Top-down fabrication of plasmonic nanostructures for deterministic coupling to single quantum emitters
金属纳米结构可用于通过表面等离子体激元在芯片上捕获和引导单光子发射器的发射。为了开发和表征基于发射体-等离子体激元混合结构的光子器件，期望用于这种结构的确定性和可扩展的制造方法。在这里，我们展示了确定性和可扩展的自上而下的制造金属线到预选的氮空位中心的纳米金刚石使用洁净室纳米制造方法。我们观察到发射器发射的寿命减少，这与使用非确定性制造方法的早期原理验证实验一致。这一结果表明，自上而下的制造是一个有前途的技术，用于处理未来的设备具有单光子发射器和等离子体纳米结构。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Design, Fabrication and 3D Volumetric Characterization Criteria for Plasmonic Bullseye Structures
在这份报告中，某些索赔等离子体靶心（BE）结构的设计标准和表征进行了调查。光栅周期与表面波波长的匹配是否会导致沿器件光轴的强准直光束？如果这些设备被设置为增强量子发射器的辐射衰减率，那么对它们的要求是什么？这些问题的答案是提出和建模一个新的靶心结构，优化的基础上最大化的远场强度沿光轴。尺寸和拟议的BE的性能进行比较，由另一位作者报道。另一个需要回答的问题是特征化技术。什么是表征此类设备的最佳方法？沿光轴有多少个焦点？在每个点上，重点的优势和深度是什么？输出光束的准直程度如何？由其他作者提出的技术进行辩论，并提出了一种基于3D共聚焦显微镜的技术，并实验应用于替代拟议的设备。
2020-03-12 physics.optics
Efficient single-emitter plasmonic patch antenna fabrication by novel deterministic in situ optical lithography using spatially modulated light
单发射极等离子体贴片天线是室温确定性单光子源，其表现出高度加速和定向的单光子发射。然而，为了有效地操作，这些结构需要对器件内的发射极定位进行三维纳米级确定性控制，这是一项苛刻的任务，尤其是当制造期间的发射极损坏是主要问题时。为了克服这一限制，我们的确定性室温原位光学光刻协议使用空间调制的光定位等离子体结构非破坏性的任何选定的单发射器与三维纳米级控制。在本文中，我们分析了这样的等离子体天线，嵌入一个确定性定位的单个胶体CdSe/CdS量子点，突出的加速和亮度的发射统计。我们表明，天线诱导的发射器吸收截面增加了1000倍，在高泵浦下，这些天线表现出非线性增强发射。
2021-10-14 physics.optics quant-ph
Plasmonic Beam Shaping in the Mid-infrared
给出了用于光泵半导体激光器λ=3.99μm输出等离子体光束整形的一维光阑光栅阵列的模拟结果、制作细节和测量结果。
2011-08-08 physics.optics
Attenuation of slow Metal-Insulator-Metal plasmonic waveguides, from Joule absorption to roughness-induced backscattering
通过结合分析和数值计算的方法，我们从理论上研究了制造缺陷的影响，例如在金属界面的粗糙度，纳米金属-绝缘体-金属波导支持慢间隙等离子体激元模式。被认为是现实的气相沉积和化学生长的金属薄膜的设备。我们得到的吸收和后向散射引起的衰减的定量预测，并分析得出如何两个衰减的规模相对于群速度。根据材料参数和制造质量，粗糙度引起的背散射被发现是一个重要的附加源的衰减小群速度，这是经常被忽略的文献。
2018-10-17 physics.optics
Controllable Femtosecond Laser-Induced Dewetting for Plasmonic Applications
金属薄膜的去湿处理是制备等离子体功能纳米结构最常用的方法之一。然而，简单的热致去湿不允许在没有附加的光刻工艺步骤的情况下控制纳米结构的有序度。在这里，我们提出了一种新的方法，通过可控的飞秒激光诱导去湿光刻和等离子体纳米结构的大规模制造。该方法是基于飞秒激光表面图案化的薄膜，然后由纳米级流体动力学不稳定性，这被发现是非常可控的特定照射条件下。通过改变激光照射参数和薄膜厚度，实现了对纳米结构有序度的控制。这使我们能够利用该方法进行广泛的应用：共振光吸收和散射，传感和薄膜太阳能电池的潜在改进。
2015-12-10 physics.optics
Single-Photon Nanoantenna with in Situ Fabrication of Plasmonic Ag Nanoparticle at an hBN Defect Center
我们提出了一种实用的新方法来制作耦合单量子发射体-等离子体纳米天线系统。利用等离子体纳米天线对六方氮化硼多层膜中单个缺陷中心的发射特性进行了研究。通过对hBN多层膜上的薄银膜进行去湿，以尺寸受控的方式获得等离子体纳米天线，对缺陷没有不利影响。一个非常相同的单缺陷中心进行了研究，并没有纳米天线，以证明其发射特性的修改。基于去湿过程中的初始银膜厚度，观察到按需增强和猝灭效应。为了获得确定性的耦合强度，电磁仿真模型，根据实验。荧光寿命，辐射和非辐射发射率计算用于估计的缺陷纳米天线系统的空间配置，以及确认实验结果。我们的方法提供了一个低成本和不复杂的耦合方案作为替代的扫描探针尖端天线技术。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmonic nanoantenna design and fabrication based on evolutionary optimization
用于光的纳米天线增强了纳米级的光-物质相互作用，使其在光通信、传感和光谱学中非常有用。到目前为止，纳米天线工程在很大程度上基于从射频域导出的规则，该规则忽略了自由金属电子在光学频率下的惯性，导致诸如完全场穿透、欧姆损耗和等离子体共振的现象。在这里，我们介绍了一个通用的和可扩展的进化算法，占拓扑约束的制造方法，因此产生意想不到的纳米天线设计表现出强烈的光定位和增强，可以直接“打印”的聚焦离子束铣削。双光子光致发光实验验证了这种天线的层次结构中的健身排名。对最佳天线工作原理的分析表明，它从根本上偏离了经典的无线电波启发设计。我们的工作为进化优化在纳米光子学中的广泛应用奠定了基础。
2016-01-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transmission resonance in a composite plasmonic structure
本文报道了一种复合等离子体结构的设计、制作和光学特性。这种结构是一种插入金属薄膜周期性方孔中的二维开口环谐振器阵列。从理论上和实验上提出了一种与传统峰值有显著区别的新型透射共振。为了理解这种效应，提出了一种环共振诱导偶极发射的机制.
2009-03-27 physics.optics
Fourier-Engineered Plasmonic Lattice Resonances
光学系统中的共振对于许多应用是有用的，例如频率梳产生、光学滤波和生物传感。然而，这些应用中的许多应用难以在光学超颖表面中实现，因为用于设计多谐振纳米结构的传统方法需要大量的计算和制造工作。为了解决这一挑战，我们引入了傅立叶晶格共振（FLR）的概念，其中可以先验地选择多个所需的共振，并用于指示超颖表面设计。因为每个谐振由不同的表面晶格模式支持，所以每个谐振可以具有高品质因数。在这里，我们实验性地展示了具有任意放置的谐振的几个超表面（例如，在1310和1550 nm处）和在等离子体平台中高达800的Q因子。这种灵活的过程只需要计算一个傅里叶变换的设计，是基于标准的光刻制造方法，允许一个设计和制造的超表面，以适应任何特定的，基于光学腔的应用。这项工作代表了一个重要的里程碑，完全控制的透射光谱的超表面。
2021-12-22 physics.optics
Plasmonic Nanolenses Produced by Cylindrical Vector Beam Printing for Sensing Applications
在这里，我们展示了一个简单的直接无掩模激光为基础的方法，用于制造背反射耦合等离子体纳米环阵列。该方法是基于微妙的烧蚀的金属绝缘体金属（MIM）三明治的上层金属膜的环形激光脉冲，然后氩离子束抛光。在用径向偏振光束激发后，所制备的纳米环的MIM配置允许实现在纳米环和背反射镜之间的间隙区域中激发的相长干涉等离子体波的有效纳米聚焦。对于这种MIM结构的优化的几何参数，可以实现在具有0.37 $λ^{2}$的尺寸的单个焦斑内的环的中心处的电磁近场的实质性增强，这通过时域有限差分（FDTD）计算以及通过检测来自吸附的有机染料分子的增强的PL信号来证实。所使用的简单的大规模和具有成本效益的制造过程，以及相对良好的容忍激发光束未对准，使得所提出的结构有希望实现利用圆柱形矢量光束作为泵浦源的各种纳米光子和生物传感平台。
2019-09-17 physics.optics
Enhanced Light Emission from Erbium Doped Silicon Nitride in Plasmonic Metal-Insulator-Metal Structures
在掺铒氮化硅层上制作了金属-绝缘体-金属结构中的等离子体光栅和纳米颗粒阵列。该材料系统使得能够简单地制造该结构，因为活性氮化物层可以直接生长在金属上。在共振上观察到高达12的收集发射的增强，同时也存在广泛的非共振增强。光栅和纳米粒子阵列的输出偏振行为的研究和匹配的等离子体共振，并作为粒子间距离的函数的耦合模式的行为进行了讨论。
2009-08-30 physics.optics
Deterministic Bottom-Up Fabrication of Plasmonic Nanostructures on Optical Nanofibers via Blurred Electron Beam Deposition
本研究提出利用模糊电子束诱导沉积（BEBID）在光学纳米光纤上确定性制备铂纳米柱，克服机械脆弱性，实现亚20纳米精度，并展示定向发射能力，适用于量子光子学与传感。
2025-03-31 physics.app-ph physics.optics
Single-step fabrication of high performance extraordinary transmission plasmonic metasurfaces employing ultrafast lasers
等离子体超颖表面基于特殊的光学透射效应（EOT），可以有效地透射从可见光到远红外的特定光谱波段，在紧凑型多光谱成像、生物和化学传感、彩色显示等重要技术领域有着广泛的应用。然而，由于它们的亚波长性质，EOT超颖表面现在用纳米和微米光刻技术制造，需要许多处理步骤并且在昂贵的洁净室环境中进行。在这项工作中，我们提出并实验证明了一种新的，单步工艺的快速制造高性能的中，长波红外EOT超颖表面采用超快直接激光写入（DLW）。微孔阵列组成的非凡的传输超颖表面的面积为4平方毫米的时间尺度的单位分钟，采用单脉冲烧蚀的40纳米厚的金膜上的电介质基板上安装在一个高精度的电动阶段。我们展示了如何通过仔细表征只有三个关键的实验参数对加工的微观形貌（即激光脉冲能量，扫描速度和光束整形狭缝）的影响，我们可以有按需控制的光学特性的非凡的传输效应的传输波长，品质因数和偏振灵敏度的共振。为了说明这一概念，一组EOT超颖表面具有不同的性能和操作在不同的光谱制度已经成功地设计，制造和测试。透射率测量和数值模拟之间的比较表明，所有制造的设备表现出预期的，从而证明了所提出的制造方法的高性能，灵活性和可靠性。
2022-01-25 physics.app-ph physics.optics
Thickness-independent narrow resonance in a stack of two plasmonic lattices
由均匀环境中的纳米颗粒组成的等离子体晶格因其对所谓的晶格等离子体共振的支持而众所周知。它们与局部表面等离子体通过沿结构自由传播的光子相互耦合有关。在本文中，我们探讨模式在堆栈的两个相同的等离子体晶格。我们证明了这样的结构能够支持严格位于Rayleigh反常上的模，并且在很宽的范围内不随两个晶格之间的距离变化而移动。鉴于周期是实验中最稳定的再现量，这种行为可以用来简化在所需能量下具有共振的结构的制造。
2020-05-28 physics.optics
Plasmonic rod dimers as elementary planar chiral meta-atoms
对金属棒二聚体的电磁响应进行了理论计算，计算了棒在二聚体中任意平面排列的情况。结果表明，没有面内对称轴的二聚体表现出椭圆二色性，并在平面手性超材料中充当“原子”。由于棒二聚体的非常简单的几何形状，这种平面超材料比传统的开口环或伽马离子型结构更容易制造，并且适合于基于耦合偶极子模型的简单分析处理。分析了超材料的方向不对称性对二聚体几何形状的影响，并在数值模拟中得到了证实。
2011-03-25 physics.optics
Compact Plasmonic Logic Gates Enabled by Magnetoelectric Light Funneling for On-Chip Optical Computing in the Telecom Band
本文提出一种基于磁电光漏斗效应的紧凑型MIM等离激元波导结构，在700×460 nm尺寸内实现NOT、AND、OR三种逻辑门，对比度18.69 dB，工作于1400-1450 nm电信波段，利于片上光计算集成。
2025-09-07 physics.optics
Fabrication of high quality sub-micron Au gratings over large areas with pulsed laser interference lithography for SPR sensors
采用三倍频Nd：YAG纳秒激光器，利用高能激光干涉光刻技术制作了金属光栅。光栅结构首先记录在光敏层中，然后转移到Au膜上。成功地设计、制作了周期为770 nm、峰谷高度为20-60 nm的高质量金光栅，并对其进行了表征。
2013-02-11 physics.optics
Ultra-high Purcell factor using long-range modes in asymmetric plasmonic waveguides
对于集成光学器件，由等离子体提供的优越的波-物质相互作用的实际利用通常受到光学损耗的阻碍，光学损耗随着模体积减小而迅速增加。虽然耦合模等离子体结构已经证明了有效的减轻损失限制权衡，严格的对称性要求，必须强制执行这种减少占上风。在这项工作中，我们报告了一种非对称等离子体激元波导，不仅能够引导亚波长光模式与远程传播，但也不受结构，材料，或模式对称性。在这些复合混合等离子体激元波导（CHPW）中，通过在同一波导内耦合不同的等离子体激元结构所提供的多功能性允许更好的制造容限并且提供更多的设计自由度以同时优化各种设备属性。在这项工作中，用于演示概念的CHPW表现出的传播损耗和模面积分别仅为0.03 dB/μm和0.002 μm^2，相当于迄今为止实验证明的长程等离子体结构中最小的组合。此外，CHPW微环实现了创纪录的输入/输出耦合激发效率（71%），消光比（29 dB），以及Purcell因子（1.5 \times 10 ^4）。
2019-05-17 physics.optics
Reciprocal plasmonic metasurfaces: Theory and applications
提出了一种用于超颖表面构造的新配置，以实现多功能能力，包括完美吸收、生物/化学传感和表面模式激光发射。这里讨论的互易等离子体超颖表面由通过电介质间隔件分开的互易几何形状的两个等离子体表面组成。与传统的超颖表面相比，这种简单的几何形状表现出增强的光学性能。所讨论的互反超颖表面设计进一步实现了有效的结构优化，并允许简单且可扩展的制造。利用数值和解析方法，证明了互易等离子体超颖表面的物理原理和潜在的应用。
2020-05-02 physics.app-ph physics.optics
One-step Patterning of Sub-wavelength Plasmonic Gratings in Metal-Polymer Composites
基于双光子聚合（TPP）的2D和3D微/纳米制造已成为增材制造的有力竞争者，用于各种应用。在这篇手稿中，我们报告了一个步骤图案化的结构稳定，亚波长的2D和3D金纳米结构，使用飞秒激光，通过将单光子光引发剂仅在纯的和金属前体掺杂的聚合物。金属聚合物复合纳米结构是直接写入的原位减少金前体的光致抗蚀剂使用飞秒激光照射。光引发剂引发金前体的还原并基于双光子吸收现象诱导光致抗蚀剂的同时聚合。制备了不同金前驱体含量的衍射光栅，并通过测量其红外衍射效率进行了表征。最小线宽为390 nm，已达到5重量%的载金聚合物。系统地研究了激光功率、金属前驱体负载量等对线宽的影响。这些研究有望为探索新的材料组合铺平道路，以开发简单的制造方法，以显著低的成本和高产量制造金属复合材料功能结构。
2016-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Practical Limits of Achieving Artificial Magnetism and Effective Optical Medium by Using Self-Assembly of Metallic Colloidal Clusters
金属胶体团簇（所谓的等离子体元分子）的自组装已被视为一种通用的，但非常有效的方法，用于在光学频率（包括可见光和近红外（NIR）区域）下表现出人工磁性的超材料的实现。事实上，等离子体元分子概念的几个证明已经成功地在理论和实验上得到了证明。然而，这种自组装策略几乎没有被使用，仍然是一种未充分利用的方法。例如，等离子体元分子的自组装和光学利用一直局限于结构的离散单元;由等离子体元分子制成的有效光学介质的物质化具有高度挑战性。在这项工作中，我们从理论上探讨了自组装技术的实际限制，用于制造光学磁性超材料。
2018-11-20 physics.optics
Highly ordered LIPSS on Au thin film for plasmonic sensing fabricated by double femtosecond pulses
提出双飞秒脉冲技术，在薄金膜上单步制备大面积高度有序LIPSS，实现超窄表面晶格共振，为低成本生物传感等应用提供新途径。
2025-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic Crystal Cavity on Single-Mode Optical Fiber End Facet for Label-Free Biosensing
现有的单模光纤端面表面等离子体共振（SPR）器件都存在共振谱宽而浅的问题。当它们被用作折射率传感器时，随之而来的性能差，以及光纤端面上纳米纤维的挑战，已经禁止了这种用于无标记生物传感的设备的开发。同时，平面波耦合、多模光纤和光纤侧壁SPR对应物被广泛用于无标记生物传感。在本文中，我们报告的设计，制造和表征的等离子体激元晶体腔的SMF端面上，这表明高性能的无标记传感能力，来自一个陡峭的腔共振附近的等离子体激元带边。实验优值为68 RIU^-1，比之前的报告提高了20倍以上。积分时间为1 s时，折射率检测限为3.5*10^-6 RIU。我们还描述了一种新的胶水和剥离过程转移到光纤端面上的金纳米结构。
2015-12-07 physics.optics
Direct laser printing of chiral plasmonic nanojets by vortex beams
环形激光辐射，携带轨道角动量，即光学涡旋，最近被证明提供矢量质量传递，扭转瞬态熔融材料，并在不同的块体材料的表面上产生手性微尺度结构。在本文中，我们首次表明，纳秒激光涡旋可以产生手性纳米针（nanojets）的可变大小的薄膜等离子体材料，如银和金膜，覆盖热绝缘基板。研究表明，通过改变金属膜厚度、支撑基底和涡旋束的光学尺寸，所产生的手性纳米喷射器的主要几何参数（例如高度和纵横比）可以在很大范围内进行调节。利用带有两个旋向相反的涡旋的环形涡旋纳秒激光脉冲，可以产生两个旋向相反的手征纳米射流。这些结果为矢量激光束辅助金属薄膜中的传质的基础物理提供了新的重要见解，并展示了这种技术在快速易于实现的手性等离子体纳米结构制造中的巨大潜力。
2017-02-25 physics.optics
Tunable plasmonic resonances in highly porous nano-bamboo Si-Au superlattice-type thin films
本文报道了利用掠射角沉积技术制备空间相干柱状等离子体纳米结构超晶格型薄膜的方法。硅和金的后续和重复沉积导致具有受控长度的纳米尺寸子柱。超晶格型柱类似于竹子结构，其中较小的金柱部分形成夹在较大的硅柱部分之间的结（“纳米竹子”）。我们进行了广义椭圆偏振光谱测量和有限元计算，以阐明高度多孔的纳米竹结构的强各向异性光学性质。发生强烈的本地化等离子体激元模式与位移模式让人想起一个黑暗的四极模式的金子柱附近观察。我们演示了通过改变纳米竹结构的几何形状在近红外光谱范围内调谐这种四极子模式频率。此外，耦合等离子体激元和带间跃迁模式分别发生在可见光和紫外光谱区域。我们阐明了一个例子的潜在用途的纳米竹结构作为一个高度多孔的等离子体传感器与光学读出灵敏度，以百万分之几的溶剂水平在水中。
2018-07-17 physics.optics
A single-crystalline silver plasmonic circuit for visible quantum emitters
等离子体激元波导是纳米光子器件中的关键元件，其用作纳米级光源和检测器之间的光学互连。等离子体双线传输线中的多模操作为近场操纵和信息编码提供了重要的自由度。然而，由于欧姆损耗，金纳米结构中的高度受限的等离子体激元传播通常限于近红外区域，排除了来自等离子体激元电路的所有可见量子发射体。在这里，我们报告自上而下的制造复杂的等离子纳米结构的单晶银板。我们展示了一个小的合奏的荧光团的一组波导模式和发射的可见光发光到波导的高效率的控制远程激发。这种方法开启了复杂等离子体波导和可见光谱范围内各种量子发射器之间纳米级光-物质相互作用的研究。
2019-02-22 physics.app-ph physics.optics
Plasmonic sensing with FIB-milled 2D micro-arrays of truncated gold nano-pyramids
Plasmonic平台是下一代低成本集成生物医学传感器的有前途的解决方案。然而，制造这些纳米结构通常需要漫长且具有挑战性的制造过程。在这里，我们利用聚焦离子束铣削的独特功能，以获得单步图案化的等离子体二维（2D）阵列的截断金纳米金字塔（TNP），与间隙小至17 nm。我们描述了形成的等离子体激元带隙的交叉锥形槽的纳米金字塔分开的安排，我们证明了通过暗场成像的折射率传感在图案化的区域30 $μ$ $\times$ 30 $μ$ m。
2019-10-11 physics.app-ph physics.optics
Quantitative near-field characterization of Surface Plasmon Polaritons on nanofabricated transmission structure
等离子体近场的剪裁是纳米光子学领域的核心。场分布的详细知识对于等离子体传感器、探测器、光电子学、基于等离子体的电路、纳米操纵器、电光等离子体调制器和原子器件的设计和制造是至关重要的。我们报告近场观测和数值计算之间的完全定量比较，考虑到TM和TE偏振的强度分布，在所有这些领域的设备的建设是必要的。我们提出了近场扫描显微镜（NSOM）的结果表面等离子体激元（SPPs），激发线偏振照明金，nanofricated透射光栅。优化过程中进行的红外线，为未来的应用在冷原子捕获和等离子体传感。我们展示了SPPs的建立和传播的原位过程，并确认出平面分量不耦合到孔径型NSOM探针。
2020-07-04 physics.optics
Dual-Wavelength Lasing in Quantum-Dot Plasmonic Lattice Lasers
在衬底上图案化的金属颗粒阵列已经成为片上等离子体激元激光器的有前途的设计。在这种器件的过去示例中，周期性粒子在单个谐振波长处提供反馈，并且有机染料分子被用作增益材料。在这里，我们介绍了一种灵活的基于模板的制造方法，允许更广泛的设计空间的银粒子阵列激光器。取代染料分子，我们整合了胶体量子点（QD），它提供了更好的光稳定性和波长可调谐性。我们的制造方法还允许我们容易地调整衬底的折射率和QD膜厚度。利用这些能力，我们不仅展示了单波长激射，但双波长激射通过两种不同的策略。首先，通过使用具有矩形晶格对称性的粒子阵列，我们从两个正交方向获得反馈。该激光器的两个输出波长可以使用线性偏振器单独选择。其次，通过调节量子点薄膜的厚度，我们利用量子点薄膜中的高阶横波导模式，从对称的正方形阵列中获得垂直和偏离垂直角的双波长激光。因此，我们表明，我们的方法提供了各种设计的可能性，以调整激光输出。
2020-01-21 physics.app-ph physics.optics
Plasmonic nanoparticle monomers and dimers: From nano-antennas to chiral metamaterials
我们回顾了光与等离子体纳米粒子相互作用背后的基本物理。系统地研究了光在单金属粒子（等离子体单体）和两相互作用粒子（等离子体二聚体）上散射的理论基础。有效粒子的磁化率（极化率）的表达式推导，这些结果的应用等离子体纳米天线概述。在长波长极限下，计算了等离子体二聚体阵列的有效宏观参数。这些参数可归因于对应于纳米颗粒的稀排列的有效介质，即，其中等离子体单体或二聚体具有“元原子”功能的超材料。结果表明，由棒状粒子组成的平面二聚体一般具有椭圆二向色性，可作为平面手性超材料的原子。所提出的棒状二聚体几何结构的制造简单性可用于在光学领域中设计更具成本效益的手性超材料。
2011-04-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Laser-Scrawled Random Plasmonic Metasurface in Nanoseconds for Physical Unclonable Functions
Dalian University of Technology（大连理工大学）；Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院大连化学物理研究所）；China Jiliang University（中国计量大学）
本研究提出一种纳秒脉冲激光刻蚀技术，用于快速制备随机等离子体超材料物理不可克隆函数，通过纳米级结构共振生成独特光学指纹，实现高容量和稳定性。
2026-03-19 physics.optics
Computing parametrized solutions for plasmonic nanogap structures
电磁波与金属纳米结构的相互作用在金属表面产生导带电子的共振振荡。这些共振可以导致入射场的大幅增强，并将光限制在小区域，通常比入射波长小几个数量级。这些共振的准确预测需要几个挑战。等离子体结构中的小的几何变化可能导致电磁场响应中的大的变化。此外，表征纳米尺度下金属光学行为的材料参数需要通过实验确定，因此会受到测量误差的影响。因此，任何用于等离子体结构的模拟和设计的预测工具都必须考虑制造公差和测量不确定性。在本文中，我们开发了一个降阶建模框架，能够实时准确的电磁响应的等离子体纳米间隙结构的几何形状和材料参数的范围很广。所提出的方法的主要成分是：（i）杂交不连续Galerkin方法数值求解的电磁波在电介质和金属介质中的传播方程，（ii）的参考域制定的时间谐波麦克斯韦方程的几何形状的变化;和（iii）适当的正交分解和经验插值技术，以构建一个有效的简化模型。为了证明所开发的模型的有效性，我们分析了几何灵敏度，并探索了3D周期性环形纳米间隙结构的优化设计。
2018-04-12 physics.optics
Influence of surface roughness on the optical properties of plasmonic nanoparticles
对于等离子体纳米粒子，我们研究了自上而下制造所固有的表面粗糙度对光学性质的影响，并发现它对等离子体峰的位置和宽度的影响令人惊讶地小。我们的实验观察支持基于边界元方法的模拟。使用微扰的方法，适合于金属纳米粒子与适度的表面粗糙度，我们证明，这是因为在运动的缩窄的等离子体平均超过随机的高度波动。因此，在相同纳米颗粒的大阵列中的表面粗糙度，例如在超材料的背景下遇到的，预计不会构成主要的障碍。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
All fiber ultrafast laser generating gigahertz pulse based on a hybrid plasmonic microfiber resonator
通过各种锁模方法产生高重复率超短脉冲的超快激光器可以使许多重要的应用受益，包括通信，材料加工，天文观测等。几十年来，基于耗散四波混频（DFWM）的锁模在产生重复率为千兆赫（GHz）量级的脉冲方面一直是基础，其中多波长梳状滤波器和长非线性元件是基本的。最近，这种方法已被改进，使用滤波器驱动DFWM，它利用两个过滤和非线性特性的二氧化硅微晶谐振器。然而，制造的复杂性和波导与光纤之间的耦合损耗是一个问题。在本研究中，我们提出一个数十至数百千兆赫的稳定脉冲全光纤激光器的基础上的混合等离子体微光纤结谐振器装置。与先前报道的脉冲产生机制不同，该操作利用由器件的偏振相关特征引入的非线性偏振旋转（NPR）效应来增加腔内功率以促进DFWM锁模，我们称之为NPR激励DFWM。这种易于制造的多功能器件同时用作偏振器、梳状滤波器和非线性元件，从而为微光纤谐振器器件在超快和非线性光子学中的应用提供了新的思路。我们相信，我们的工作为实现实用的低成本超快光源提供了重大改进。
2019-11-28 physics.optics
Simple analytical approach to the analysis of plasmonic phenomena in dome-shaped protrusions and depressions on metal surfaces
本文提出一种简单解析模型，用于分析金属表面穹顶形纳米凸起与凹陷的等离激元现象，可计算极化电荷密度、近场及偶极矩修正，并通过全波数值模拟验证，适用于导波等离激元器件与光散射等研究。
2025-07-02 physics.optics
Design of on-chip plasmonic modulator with vanadium-dioxide in hybrid orthogonal junctions on Silicon-on-Insulator
我们提出了一种基于混合正交银结的等离子体激元调制器，使用二氧化钒作为绝缘体上硅上的调制材料。该调制器具有1.8μm x 1μm的超紧凑尺寸，具有基于正交几何结构的100 nm x 100 nm调制部分。我们利用二氧化钒在相变过程中折射率发生较大变化的特点，实现了46.89dB/μm的高调制深度。我们还提供了一个制造策略，为该器件的发展。该器件的几何结构在下一代光通信高频光子调制器的开发中具有潜在的应用，该光通信高频光子调制器需要纳米尺度的足迹、大的调制深度和小的插入损耗。
2020-12-03 physics.app-ph physics.optics
Plasmonic Enhancement of Second Harmonic Generation in Weyl Semimetal TaAs
本研究首次构建银纳米贴片天线与外尔半金属TaAs的混合纳米等离子体结构，通过非破坏性可扩展制备方法实现二次谐波产生超4.5倍增强，保留TaAs晶体结构与光学响应，为高性能拓扑纳米光子器件研究奠定基础。
2023-07-20 physics.optics
Multiperiodic magnetoplasmonic gratings fabricated by the pulse force nanolithography
提出了一种基于脉冲力纳米光刻技术的磁等离子体纳米结构制备新方法。它允许人们创建高质量的磁等离子体纳米结构，其具有比由电子束光刻制成的光栅更低的总损耗。该方法通过改变光栅参数（例如单个周期中的划痕深度或划痕数量）来提供SPP激发效率的控制。等离子体光栅的质量是通过横向磁光克尔效应来估计的，该效应对等离子体结构的精细度非常敏感。
2021-06-23 physics.optics
DNA-Assembled Advanced Plasmonic Architectures
光和物质之间的相互作用可以通过在比感兴趣的波长短的长度尺度上构造材料来有效地控制。等离子体激元学的目标是建立在纳米尺度上工作的光学器件，它已经成为一门学科，在金属表面附近产生的电磁波的近场效应可以产生各种新现象和迷人的应用。随着对等离子体的研究已经从光学和固态社区中出现，大多数实验室采用自上而下的光刻来实现他们的纳米光子设计。在这篇综述中，我们讨论了最近，成功的努力，采用自组装DNA纳米结构作为支架，创造先进的等离子体结构。DNA自组装利用核酸序列的碱基配对特异性，允许有机分子的纳米精确组织，也允许无机颗粒在空间中的排列。因此，自下而上的自组装绕过了传统制造方法的许多限制。因此，强大的工具，如DNA折纸，推动了纳米光子学的边界，以及对等离子体设计的新思维方式正在兴起。
2021-05-04 physics.bio-ph physics.optics
Simple analytical expression for the peak-frequency shifts of plasmonic resonances for sensing
我们推导出一个封闭形式的表达式，该表达式准确地预测了等离子体纳米谐振器的微小扰动引起的峰值频移和加宽，而不严格依赖于纳米谐振器的光谱响应的各种位置，大小或形状的扰动对象的重复电动力学模拟。本方法的力，在与其他同类方法相比，是由数学形式主义的基础上严格规范化的纳米谐振器的谐振模式的有损和色散材料的推导支持。因此，对于各种等离子体纳米传感器中使用的大范围的纳米颗粒形状和尺寸，甚至超过准静态极限，获得了准确的预测。该表达式提供了定量的见解，并与开源代码相结合，提供了准确和快速的预测，非常适合初步设计或实验数据的解释。这对于具有大模体积的光子谐振器也是有效的。
2015-05-19 physics.optics
Novel Theoretical Study of Plasmonic Waves in Graphene-based Cylindrical Waveguides with Gyro-electric Layers
在本文中，我们分析研究了表面等离子体激元（SPPs）在石墨烯基的圆柱结构与旋电层。在一般的波导中，每个石墨烯层被两种不同的旋电材料包围。新的封闭形式的关系推导出的SPP波的场的贡献。作为一种特殊情况，本文考虑了双层石墨烯的旋电圆柱波导。对于所设计的结构，在33 THz的频率下，B= 2 T和μc=0.7 eV时的品质因数（FOM）为51。结果表明，所研究的波导的FOM是通过调节化学势和磁偏置变化。利用陀螺电介质与石墨烯层将打开一个新的有前途的平台，在中红外区域的新型等离子体器件的设计和制造。
2022-01-25 physics.app-ph physics.optics
Fabrication of Hybrid Nanostructures via Nanoscale Laser-Induced Reshaping for Advanced Light Manipulation
基于金属-介电纳米结构的混合纳米光子学结合了等离子体和全介电纳米光子学的优点，提供了强的光定位、磁光响应和专门设计的散射特性。在这里，我们展示了一种新的方法，通过飞秒激光熔化的非对称金属-电介质（Au-Si）纳米粒子的光刻方法创建的有序混合纳米结构的制造。该方法允许混合纳米颗粒的金属组分的选择性重塑，而不影响介电组分。我们应用开发的方法在可见光范围内的混合纳米结构的散射特性的调谐。实验结果得到了分子动力学模拟和麦克斯韦方程组数值解的支持。
2016-01-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhanced Absorption in Thin-Film Silicon Solar Cells Using a Broadband Plasmonic Nanostructure
King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）
本文提出了一种宽带等离子体纳米结构，用于增强薄膜硅太阳能电池的光吸收效率，通过优化结构参数实现了96%的高吸收率，并展示了其在太阳能收集和光伏技术中的应用前景。
2025-06-19 physics.app-ph physics.optics
Localized Surface Plasmon Resonances of Simple Tunable Plasmonic Nanostructures
我们推导并提出了系统的分析公式之间的关系，用于计算的局部表面等离子体共振（LSPR）的一些等离子体纳米结构，我们已经归类为简单的。这些关系，包括一些新的公式，总结在一个树形图，突出了核壳等离子体激元作为固体和空腔等离子体激元的发电机。此外，我们表明，复杂结构的LSPR可以减少到简单的，使用的LSPR的纳米粒子作为一个案例研究，在偶极极限。所有的公式都是使用Drude模型、Rayleigh近似和Fröhlich条件的组合导出的。公式简便，与等离子体杂化理论的结果符合得很好。该公式还考虑了介电效应，这在纳米结构的LSPR的调谐中提供了多功能性。提出了一个简化的等离子体杂化模型，使我们能够研究我们所研究的核壳纳米结构中固体和腔等离子体的弱耦合机制。
2019-05-20 physics.optics
Photonic bandgap plasmonic waveguides
已经提出了一种新颖类型的等离子体激元波导，其特征在于“开放”设计，其易于制造、易于激发并且提供对等离子体激元模式的方便访问。利用泄漏辐射显微镜对光子带隙（PBG）等离子体波导的光学特性进行了实验研究，并利用有限元法对光子带隙波导进行了数值模拟，证实了光子带隙波导在宽光谱范围内的光学特性。PBG等离子体激元波导的传播和本地化特性已被讨论为工作波长的函数，波导芯尺寸和脊的周期性反射器的基本和高阶等离子体激元模式的波导中的数量。
2011-04-27 physics.optics
Novel multifunctional plasmonic fiber probe: Enabling plasmonic heating and SERS sensing for biomedical applications
提出一种多功能等离激元光纤探针，通过固态去润湿工艺在光纤端面集成金纳米岛，实现可见光热加热与近红外SERS传感的光谱复用，填补了光纤实验室技术的多功能操作空白。
2025-07-16 physics.med-ph physics.optics
MIM Structure for optical vortex beam generator at nanoscale level
携带轨道角动量（OAM）的光束在许多领域有着广泛的应用。为了在光子集成器件中应用这些特定的光束，已经提出了创新的光学元件。在这里，我们感兴趣的是在纳米级的OAM携带光束的产生。基于金属-绝缘体-金属多孔等离子体涡旋透镜，我们设计并实验验证了一种等离子体光学涡旋发射器。我们的等离子体激元元件被示出为将撞击的圆偏振光转换成能够传播到远场的轨道角动量状态。此外，可以通过切换入射光偏振的旋向性来从外部调整出现的OAM。该器件具有几微米的半径，OAM光束从亚波长孔径产生。PVL集成阵列的制作和多个光学涡旋的同时发射为光学涡旋发射器的大规模集成和广泛应用提供了一种简单的方法。
2018-04-06 physics.optics
Extreme multiexciton emission from deterministically assembled single emitter subwavelength plasmonic patch antennas
等离子体天线在纳米和量子技术中的许多应用中是有吸引力的光学结构。通过在纳米发射器和光之间提供增强的相互作用，它们有效地加速和引导自发发射。然而，一个挑战是发射器在结构中的精确纳米级定位。在这里，我们提出了一个激光蚀刻协议，确定性地定位一个单一的胶体CdSe/CdS核/壳量子点发射器内的亚波长等离子体贴片天线与三维纳米尺度控制。通过利用纳米级的金属-绝缘体-金属结构的特性，所制造的单发射器天线表现出极高的Purcell因子（>72）和70倍的亮度增强。由于俄歇过程的空前猝灭和多激子发射的强烈加速，单个量子点每个脉冲可以发射超过4个光子。我们的技术允许制造明亮的室温单发射源发射多个或单个光子。
2018-11-28 physics.optics quant-ph
Morphology-Driven optimization of Double Nanohole-based Plasmonic Optical Tweezers
University of Fribourg（弗里堡大学）；Stanford University（斯坦福大学）；Sorbonne Université（索邦大学）
本研究通过系统模拟和形态表征对双纳米孔结构的参数进行优化，以提高光学镊子的 trapping stiffness、局部电场约束和传输变化（ΔTT），同时降低所需光功率，从而提升其在单分子生物物理中的应用性能。
2026-09-01 physics.app-ph physics.bio-ph physics.optics
Influence of deposition parameters on the plasmonic properties of gold nanoantennas fabricated by focused ion beam lithography
本研究通过改变沉积速率制备不同厚度金薄膜，结合多种表征手段，发现20/30 nm薄膜宜用0.1 nm/s沉积，40 nm薄膜宜用0.3 nm/s，以优化等离激元天线性能。
2024-05-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast photochromism and bacteriochromism in one dimensional hybrid plasmonic photonic structures
混合等离子体光子结构将等离子体响应与光子带隙相结合，有望用作光学开关和传感器。在这里，我们展示了两种不同的外部刺激，如激光脉冲和细菌的光学响应在这样的结构的主动调制。首先，我们报告了一个小型化（5 × 5 mm）的氧化铟锡（ITO）光栅采用飞秒激光微加工的制造，我们表明，通过超快光激发在光谱的红外部分调制的光子带隙在可见光的可能性。注意，所展示的频谱调制的皮秒范围内的时间响应具有工业相关性。此外，我们制造了一维光子晶体，其由暴露生物活性银的顶层的溶液处理的电介质布拉格堆叠组成。我们将系统的细菌响应度分配给Ag/细菌界面处的极化电荷，从而引起光子带隙的整体蓝移。
2020-03-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Analysis of carbon content in direct-write plasmonic Au structures by nanomechanical scanning absorption microscopy
化学成分的测定对于高精度器件制造和先进工艺开发的质量控制至关重要。对于可靠的化学成分表征，靶材料的一定相互作用体积对于诸如能量色散X射线光谱（EDX）和电子能量损失光谱（EELS）的常规技术是必要的。然而，这仍然是纳米结构的挑战。因此，我们提出了一种替代技术，用于测量有限体积的纳米结构的化学组成。通过测量纳米结构的光吸收的差异，由于化学成分的差异与纳米机械谐振器的谐振频率失谐以及分析光学建模的帮助，我们证明了表征直写聚焦电子束诱导沉积（FEBID）金纳米结构中的碳含量的可能性。
2020-10-22 physics.ins-det physics.optics
Tailoring the Spectral Absorption Coefficient of a Blended Plasmonic Nanofluid Using a Customized Genetic Algorithm
最近，等离子体纳米流体（即，等离子体纳米颗粒在基础流体中的悬浮液）已经被广泛用于直接吸收太阳能收集器，因为由等离子体纳米颗粒支撑的局部表面等离子体可以极大地改善直接太阳能热转换性能。考虑到金属纳米颗粒（如金、银和铝）的表面等离子体共振频率通常位于紫外到可见光范围内，等离子体纳米流体的吸收系数必须进行光谱调谐以充分利用宽光谱中的太阳辐射。在本研究中，一个现代的设计过程中的遗传算法（GA）的形式被施加到剪裁的等离子体纳米流体的光谱吸收系数。为了做到这一点，常规GA的主要组成部分，例如基因描述、用于评估的适应度函数、交叉和变异函数，被修改为适合于定制等离子体纳米流体的光谱吸收系数的逆问题。通过应用定制的GA，我们获得了混合纳米流体的最佳组合，其具有所需的吸收系数的光谱分布，特别是均匀分布、类太阳光谱分布和类阶梯函数分布。所设计的等离子体纳米流体的所得吸收系数与规定的光谱分布在约10%至20%的误差范围内，当六种类型的纳米颗粒混合时，是很好的协议。最后，我们还研究了纳米粒子的制造不确定性所引起的非均匀加宽效应如何改变它们的最佳组合。
2020-02-19 physics.app-ph physics.optics
