传播。我们表明，强烈的辐射损耗典型的表面波散射时，可以大大抑制单一的介电步骤被取代的梯度折射率或周期性的层状结构。
2010-04-01 physics.optics
Exciton-polaritons in a monolayer semiconductor coupled to van der Waals dielectric nanoantennas on a metallic mirror
本文利用金衬底上的高折射率范德华WS₂纳米天线调控Mie模式，实现与单层WSe₂激子的室温强耦合，观测到Rabi劈裂超80 meV的Mie-极化激元，并展示其非线性比金上单层WSe₂激子高一个数量级。
2025-06-05 physics.optics
Surface Polariton-Like s-Polarized Waveguide Modes in Switchable Dielectric Thin-Films on Polar Crystals
表面声子极化激元（SPhP）和表面等离子体激元（SPP），由具有负介电常数的介质支持的倏逝模，是纳米光子学的基本构建块。这些模式在场增强和空间限制方面是不匹配的，并且可以例如通过采用相变材料（PCM）来实现动态全光控制。然而，平面结构中表面极化激元的激发本质上限于p-极化。相反，高介电常数薄膜中的波导模式可以耦合到p-和s-偏振光，并且在薄膜中，它们的限制可以变得与表面极化激元相当。在这里，我们证明了在薄的Ge $_3$ Sb $_2$ Te $_6$（GST）膜中的s偏振波导模式具有与碳化硅（SiC）衬底的SPhP模式类似的色散、约束和电场增强，同时甚至扩展了允许的频率范围。此外，我们的实验表明，切换GST膜授予非挥发性控制SPhP和波导模式色散。我们提供了一个分析模型的GST/SiC波导模式的描述，并表明我们的概念是适用于各种各样的极性晶体在整个红外光谱范围。因此，作为对偏振限制表面极化激元的补充，s偏振PCM波导模式构成了用于纳米光子应用的有前景的附加构建块。
2019-06-25 physics.optics
Dispersion Control of Chiral Exciton-Polariton Transport with Dielectric Metasurfaces
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）
该研究利用硅超表面的手性光-物质耦合，实现有机手性激子-极化激元的选择性传输，其不对称因子达0.93，传播距离超50μm，较裸激子提升3个数量级，为自旋选择性极化激元技术奠定基础。
2026-08-12 physics.optics
Curvature-induced radiation of surface plasmon polaritons propagating around bends
本文对金属-电介质界面弯曲处表面等离子激元的弯曲感应辐射进行了理论研究。我们定性地解释了曲率如何导致相位波前的畸变，导致场从金属-电介质界面辐射能量。然后，我们量化，无论是分析和数值，辐射损耗和能量传输效率的SPP传播周围的弯曲与不同的半径-以及曲率的迹象。
2007-03-14 physics.optics
Surface-plasmon-polariton waves guided by the uniformly moving planar interface of a metal film and dielectric slab
研究了相对运动对金属薄膜和介质平板的平面界面上表面等离子体激元（SPP）波激发的影响。利用相应的洛伦兹变换，将运动和非运动参考系中的电磁相量直接联系起来。我们的数值研究表明，在均匀移动的介质板的情况下，SPP波激发的入射角是高度敏感的（i）的比率$β$的运动速度在自由空间中的光速和（ii）的运动方向。当运动方向平行于入射平面时，对于低和中等的$β$值，SPP波由$p$偏振（而不是$s$偏振）入射平面波激发，而在较高的$β$值时，全反射状态被破坏.当运动方向垂直于入射平面时，SPP波在$β$值较低时由$p$偏振入射平面波激发，但在$β$值中等时由$s$偏振入射平面波激发，而在$β$值较高时，SPP波不被激发。在均匀运动的金属膜的情况下，对$β$和运动方向的灵敏度不太明显。
2010-06-04 physics.optics
Ultimate limit of field confinement by surface plasmon polaritons
我们表明，电场限制在金属/电介质界面处传播的表面等离子体激元增强了由于朗道阻尼的损耗，并有效地限制了限制本身的程度。我们证明了朗道阻尼和与之相关的表面碰撞阻尼直接遵循自由电子气体介电常数的Lindhard公式。此外，我们还证明了，即使消除了由声子、电子-电子和界面粗糙散射引起的所有传统损耗机制，与最好的现有等离子体材料（例如银）相比，最大可达到的限制程度和伴随它的损耗不会显著改变。
2014-10-05 physics.optics
Low-loss Airy Surface Plasmon Polaritons
我们提出了一个方案，以获得低损耗的艾里表面等离子体激元（SPPs）沿电介质和负折射率超材料（NIMM）之间的界面传播。结果表明，利用横磁模式和电磁吸收响应之间的相消干涉效应，当光频接近NIMM的无损耗点时，Airy SPP的传输损耗可以得到很大的抑制.结果表明，在我们的方案中获得的Airy SPP可以传播超过6倍的距离比传统的电介质-金属界面。
2018-03-31 physics.optics
Near dispersion-less surface plasmon polariton resonances at a metal-dielectric interface
全方向光耦合到表面等离子体激元（SPP）模式以利用等离子体激元介导的近场增强是具有挑战性的。我们报告的可能性，近色散模式的结构与未图案化的金属-电介质界面上的2-D介电图案。我们发现，激发模式的位置和色散可以控制的激发几何形状和2-D模式。还示出了由不同SPP模式的面内耦合引起的反交叉。
2012-08-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Spatio-temporal Modulation Instability of Surface Plasmon Polaritons in Graphene-dielectric Heterostructure
利用雅可比椭圆函数，给出了石墨烯-介质波导中表面等离子体激元（SPP）非线性振幅方程的解析解。结果表明，提高太赫兹光的非线性度，可以增强太赫兹光与表面等离子体的场局域化。另一方面，基于分裂步进光束传播法（SSBPM）的数值解表明，空间调制不稳定性（MI）可能是主导的。因此，较大的非线性导致离散等离子体激元孤子的产生，而不是适度非线性导致的衍射轮廓。然后将时间变化加入非线性振幅方程，用预估-校正法进行数值求解，发现时间MI表现为多周期的超短脉冲串。由于波导与激光谐振腔的相似性，可以将波导看作一个大非线性的空间系统，在这种空间系统中，随着耦合深度的增加，MI的性质将由对流型变为绝对型，SPP的振幅将快速增长。这个过程甚至可能是混乱和不可预测的。该系统适用于以低功耗和非破坏性为重要特征的光电路、光放大、光通信和生物医学传感等领域。
2020-09-12 physics.optics
Interference of guiding polariton mode in "traffic" circle waveguides composed of dielectric spherical particles
研究了极化激元导模在由介质球粒子构成的“交通圈”波导中的干涉。利用多球Mie散射理论研究了波的强度与粒子位置的关系。我们证明，如果光的频率属于波导的通带，电磁波可以被认为是两个光束沿相反方向运行的圆，并相互干扰。实际上，所获得的强度行为可以表示为沿相反方向围绕圆传播的两个波的简单叠加。讨论了这种干涉的应用。
2008-10-22 physics.comp-ph physics.optics
Ginzburg-Landau equation bound to the metal-dielectric interface and transverse nonlinear optics with amplified plasmon polaritons
利用多尺度渐近方法，我们导出了放大的非线性饱和表面等离子体激元沿金属-电介质界面传播和衍射的复立方Ginzburg-Landau方程。我们的方法的一个重要特点是，它明确占非线性项的边界条件，这是一个正确的描述非线性表面波的关键。利用我们的模型，我们分析了等离子体激元的双折射现象，并讨论了等离子体激元的亮、暗空间局域结构。
2010-04-01 cond-mat.other nlin.PS physics.optics
Spontaneous down conversion in metal-dielectric interface - a possible source of polarization-entangled photons
研究了激光斜入射时金属-介质界面的自发下转换现象。在这种情况下，如果使用对应于用于产生的等离子体的Kretschmann配置的激发角，则可以以高效率产生偏振纠缠表面等离子体激元对。如果使用适当的纳米结构的金属膜，允许直接激发表面等离子体激元并满足它们与所产生的表面等离子体激元的相位匹配条件，则可以进一步提高效率。
2014-06-09 physics.optics quant-ph
Group velocity modulation and wavelength tuning of phonon-polaritons by engineering dielectric-metallic substrates
在类比观察到的单等离子体激元极化激元，我们表明，亚衍射双曲声子极化激元（HP 2）模式限制在六方氮化硼（hBN）纳米晶体的特点波粒二象性。首先，我们使用同步辐射红外纳米光谱演示调制的HP 2的频率-动量色散关系和群速度通过改变异质结构hBN/SiO2/Au中的SiO2层的厚度。这些调制，然后，被利用的hBN晶体躺在SiO2楔，与这样的介电介质的厚度的梯度，内置到金基板。模拟结果表明，声子极化激元脉冲随着楔形厚度的增加而加速。这是一个无参数的半经典方法解释考虑脉冲作为自由量子粒子。在这幅图中，使用实验输入确定的估计平均加速度值约为1.45 × 10^18 m.s^（-2）。这一估计值与直接从理论上得到的2.0 × 10^18 m.s^（-2）的值非常吻合。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Giant Rabi splitting and polariton photoluminescence in an all solution-deposited dielectric microcavity
本文首次制备全溶液加工的罗丹明6G介电极化激元微腔，实现超过400 meV拉比分裂，并发现强耦合使双分子湮灭临界激发密度提升逾10倍。
2024-10-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Control of surface plasmon-polaritons in magnetoelectric heterostructures
本文研究了具有磁电性质的金属-介质异质结构中的表面等离子激元。对各种可能构型的分析表明，磁电效应影响等离子体表面波的极化、局域化和色散。的基本情况下，铬（III）氧化物作为磁电电介质的详细描述，揭示了不同制度的磁电影响等离子体极化激元之间的切换。具有磁电成分的等离子体异质结构可以用作极化和色散敏感的仪器来揭示磁电耦合，此外还可以用作通过外部电场和磁场控制表面等离子体-极化激元色散和动力学的光学工具。除此之外，所描述的效果可以应用于操纵等离子体结构的远场光学响应。表现出巨磁电效应的复合磁电材料如$\mathrm{BaTiO_3/BiFeO_3}$在这方面具有很好的应用前景。
2017-11-27 physics.optics
Nonlocal and Nonlinear Surface Plasmon Polaritons and Optical Spatial Solitons induced by the Thermocapillary Effect
研究了表面等离子体激元（SPP）在金属表面上的传播，金属表面含有一层液体介质薄膜。由于SPP与导体的电子等离子体的耦合而固有地存在的欧姆损耗引起由热毛细效应驱动的温度梯度和流体变形，这导致有效介电常数的非线性和非局部变化。后者延伸到最高光强度的区域之外，并且构成了影响SPP传播的新型热自诱导机制。我们推导了描述低强度SPP光束传输的非线性非局域薛定谔方程（NNLSE），并通过解析和数值计算表明，它支持一种新的空间光孤子激发。
2018-06-07 physics.optics
Confinement of Polariton Condensates in quasi-Flatband BICs in Plasmonic and Dielectric Metasurfaces
本文研究Si与Ag纳米盘超表面中的激子-极化激元凝聚，揭示Ag阵列中正交偏振混合BIC准平带导致实空间强限域及双十字发射。
2025-09-30 physics.optics
Non-Hermitian reconstruction of hybridized hyperbolic shear polaritons
Macao Institute of Materials Science and Engineering (MIMSE), Sino-Luso Joint Laboratory for Optoelectronics, Macau University of Science and Technology（澳门大学科学技术学院澳门科技大学中葡联合光学电子学实验室）；Macau University of Science and Technology Zhuhai MUST Science and Technology Research Institute（澳门科技大学珠海研究院）
本文提出利用非厄米耗散作为额外自由度，在扭转α-MoO3/α-V2O5异质结构中调控双曲剪切极化激元，实现剪切度连续调节与可逆开关，并演示了基于此的二进制编码方案。
2026-09-09 physics.optics
Generalized Surface Polaritons and their quantum spin Hall effect
表面极化激元，例如，表面等离子体激元是纳米光子学中的宝贵工具。然而，相当大的等离子体激元损失缩小了等离子体激元装置的应用范围。在这里，我们揭示了无损耗表面极化激元出现在增益和损耗介质的界面处的一些一般条件。增益介质不仅补偿了能量损失，而且还改变了表面波振荡机制。发现了介电常数虚部的符号转换在界面上引起的一种新的表面极化激元。表面极化激元由于自旋动量锁定和独特的Berry相位而表现出自旋霍尔效应。自旋霍尔系数在宇称-时间对称极限上改变符号，并且对于完美的金属-电介质界面和具有非常大的介电常数对比度的电介质-电介质界面变得量子化，携带相反的拓扑数。我们的研究为在非厄米光学系统中利用表面极化激元操纵光开辟了一个新的方向。
2016-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Polariton excitation in epsilon-near-zero slabs: transient trapping of slow light
我们数值研究了空间局域化和准单色电磁脉冲通过具有洛伦兹介电响应的平板在ε近零区的传播，其中介电常数的实部在脉冲载波频率处为零。我们表明，脉冲是能够激发一组虚拟极化激元模式支持的平板，激发经历一个普遍缓慢的阻尼由于吸收和辐射泄漏。我们的数值和分析方法表明，在其瞬态动力学的电磁场显示非常相同的增强场分量垂直于板，在单色制度。瞬态捕获固有地伴随着由小介电常数引起的显著降低的群速度，从而为实现慢光的控制和操纵提供了新的平台。
2013-03-08 physics.optics
Coherent amplification and lasing of weak surface-plasmon polaritons in a negative-index metamaterial with a resonant atomic medium
表面等离子体激元（SPPs）激光需要粒子数反转，效率低，光谱特性差。我们开发了一种无反转的量子等离子体波导的概念，利用单向超辐射SPP发射的辐射产生强烈的相干表面等离子体光束。我们的方案包括一个共振驱动的冷原子介质在无损介质位于超低损耗负折射率超材料~（NIMM）层。我们提出在原子介质和NIMM层界面内产生等离子体场的单向超辐射，并通过引入超辐射SPP波和耦合激光场之间的相位匹配来实现放大的SPP。我们还建立了弱调制等离子体激元场和原子系综的集体振荡之间的参数共振，从而抑制稳定放大的定向极化激元模式的退相干。我们的方法结合了原子介质的量子增益，得到了超辐射SPP波相干放大的充分条件，并将此方法应用于与弱极化激元波耦合的原子介质的量子动力学。我们的波导配置作为一个表面等离子体激元激光器和量子等离子体激元晶体管，并打开了前景，设计可控的纳米尺度激光器的量子和纳米光子应用。
2020-10-15 physics.optics
Terahertz volume plasmon-polariton modulation in all-dielectric hyperbolic metamaterials
Duke University（杜克大学）；Center for Extreme Materials, Duke University（杜克大学极端材料中心）
本文研究了全介质双曲超材料中通过掺杂和几何参数调控太赫兹高k等离子体极化激元模式的方法与机制。
2026-01-07 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Integrated Quantum Controlled-NOT Gate Based on Dielectric-Loaded Surface Plasmon Polariton Waveguide
表面等离子体激元（SPP）可以很好地保持和传递纠缠光子的量子特性。因此，在等离子体芯片中进一步利用和操纵SPP的这种量子性质将是该领域科学家的下一个任务。在量子逻辑电路中，受控非（CNOT）门是关键的构建块。在这里，我们实现了第一个等离子体量子CNOT门与几个微米的足迹，通过利用一个单一的偏振相关分束器（PDBS）上的介质加载SPP波导（DLSPPW）制造。CNOT门的量子逻辑功能由平均保真度为的真值表表征。利用和的纠缠度证明了它将可分态转变为纠缠态的纠缠能力。基于DLSPPW的CNOT门具有良好的可集成性和可扩展性，将为量子信息科学开辟一条新的道路。
2014-08-09 physics.optics quant-ph
A local model for the optical energy and momentum transfer in dielectric media and the microscopic origin of Abraham's force density
本文基于经典偶极子源电磁表述建立能量与动量连续性方程，提出微观质量极化激元模型，并阐明 Abraham 光学力密度源于诱导偶极子与机械应力的相互作用。
2024-06-21 physics.optics
Hyperbolic phonon polaritons and wave vector direction dependent dielectric tensors in anisotropic crystals
本文通过在 Drude-Lorenz 模型中引入 LO-TO 劈裂，揭示了介电函数对波矢方向的依赖，并系统分析了多种各向异性晶体的双曲频率带特性，为新型双曲声子极化激元材料开发提供理论依据。
2024-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Theory of Optical Nonlocality in Polar Dielectrics
中红外线的亚波长限制可以利用极性介电晶体在其Reststrahlen光谱区域中的类金属光学响应来实现，其中它们支持称为表面声子极化激元的消逝模式。在过去的几年里，研究声子极化激元定位在纳米谐振器和分层异质结构已经取得了显着的成功，突出了他们作为一个有前途的平台，中红外纳米光子应用。在这里，我们证明了在纳米物体的声子极化激元的标准本地介电描述失败，由于声子响应的非本地性质，我们开发了相应的非本地理论。我们的一般理论的应用，以介电纳米球和薄膜表明，极性的电子束表现出丰富的非局域现象，定性不同的等离子体系统之一，由于负色散的声子光学模式。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hyperbolic Metamaterials and Coupled Surface Plasmon Polaritons: comparative analysis
本文采用Kronig Penney（KP）模型研究了亚波长金属/介质层状结构（又称双曲型超材料）的光学特性。我们发现，双曲Issues表面存在的所有组合层的折射率和厚度，和最大的Purcell增强（PE）的自发辐射实现远离名义上的双曲区域。通过对金属/介质波导中的Hsps和表面等离子体激元（SPPs）导模的场分布、色散曲线和Purcell因子（PF）的详细比较，表明Hsps是弱耦合的间隙或平板SPPs模。宽带PE并不特定于阻碍，并且可以在单个薄金属层中容易地获得。此外，大的波矢和PE总是与高损耗、短的传播距离和大的阻抗相结合;因此，HPLC-PE本质上是能量直接耦合到金属中的自由电子运动中，或辐射寿命的猝灭。PE在Hyndrome是不相关的双曲性本身，但仅仅是在金属或极性介质中的介电常数的强色散的结果，因为我们的结论是相关的也发生在自然界中的红外Hyndrome。当涉及到辐射过程和场浓度的增强时，阻碍并不比更简单的等离子体结构优越。
2016-09-08 physics.optics
Theory of the radiation pressure on magneto-dielectric materials
我们提出了一个经典的磁介质材料的线性响应理论，并确定了极化激元色散关系。得到了电磁场的涨落谱，并给出了它们的光学参量的极化激元和规则。对具有多个极化激元分支的系统的电磁场进行了三维量子化，并将场算符转换为适合于平行光束的一维形式。我们表明，场算子交换关系同意与以前的计算，忽略极化激元效应。亚伯拉罕（动力学）和闵可夫斯基（正则）动量算符的介绍和相应的单光子动量的识别。这些和它们的角类似物的对易关系支持识别，特别是闵可夫斯基动量与光的正则动量。我们利用麦克斯韦方程组的Heaviside-Larmor对称性，非常直接地得到作用在磁介质上的Einsetin-Laub力密度。计算了光脉冲入射到半无限大样品时，样品表面和体积对辐射压力的贡献。
2015-02-18 physics.optics quant-ph
Nonlinear self-action of ultrashort guided exciton-polariton pulses in dielectric slab coupled to 2D semiconductor
最近报道的大值的激子极化激元非线性的过渡金属dichalcogenide（TMD）单分子膜耦合到光学谐振结构接近GaAs基系统的特点，在政权的强轻物质耦合的值。与后者相反，基于TMD的极化激元器件在环境条件下保持可操作，因此具有更大的实际纳米光子应用潜力。本文研究了Ta $_2$ O $_5$平板波导与WSe $_2$单层膜耦合的非线性特性。我们首先确认，波导光子模式和2D半导体激子共振之间的杂交引起的拉比分裂为36毫电子伏的激子极化激元的形成。通过测量超短光脉冲通过这种基于TMD的极化激元波导的传输，我们首次证明了输出光谱对输入脉冲能量的强非线性依赖性。我们的理论模型提供了半定量的协议与实验，并给出了决定非线性脉冲自作用的主要微观过程的见解：库仑粒子间的相互作用和散射到非相干激子水库。我们还证实，在中间泵浦能量的系统支持准稳态孤子制度的脉冲传播。我们的研究结果是必不可少的非线性片上极化激元器件的基础上的二维半导体的发展。
2022-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Quantum Theory for Propagation of Electromagnetic Waves through Lossy Dielectrics in Presence of Third Order Dispersion
本文提出了一种考虑三阶色散和衰减系数的三维介质中光场传输的量子理论。定义了一个唯一的拉格朗日量，导出了正确的运动方程和经典的哈密顿量。假设介质具有非均匀性、色散和非线性的组合。通过采用约束量子化方法，最终的汉密尔顿算子根据适当定义的湮灭和创建算子进行扩展。利用这些湮灭算符和产生算符，我们得到了在三阶色散和衰减系数存在的情况下介质中传播的量子场（量子光子极化激元场）。最终哈密顿量中的数算符表示介质中光子极化激元的数量。通过用湮灭算符和产生算符定义位移场算符，可以导出哈密顿量的非线性部分。作为一个简单的例子，本量子理论被应用到通过一维平板的场传输。
2018-10-12 physics.optics
Inverse Design of an All-Dielectric Nonlinear Polaritonic Metasurface
针对高维非线性光子器件设计难题，提出基于拓扑优化的逆向设计方法，设计了包含量子工程共振非线性半导体异质结构的鲁棒非线性超表面，实现高效定向二次谐波产生，并发现非线性模态重叠是增强转换效率的主导参数。
2024-09-26 physics.optics
Exciting space-time surface plasmon polaritons by irradiating a nanoslit structure
本文提出利用金属表面单个纳米狭缝将自由空间合成的ST波包耦合为ST-SPP，并通过FDTD模拟验证其无衍射、无色散、可调群速度的局域传播。
2022-12-16 physics.optics
Ab initio calculation of phonon polaritons in silicon carbide and boron nitride
利用光子准粒子控制电磁能远低于衍射极限的能力是纳米光子学的一个定义范例。在这一领域的一个重要的最新发展是测量和操纵极有限的声子极化激元模式的极性介质，如碳化硅和六方氮化硼，铺平了道路的纳米光子学和极端的光-物质相互作用在中红外太赫兹频率范围。为了进一步推进这一有前途的领域，预测最近发现的和尚未合成的极化激元材料的光学响应是非常有趣的。在这里，我们发展了一个统一的框架，量子线性响应理论的基础上计算空间非局域介电函数的极性晶格在任意尺寸。在三维块状材料的情况下，我们的计算的空间局部限制再现极性晶格的介电响应的标准结果。使用这个框架，我们提供了从头计算的介电常数的重要散装极性的碳化硅和六方氮化硼，如与实验吻合良好。从从头算理论，我们能够开发一个微观的理解，声子模式有助于每个组件的介电函数，以及预测功能的介电函数是一个结果，弱TO声子。这种形式主义还确定了量子非局域效应可以校正声子极化激元色散的机制，这与最近将电磁场限制在1~nm尺度的原子尺度实验非常相关。最后，我们的工作指向的第一性原理描述的界面声子，声子强耦合，和手征声子的声子极化激元的性质的影响。
2018-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Nanometer-scale Cavities for Mid-infrared Radiation via Image Phonon Polariton Resonators
本文提出在SiC极性电介质上沉积银纳米立方体，实验实现反对称镜像声子极化激元模式，将中红外辐射限制在比自由空间小近十亿倍的模式体积内，品质因子超过180，为纳米尺度长波长强光-物质相互作用控制开辟了新途径。
2025-05-05 physics.app-ph physics.optics
Scattering-free routing of surface plasmon polariton waves with optical null medium
最近，引导电磁表面波而不牺牲散射损耗通过具有任意形状凸起的路径已经获得了很多的兴趣，由于其在现代光子学和等离子体器件中的丰富的优点。基于变换光学方法，提出了一种控制任意曲率金属-介质界面表面等离子体激元流动的可行方法。所获得的材料变得均匀并且独立于凸块的几何形状。也就是说，需要一种恒定的材料来路由SPP波，而不会将能量散射到远场区域，这克服了以前工作中遇到的瓶颈。进行了几个数值模拟，以说明能力的propounded斗篷，以控制金属/电介质界面的SPP流。这里介绍的独特的设计方法可能会打开一个新的视野，纳米光学和缩小规模的光子电路。
2020-06-14 physics.optics
Collective Mie Exciton-Polaritons in an Atomically Thin Semiconductor
介电纳米天线中的光致米氏共振具有低耗散损耗和电场和磁场的大共振增强的特征。它们为等离子共振提供了一个替代平台，以研究从弱耦合到强耦合的光-物质相互作用。在这里，我们实验证明了在单层WS $_2$与米氏表面晶格共振（米氏-SLR）的强耦合的亮激子。我们解决了在角色散测量的Si纳米颗粒阵列的电和磁Mie-SLR。在零失谐条件下，电米氏激光器（e-SLR）的色散在上下极化激元带之间表现出明显的反交叉和32 meV的拉比分裂。磁Mie-SLR（m-SLR）几乎穿过激子的能带。这些结果表明，该领域的m-SLR是占主导地位的平面外组件，不有效地耦合与平面内激子偶极子的单层WS $_2$。相比之下，具有相对高品质因数（Q $\sim$ 120）的介电纳米颗粒阵列中的e-SLR促进集体Mie激子-极化激元的形成，并且可以允许开发可以定制原子级薄的二维半导体的光电性质的新型极化激元器件。
2020-07-30 physics.optics
Negative reflection of polaritons at the nanoscale in a low-loss natural medium
负反射发生在当光被反射向其入射的边界的法线的同一侧时。这种奇特的光学现象为光的操纵提供了一条新的途径，不仅在真实空间中尚未可视化，而且在纳米尺度和自然介质中基本上都未被探索。在这里，我们直接可视化纳米尺度限制的极化激元负反射在低损耗的范德华晶体中制造的亚波长镜。我们的近场纳米成像结果揭示了负反射时极化激元波长和传播方向的非常规和广泛的可调谐性。基于这些发现，我们介绍了一种新的纳米光学器件：双曲纳米谐振器，其中具有不同动量的双曲极化激元反射回一个共同的点源，增强其强度。这些结果为在低损耗自然介质中实现纳米光子学铺平了道路，提供了一种新颖有效的途径来限制和控制纳米级的光流动，这是未来光学芯片纳米技术的关键。
2022-02-28 physics.optics
Refractive Index-Based Control of Hyperbolic Phonon-Polariton Propagation
双曲声子极化激元（HPhPs）是在各向异性介质中红外光子耦合到极性光学声子时产生的，将长波长光限制在纳米尺度体积内。然而，为了实现HPhPs在红外光学方面的全部潜力，关键是要了解适用于从波导到红外传感应用的衬底上的传播和损耗机制。在本文中，我们采用散射型扫描近场光学显微镜（S-SNOM）和纳米傅里叶变换红外（FTIR）光谱，与分析和数值计算相结合，阐明HPhP特性作为复杂的基板介电函数的函数。我们认为悬浮，介电和金属基板上的传播，以证明厚度归一化的波矢量可以减少25的因素，简单地通过改变基板从介电金属的行为。此外，通过将虚部贡献纳入有损耗材料中的介电函数，波矢量可以通过损耗或载流子密度的微小局部变化来动态控制。因此，这种效应可以用于空间分离不同阶数的双曲模式，并且表明对于基于折射率的感测方案，HPhPs在薄膜极限中可以比表面极化激元更敏感。我们的研究结果推进了我们对基本极化激元激发及其在片上光子学和平面超颖表面光学中的潜力的理解。
2019-07-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thermal hysteresis in amplification and attenuation of surface-plasmon-polariton waves
研究了银与多氧化钒复合介电材料界面处SPP波的热滞回现象，发现通过调节多氧化钒体积分数和温度升降状态，可实现对SPP波衰减或放大的控制。
2023-03-06 physics.app-ph physics.optics
Enhancing Near-Field Radiative Heat Transfer between Dissimilar Dielectric Media by Coupling Surface Phonon Polaritons to Graphenes Plasmons
该研究通过在 LiF 表面覆盖石墨烯，将其 SPhPs 与石墨烯 SPPs 耦合，使 SiC-LiF 间近场辐射热通量增强 2.7–3.2 倍并实现准单色传热。
2024-10-04 physics.app-ph physics.optics
The Huygens principle for a uniaxial dielectric-magnetic medium with gyrotropic-like magnetoelectric properties
利用单轴介电磁介质的并矢格林函数，结合场的可逆变换，导出了适用于具有类回转磁电特性的单轴介电磁介质的惠更斯原理.
2008-06-30 physics.optics
Excitation of surface plasmon polaritons guided mode by Rhodamine B molecules doped in PMMA stripe
在这封信中，我们表明，列入罗丹明B分子（RhB）内的介电负载的表面等离子体波导，使其光学特性的精确测定。该原理依赖于染料的荧光发射与结构中允许的等离子体波导模式的耦合。利用实空间和倒易空间中的泄漏辐射显微术，我们测量了模式的传播常数以及它们的衰减长度。
2009-10-21 physics.optics
Enhancing the Propagation Length of Graphene Surface Plasmon Polaritons using a Metamaterial Substrate with a Near-Zero Refractive Index
本文利用全介质超材料基底在近零折射率区域增强石墨烯表面等离激元极化激元的传播长度，通过光子晶体框架和COMSOL仿真验证，首次提出NZERI超表面作为石墨烯支撑平台，显著提升传播距离。
2025-08-06 physics.optics
