Unravelling the role of waveguide-plasmon strong coupling, avoided crossing and natural weak value amplification on the enhanced Faraday effect in hybrid magneto-plasmonic systems
磁等离子体激元混合系统中磁光效应的增强由于其构建非互易纳米光子器件的潜力而引起了最近的广泛关注。定量地了解增强的基本来源和贡献机制对于优化应用至关重要。在这里，我们解开的法拉第旋转和椭圆率的巨大增强的混合磁等离激元系统，即，波导磁等离激元晶体与横向电（TE）和横向磁（TM）偏振光激发的明显不同的物理起源。在TE偏振激发下，表面等离子体激元不被直接激发，由于Fano共振的谱域干涉而出现的法拉第效应的自然弱值放大是增强的主要原因。对于TM偏振激发，另一方面，波导-等离子体激元强耦合及其避免交叉的普遍表现起着有趣的作用，导致在避免交叉制度中的磁光效应的最大增强。
2022-12-21 physics.optics
Ultracompact high-contrast magneto-optical disk resonator side-coupled to a plasmonic waveguide and switchable by an external magnetic field
在这里，我们提出并研究了一种新型的等离子体共振器的基础上的金属-绝缘体-金属波导和侧耦合磁光盘控制的外部磁场。通过改变磁场的方向，表面等离子体激元（SPP）的波数变化和透射率可以被调谐，并且通过改变外部磁场的方向，可以实现SPP模式的可逆开关。磁等离子体激元调制的共振增强超过200倍导致调制对比度超过十倍比（90- 1%调制），在数百GHz的光学带宽内保持适度的插入损耗。数值模拟证实了亚微米超小盘谐振器的高对比度磁等离子体激元调制的解析公式的预测。
2018-07-31 physics.optics
Switching the Optical Chirality in Magneto-plasmonic Metasurfaces Using Applied Magnetic Fields
手性纳米光子器件在手性分子传感、偏振多样性纳米光子学和显示技术等方面具有广阔的应用前景。主动手性纳米光子器件是一种可以通过外界激励来控制光学手性的器件，引起了人们极大的研究兴趣。然而，光学手性的有效调制一直是具有挑战性的。在这里，我们展示了开关的非本征手性施加磁场的磁等离子体超颖表面设备的基础上的磁光氧化物材料，Ce 1 Y2 Fe 5 O 12（Ce：YIG）。由于Ce：YIG具有低的光损耗和强的磁光效应，在掠入射条件下，在波长为950 nm的激光器上施加-0.65° ~+1.9°范围内的磁场，实现了巨大且连续的远场圆二色性（CD）调制。远场CD调制是由于磁光圆二色性和施加的磁场对超手征场的近场调制。最后，我们在使用自组装制造的毫米级磁等离子体元表面中展示了磁场可调手征成像。我们的研究结果为实现平面集成的、大规模的、具有活性的手性超表面提供了一种新的途径。
2019-09-30 physics.optics
Broad-band plasmonic isolator compatible with low-gyrotropy magneto-optical material
光隔离器经过几十年的研究，仍然是光子集成电路的主要缺失元件之一。到目前为止，最好的解决方案是基于横向磁光效应，使用窄带谐振器或高回旋磁光材料，在通常的光子平台上难以集成。在本文中，我们提出了一个全新的概念，使执行宽带非互易传输，即使在低回转性材料的情况下。该原理探索了由于磁双等离子体效应而导致的来回光路的分离，即，在加载有磁光（MO）层的等离子体缝隙波导中引起的耦合模不对称性。我们数值计算表明，这样的金属MO介质金属缝隙波导与适当的侧耦合损耗矩形纳米腔相结合，给出了超过18 dB的隔离比在几十纳米的带宽，只有2 dB的插入损耗。我们提出了一种分析方法来描述这样的磁等离子体波导，以确定所涉及的物理机制和隔离器的优化规则。此外，我们表明，低回旋材料（低至~0.005）可以考虑隔离比高达20 dB，开辟了道路，一类新的集成隔离器使用易于集成的混合或复合材料。
2020-11-20 physics.optics
Plasmonic metamaterial enhanced axionic magnetoelectric effect
轴电动力学预言了许多奇特的基于磁电的性质。近年来，人们利用一维多层膜等简单结构来研究这些轴向磁电响应，并经常利用Fabry-Pérot干涉机制来增强这些效应。在这封信中，我们提出了一种新的机制，超材料增强的轴向磁电响应，利用强烈增强的局部电磁场与等离子体共振。通过数值模拟，我们发现等离子体超材料可以将轴子磁电效应提高两个数量级。
2013-05-29 physics.class-ph physics.optics
Magneto-optical response in bimetallic metamaterials
我们证明了共振法拉第极化旋转等离子体阵列的纳米环谐振器组成的Au和Ni部分。这种超材料设计允许优化磁光效应的增强和等离子体激元耗散之间的权衡。尽管Ni部分对应于超材料的总表面的约6%，但所产生的磁光诱导的偏振旋转等于连续膜的偏振旋转。这种超材料可用于紧凑型磁传感器、有源等离子体元件和集成光子电路。
2016-03-28 physics.optics
Extraordinary Magnetooptics in Plasmonic Crystals
等离子体已经吸引了相当大的兴趣，因为它允许在纳米尺度上的光的本地化。等离子体功能材料的制备是集成纳米光子学的一个突破。这类系统可能表现出丰富多样的新现象，也具有巨大的应用潜力。特别地，磁光材料是有吸引力的，因为它们可以经由外部磁场提供对激光和表面等离子体的超快控制。在这里，我们展示了一种新的磁光材料：一维等离子体激元晶体形成的周期性穿孔的贵金属膜上的铁磁介质膜。它提供了巨大的法拉第和克尔效应，通过观察Ebbesen的非凡透射峰附近的横向克尔效应增强了三个数量级来证明。表面等离子体激元在这种增强中起着决定性的作用，因为克尔效应敏感地依赖于它们的性质。等离子体晶体可以在传输中操作，使得其可以在用于电信、等离子体电路、磁场感测和全光磁数据存储的设备中实现。
2010-11-10 cond-mat.other physics.optics
Magneto-Plasmonic Nanoantennas: Basics and Applications (Review)
等离子体纳米天线是一个热门且迅速发展的研究领域。本文综述了新型磁等离子体纳米天线的基本工作原理和应用。磁等离子体纳米天线是由铁磁金属制成的，不仅由光驱动，而且由外部磁场驱动。我们证明了磁等离子体纳米天线增强了磁光效应，这在纳米尺度上的光控制中引入了额外的自由度。这种特性用于概念上的新设备，如磁等离子体标尺，超灵敏生物传感器，单向亚波长波导和非凡的光学传输结构，以及新型生物医学成像模式。我们还指出，在某些情况下，“非光学”铁磁纳米结构可以作为磁等离子体纳米天线。这种未设计的额外功能利用了磁性纳米材料的已建立的光学表征技术，它可能有助于在单个芯片上集成纳米光子学和纳米磁性。
2016-01-12 cond-mat.other physics.optics
Chiro-Optical Structures with Magnetizable Plasmonic Elements for Modulating the Chiral Transmission of Light
本研究提出由等离激元和磁等离激元纳米天线组成的手性结构，通过结构工程和外部磁场调制，实现旋光信号增强超100倍，为旋光传感和可调谐光子器件提供新方案。
2024-12-20 physics.optics
Transverse magneto-optical Kerr effect in subwavelength dielectric gratings
从理论上证明了由磁绝缘和介电纳米条纹交替组成的亚波长光栅中存在大的横向磁光克尔效应。光栅的反射率在对应于TMOKE响应的最大值的频率处达到$96\%$。大的TMOKE响应和高反射率的组合对于$3$ D成像、磁光数据存储和磁振子中的应用是重要的。
2014-02-25 physics.optics
Observation of optical gyromagnetic properties in a magneto-plasmonic metamaterial
具有人工光学特性的异向材料引起了人们极大的研究兴趣。特别地，已经报道了在超材料中在光学频率处的非单位磁导率张量中的人工磁共振。然而，只有非统一的渗透率张量的对角元素已被证明到目前为止。在光学频率下没有观察到非零非对角元的旋磁磁导率张量。在这里，我们报告的磁等离子体超材料在近红外波长范围内的旋磁特性的观察。非零的非对角磁导率张量元素导致横向磁光克尔效应（TMOKE）下的s偏振入射，否则消失，如果磁导率张量不是旋磁。通过从反射、透射和TMOKE谱中提取磁导率张量元，我们发现在共振波长（~900 nm）处，开口环共振器的有效非对角磁导率张量元达到10-3水平，比磁光材料在相同波长处的有效非对角磁导率张量元高出至少两个数量级.人工旋磁导磁率是由于开口环谐振器调制的局部电场方向的变化。我们的研究表明，工程的磁导率和介电常数张量在任意频率的超材料的可能性，从而有希望的各种应用的下一代非互易光子器件，磁等离子传感器和有源超材料。
2021-10-12 physics.optics
Giant thermal magnetoresistance in plasmonic structures
预测了磁光等离子体结构中热电磁输运的巨热磁电阻效应。在室温下InSb-Ag纳米颗粒链中，我们发现在2 T的磁场下，电阻几乎可以增加2倍。我们表明，这一重要的变化的结果从强的频谱依赖性的局部表面波的大小的磁场。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Subwavelength plasmonic chain for magneto-optics enhancement
研究了亚衍射等离子体激元链中磁光效应的增强。我们表明，在一个周期性的链的等离子纳米粒子嵌入在磁光介质中，传播的导模是伴随着旋转的电偶极子（法拉第效应）。每1 μm的旋转角比相同体磁光介质中的旋转角大两个数量级。我们还表明，欧姆损失的影响可以显着降低通过使用由活性核壳纳米粒子（spasers）的增益辅助链。在这样的磁光脉冲阵列的偶极子模式表现出高值的法拉第旋转和传播长度。
2013-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magneto-Plasmonics and Resonant Interaction of Light with Dynamic Magnetisation in Metallic and All-Dielectric Nanostructures (Review)
在纳米尺度上结合等离子体和磁性的重大兴趣在与纳米结构中光-磁-物质相互作用的共振增强有关的光子学和磁性部门中获得了动力。这些努力产生了大量的文献，难以在有限的时间内收集和消化。此外，两个研究部门之间的成果交流不足。因此，这篇综述论文的目标是弥合这一差距，从两个不同的角度：磁等离子体，磁振子和磁化动力学磁等离子体领域的最新进展的概述。预计这种演示风格将使这篇评论论文引起普通物理观众和研究光子学、等离子体学、磁性纳米结构的布里渊光散射光谱和磁光克尔效应磁力学的专家的特别兴趣，以及自旋波的超快全光和太赫兹波激发。此外，读者感兴趣的一个新的，迅速崛起的领域，全电介质纳米光子学将找到一个部分关于全磁介电纳米结构。
2015-02-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optically induced nonreciprocity by a plasmonic pump in semiconductor wires
在对全光二极管的大多数研究中，空间不对称性必然被用来破坏洛伦兹互易性。在这里，我们提出了一个范例的光诱导非互易性的半导体导线是空间不对称的自由，并提供了一个非常简单和有效的平台等离子体器件。由半导体线中的等离子体激元泵感生的方位角磁场改变材料参数，并且因此导致等离子体激元信号的交叉非线性调制。特别是，非线性波数位移对于向前和向后信号具有相反的符号，而克尔或类克尔非线性不会破坏空间对称结构中的洛伦兹互惠性。这一原理可能为高度集成的全光非互易器件开辟一条道路。
2021-01-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Extraordinary transverse magneto-optical Kerr effect in a superlens
已经示出，负折射率材料的板可以表现为超透镜，其增强超过波长极限的成像分辨率。我们在这里表明，如果这样的板具有额外的一些磁光活动，它可以作为一个理想的光学滤波器，并表现出非凡的横向磁光克尔效应。此外，我们表明，损失，破坏这些镜头的成像分辨率，是观察这种效果的必要成分。
2014-08-23 physics.optics
Magneto-optical methods for magnetoplasmonics in noble metal nanostructures
利用磁光技术来调节纳米结构的等离子体响应是有源等离子体学中的一个热门话题，对几种基于等离子体的应用和设备具有迷人的影响。对于这个新兴的领域，称为磁等离子体，期望对磁场具有强光学响应的等离子体纳米材料，这通常具有挑战性，难以用纯贵金属实现。为了克服这个问题，已经进行了一些努力来设计和定制金属纳米结构的磁光响应，主要是通过将等离子体和磁性材料组合在单个纳米结构中。在本教程中，我们将重点关注纯等离子体纳米结构中的磁等离子体效应，因为它们是一个有价值的模型系统，可以更容易地合理化磁等离子体效应。最常见的磁光实验方法来测量这些影响的介绍，然后由一个主要的实验观察，讨论的框架内的分析模型开发的合理化磁等离子体效应的审查。讨论了不同的材料，从贵金属到新型等离子体材料，例如重杂质半导体。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall 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
Dark Mode - Faraday Rotation Synergy for Enhanced Magneto-Optics
我们研究暗模式等离子体作为增强磁光平台的功效。小粒子的暗模是由两个强度相等但相互对立的偶极激发共存而成的。这两个相对的偶极子中的每一个甚至可以在暗模式频率处或附近谐振，但是净偶极矩由于相对偶极子之间的相互抵消而消失。我们表明，施加外偏磁可以减轻强烈的相消干涉。此外，在外部磁偏置下，等离子体激元粒子的相反暗共振在相反方向上移动，并产生极其敏感的法拉第旋转区域。我们发现，在无损的类银粒子的磁化暗共振可以提供超过20度的旋转下的磁场的顺序为1-2特斯拉，表现出磁等离子体激元活动，是2-3个数量级大于在传统的等离子体激元粒子相同的材料。
2016-11-27 physics.optics
Near-field coupling of gold plasmonic antennas for sub-100 nm magneto-thermal microscopy
自旋电子技术的发展与日益密集，高速和复杂的设备将加快可访问的显微镜技术能够探测在皮秒的时间尺度和深亚微米的长度尺度上的磁现象。最近开发的时间分辨磁热显微镜提供了一条通往这一目标的道路，如果它是一个皮秒，纳米级的热源增强。我们从理论上研究绝热纳米聚焦和近场热感应使用锥形金等离子体天线产生亚100 nm的时间分辨磁热成像的热梯度。天线-样品相互作用的有限元计算揭示了集中的电磁损耗分布，其要么直接在天线下达到峰值，要么是环形的，这取决于样品的电导率、天线的顶点半径和尖端-样品分离。我们发现，热梯度被限制在40 nm至60 nm的半高全宽的样品电导率和顶点半径的现实范围。为了减轻这种变化，这是不可取的显微镜，我们研究使用的铂盖层上的样品作为热传导层的顶部，以产生热量均匀地跨越不同的样品材料。在确定最佳覆盖层厚度后，我们模拟了底层样品层中热梯度的演化，发现时间宽度低于10 ps。这些结果为实现纳米尺度的时间分辨磁热成像奠定了理论基础。
2017-05-04 physics.optics
Magnetooptical Kerr effect in meta surface based structure
该研究聚焦基于超表面的结构，探讨其中产生的磁光克尔效应。
2024-08-09 physics.app-ph physics.optics
Magnetoplasmonic Nanopore Lensing for Enhanced Optical Readout and Controlled Translocation
CIC nanoGUNE（纳米技术联合研究中心）；University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克大学）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊卡巴斯基克，巴斯克科学基金会）
本研究提出一种磁光纳米孔平台，通过集中表面等离子体极化子增强电场，提升信号读取并实现分子穿膜的主动控制。
2026-05-09 physics.app-ph physics.optics
Nonlinear acousto-magneto-plasmonics
本文综述了超短激光脉冲激发下金属-铁磁体混合多层结构中声、磁和等离子体瞬态相互作用的实验和理论研究进展。主要重点是了解材料中声学动力学的非线性方面以及非线性光学和磁光响应的特性。以Kretschmann几何中的金-钴-银三层结构为例，详细讨论了静态磁光二次谐波产生的非线性光学探测。此外，我们的实验表明，在黄金中传播的巨大的超短声脉冲的非线性整形可以量化的时间分辨等离子体干涉，以及这些超短光脉冲如何动态调制的光学非线性。混合多层膜光学性质的有效介质近似有助于理解新的光学检测技术。在讨论中，我们重点介绍了半导体量子点中的非线性磁弹性相互作用和应变诱导效应的最新研究成果。
2016-02-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhancing Faraday and Kerr rotations based on toroidal dipole mode in an all-dielectric magneto-optical metasurface
本文提出一种全介电磁光超表面，利用环形偶极子共振增强法拉第和克尔旋转，分别达到-13.59°和8.19°，并设计高灵敏度环境折射率传感器，为纳米磁光器件提供新策略。
2023-04-10 physics.optics
All-optical magnetization switching by two-frequency pulses using the plasmon-induced inverse Faraday effect in a magneto-plasmonic structure
在这封信中，我们研究了产生准静态磁场的等离子体激元诱导的逆法拉第效应，并提出了一种磁光波导结构，实现磁化开关在亚ps的时间在纳米限制的磁光结构。特别是，我们表明，在磁光介质腔侧耦合到金属-绝缘体-金属（MIM）波导中产生的准静态场的方向敏感地依赖于表面等离子体激元极化（SPP）的波长。这一现象可能为利用双频脉冲实现纳米受限全光磁化开关开辟一种新的节能超快方法。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall 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
Nonreciprocal rotating power flow within plasmonic nanostructures
我们从理论上探讨了嵌入磁光材料中的亚波长等离子纳米结构内电磁场的非互易近区操纵的概念。我们推导出一个分析模型，预测一个强大的，磁光诱导的时间反演对称性破缺的局部等离子体共振拓扑对称结构。我们的等离子体激元激发的数值模拟揭示了相当大的近区功率流旋转在这样的混合纳米结构，表现出纳米非互易性。这可以被认为是在纳米尺度上调谐等离子现象的另一种机制。
2012-12-29 cond-mat.mes-hall 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
Influence of the magnetic field on the plasmonic properties of transparent Ni anti-dot arrays
在蓝宝石衬底上生长的纯Ni薄膜的二维六边形反点图案中，由于表面等离子体激元（SPPs）的激发，观察到了异常的光透射。在表面等离激元相关的透射最大值处记录了极克尔旋转的强烈增强。角分辨反射率测量下施加的领域，揭示了增强和磁饱和反转（横向磁光克尔效应-TMOKE）后的归一化反射率差的移位。TMOKE信号的变化清楚地显示了磁场对在二维图案化铁磁Ni膜中发射的SPP的色散关系的调制。
2012-07-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical tristability and ultrafast Fano switching in nonlinear magneto-plasmonic nanoparticles
我们考虑了一个涂层的磁等离子体纳米粒子（MPNP）与克尔型非线性等离子体外壳和磁光核心的光散射。这样的结构具有两个等离子体振子偶极模式，与壳的内表面和外表面上的电子振荡相关联。在非线性状态下驱动，每个模式都表现出一种非线性响应。内部等离子体的双稳态导致在该状态和Fano共振之间切换（Fano切换）。一旦外部光强度超过临界值，两个本征模式的双稳区重叠产生光学三稳性，其特征在于对于给定的波长和光强度的三个稳定的稳态。我们开发了一个动态的非线性稳态之间的过渡理论和估计的特征切换时间短至0.5 ps。我们还表明，磁光（MO）效应允许红色和蓝色的光谱移位的Fano配置文件的右和左圆偏振的外部光，呈现Fano开关敏感的光偏振。具体地，可以实现右圆偏振的Fano切换，同时消除左圆偏振的Fano切换。我们的研究结果指出，一类新的超快Fano开关可调的磁场在纳米光子学的应用。
2018-02-19 nlin.AO physics.optics
Molding the flow of light with a magnetic field: plasmonic cloaking and directional scattering
本文研究了由磁光壳覆盖的介质柱组成的系统中的电磁散射和等离子体隐身。在长波长的限制，我们证明了外部磁场的应用程序不仅可以打开和关闭的隐身机制，但也减轻了损失，作为吸收截面被证明是最小的精确的隐身操作频带。我们还表明，散射辐射的角分布可以有效地控制通过施加外部磁场，允许在散射图案的迅速变化。通过证明这些结果对于现实的现有磁光材料是可行的，例如在SiC上外延生长的石墨烯，我们建议磁场可以用作有效的，多功能的外部代理来调整等离子体斗篷并以前所未有的方式动态控制电磁散射，我们希望这些结果可以在破坏性光子技术中找到用途。
2014-04-15 physics.optics
Femtosecond intrapulse evolution of the magneto-optic Kerr effect in magnetoplasmonic crystals
在磁等离子体学中，通过激发表面等离子体激元（SPPs）来调整纳米结构的磁光特性是可能的。到目前为止，磁等离子体效应一直被认为是静态的。在这里，我们描述超快表现的磁等离子体通过观察的非平凡的演变的横向磁光克尔效应在45 fs脉冲从铁基磁等离子体晶体反射。这种效应发生共振SPP激发，显示相反的时间导数符号的不同斜率的共振，并解释与磁化相关的色散关系的SPP。
2014-07-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Active Magnetoplasmonics with Transparent Conductive Oxide Nanocrystals
磁等离子体激元技术在设计有源光学元件方面具有很大的应用前景：利用磁场调制等离子体激元共振条件可以提高折射传感器和纳米光子光学器件的性能。然而，现实生活中的应用受到磁等离子体三元悖论的阻碍：1）良好的等离子体金属具有尖锐的光学共振，但具有低的磁光响应; 2）磁性金属具有强的磁光响应，但具有非常宽的等离子体共振; 3）混合两种组分会降低两种特征的质量。为了克服三难困境，我们使用了不同种类的材料，透明导电氧化物纳米晶体（NC）在近红外等离子体响应。虽然是非磁性的，但它们结合了大的回旋频率（由于小的电子有效质量）和尖锐的等离子体共振。我们用F和In掺杂的CdO（FICO）和Sn掺杂的In2O3（ITO）NC对该概念进行基准测试，以提高磁光法拉第旋转和椭圆率，达到非磁性等离子体材料的最高磁光响应，并超过最先进的铁磁纳米结构的性能。这些纳米颗粒的磁等离子体响应是合理的分析模型的基础上激发的圆形磁等离子体模式。最后，概念验证实验证明了FICO NC相对于磁等离子体折射传感的当前技术水平的优异性能，接近领先的局部等离子体折射方法的灵敏度，具有不需要复杂曲线拟合的优点。
2021-04-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetoplasmonic design rules for active magneto-optics
光偏振旋转器和非互易光隔离器是光子学技术中必不可少的组成部分。这些宏观无源器件通常基于磁光法拉第和克尔偏振旋转。磁等离子体-磁性和等离子体的结合-是一个有前途的路线，使这些设备的纳米级。我们介绍了高度可调的主动磁等离子体元件的设计规则，我们可以定制的振幅和符号的克尔响应在一个广泛的光谱范围。
2014-11-26 physics.optics
Plasmonics of magnetic and topological graphene-based nanostructures
石墨烯是研究等离子体激元基本极限的独特材料。除了最终的单层厚度之外，其载流子浓度可以通过化学掺杂或施加电场来调节。以这种方式，石墨烯的电动力学性质可以从高导电性变化到介电性。石墨烯在从太赫兹到中红外频率的宽光谱范围内支持强烈受限的传播表面等离子体激元（SPP）。它还具有强的磁光响应，因此提供了互补的架构，以传统的磁等离子体的基础上磁光活性金属或铌酸锂。尽管有大量的评论文章致力于石墨烯的等离子体特性和应用，很少有人知道石墨烯的磁等离子体和拓扑效应在石墨烯基纳米结构，这是本文的主要主题。我们讨论了几种策略，以提高拓扑结构不同的封闭表面景观，即石墨烯纳米管，圆柱形纳米腔和环形纳米结构的等离子体效应。综述了手征亚结构上的强非对称SPP传输现象以及结构拓扑指数与等离子体拓扑指数之间的基本关系。
2017-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tailoring Transverse Magneto-Optical Kerr Effect Enhancement in Mie-resonant Nanowire-based Metasurfaces
本研究针对基于Mie共振硅纳米线的镍衬底混合超表面，通过调控纳米线宽度调制面内磁偶极子Mie模式，实现了2.2%-3.8%范围内可定制的横向磁光克尔效应增强，其机制关联界面近场与模式远场响应的变化。
2024-11-13 physics.optics
Thickness dependent enhancement of the polar magneto-optic Kerr effect in Co magnetoplasmonic nanostructures
在过去，通过对Co六角反点阵列中的极性克尔旋转的光谱测量，已经观察到大的表面等离子体极化激元辅助增强的磁光活性。在这里，我们报告了一个强大的厚度依赖性，这是出乎意料的克尔效应被认为是一个表面敏感的现象。对于100 nm厚的样品，发现最大克尔旋转为-0.66度。该厚度远高于连续Co膜的典型光学穿透深度，表明在等离子体激元的存在下，临界长度尺度显著改变，并且在这种情况下延伸。因此，我们建立的等离子体增强的克尔效应不仅取决于样品的面内结构，而且还取决于面外的几何参数，这是磁等离子体器件设计中的一个重要考虑因素。
2019-02-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magneto-optical spaser
我们提出了一种新型量子等离子体器件-磁光Spaser的电动力学模型。结果表明，球形增益纳米粒子涂有金属磁光壳可以作为一个spaser放大圆偏振表面等离子体。该磁光散射器可用于等离子体传输线中光隔离器的设计以及手性分子的散射光谱分析。
2012-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transverse magneto-optical Kerr effect enhanced at the bound states in continuum
本文从理论上计算了稀磁半导体周期图案波导中的横向磁光克尔效应。结果表明，当入射波与束缚态在连续介质中共振时，由于远场干涉，波导模式的品质因数增加，TMOKE被共振增强。我们的研究结果揭示了全介电和半导体纳米结构的共振磁光的潜力。
2020-05-01 cond-mat.other physics.optics
High-precision measurement of the complex magneto-optical Kerr effect using weak measurement
本文提出基于量子弱测量的方案，利用同一计量表态的两个辅助指针在单次过程中同时测量克尔旋转角和椭圆率，精度达10^-4度，并用于测定复磁光常数Q，克服了多步测量的局限。
2024-01-11 physics.app-ph physics.optics
The marriage of plasmonics, magnetism, acoustics and ultrafast optics
表面等离子体激元（SPP或SP）是沿金属/电介质界面传播的电磁波，存在于很宽的频率范围内。它们已经变得流行，因为它们的亚波长限制和执行超灵敏光学测量的可能性。在纳米纤维技术和超快激光技术的巨大进步的推动下，SP纳米光学的应用超出了纳米等离子体的边界。在这里，我们回顾如何使用新的混合多层结构结合不同的功能，允许开发有源等离子体器件和新的计量。磁等离激元，声等离激元和使用超短SP脉冲产生高能光电子代表了几个例子，如何结合在各个子领域开发的想法可以用来产生新的知识，提出大量令人兴奋的应用在纳米光子学。
2012-07-11 physics.optics
Analytical Investigation of Magneto-Plasmons in Anisotropic Multi-layer Planar Waveguides Incorporating Magnetically Biased Graphene Sheets
本文提出了一种新的分析模型的各向异性多层结构的磁偏置石墨烯片。多层结构由各种磁性材料组成。施加垂直于结构表面的外部磁场。每个具有各向异性导电率张量的石墨烯片被夹在两个相邻的磁性材料之间。我们的模型被用来寻找结构的色散关系。现在，获得结构的等离子体特征，例如有效折射率和传播损耗是简单的。已经研究了四个示例性结构变体，以显示关于相关的特定等离子体波现象和效应的所提出的一般结构的丰富性。这些方面是必不可少的，以形成我们的结构设计平台，提出新的等离子体器件，如生物传感器，调制器，吸收器，透明电极，和可调超材料在太赫兹频率。一个非常好的协议之间的分析和全波模拟结果。
2021-03-21 physics.optics
Giant Magneto-refractive Effect in Second Harmonic Generation from Plasmonic Antennas in the Mid-infrared
金属纳米结构在表面等离子体共振下表现出很强的非线性光学响应，从而提高了光-物质耦合效率。这种响应的主动调制可以通过外部磁场来实现。本文利用自旋电子多层天线的非线性磁折射效应，实现了中红外波段二次谐波（SHG）的20%共振调制。我们讨论了这种调制的机制，并表明，它不能被解释为一个不平等的增强的电磁场在两个自旋状态的多层。相反，我们提出了一个新的贡献的非线性极化率，这依赖于自旋相关的电子平均自由程在金属。与铁磁体中的磁光相比，我们的方法导致共振没有偏移，从而确保同时观察到最大的SHG和最强的调制。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Ring-Like Solitons in Plasmonic Fiber Waveguide Composed of Metal-Dielectric Multilayers
我们设计了一种由纳米尺度同轴圆柱形金属-介质多层膜组成的等离子体光纤波导（PFW），并建立了相应的动力学方程，描述了介质层中克尔非线性的PFW中的传播模式。该物理过程与离散的矩阵非线性薛定谔方程相联系，在自散焦条件下，发现了可见光和近红外线的亚波长尺度的高限制环形孤子.此外，由于PFW的圆柱对称性，当增加输入光的强度时，可以进一步改善限制，这意味着环的宽度和半径都减小。
2011-09-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Control of particle trapping in a magnetoplasmonic nanopore
等离子体纳米孔作为单分子检测器被广泛研究。等离子体纳米孔技术的主要局限性是分子通过孔的过快移位速度和随之而来的非常短的分析时间，以及由于局部加热而可能的不稳定性。控制分子移位和实现更长采集时间的最有趣方法是有效捕获和调节可用于标记分子的纳米颗粒运动的能力。在这里，我们从理论上研究了磁等离子体纳米孔的性能，该纳米孔是用夹在两个金层之间的薄钴层制备的。然后将纳米孔与易位磁性纳米颗粒偶联。通过由外部磁场设置孔周围的钴层的磁性配置，可以产生纳米级磁性镊子以在特定点处捕获纳米颗粒。考虑到10 nm的磁铁矿纳米颗粒，我们计算的捕获力高达28 pN，一个数量级以上的力，可以获得与标准的光学或等离子体捕获方法。此外，磁力拉动纳米颗粒与等离子体纳米孔的壁紧密接触，从而使得能够形成包围深亚波长限制的电磁场的纳米腔，该电磁场在近红外波长处具有高达230的平均场强增强。所提出的混合磁等离子体系统指向一种策略，以改善基于纳米孔的生物传感器的单分子检测和潜在的各种生物分子的分析。
2021-02-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Magneto-plasmonic pesponse of nickel nano-rings prepared by electroless method
本研究提出利用纳米球光刻和选择性化学镀在ITO衬底上制备Ni-Ag-B纳米环，其增强的磁等离激元效应和优异的FWHM峰值展现出高灵敏度传感潜力。
2025-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tetra-hyperbolic and tri-hyperbolic optical phases in anisotropic metamaterials without magnetoelectric coupling due to hybridization of plasmonic and magnetic Bloch high-k polaritons
在本文中，我们揭示了在没有磁电耦合的各向异性超材料中形成三-和四-双曲相的物理机制，并描述了由于等离子体和磁布洛赫高k极化激元的杂交而产生的双曲色散中的反交叉分裂现象。这大大加深了对高k极化激元和k空间中光学等频面拓扑结构的理解，并将在光学纳米分辨率成像和发射率和方向性控制中找到应用。为了实现这一点，我们开发了一系列新的技术的理论光学的双各向异性材料，包括二次折射率算子方法，适合于研究高k极化激元与有限折射率和显式表达式的特征矩阵在一般的双各向异性介质。本文介绍了各向异性均匀介质的电磁响应的空间分层方法，分析了其下伏的布洛赫波。我们相信，这里开发的形式主义可以为研究人员在各向异性和双各向异性介质的理论光学领域的未来有用。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Perfect optical absorption-enhanced magneto-optic Kerr effect microscopy
磁性和自旋电子介质提供了基础科学课题和技术应用。磁光克尔效应（MOKE）显微镜提供了最方便的平台来研究自旋，磁性准粒子和畴壁的动力学。然而，在纳米自旋织构和最先进的自旋电子器件的研究中，光学技术通常受到极弱的磁光活性和衍射极限的限制。因此，高度复杂，昂贵的电子显微镜和扫描探针方法已经走到了前列。在这里，我们表明，完美的光学吸收（POA）显着提高了MOKE显微镜的性能和功能。对于1纳米薄的钴膜，我们证明了克尔振幅高达20度和磁畴成像的可见度为0.47。特别是，POA增强MOKE显微镜能够实时检测和统计分析的亚波长磁畴反转。此外，我们利用增强的磁光双折射，并证明分析仪免费MOKE显微镜。POA技术在纳米磁性体系的光学研究和应用中具有广阔的应用前景。
2019-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Measurement of DC Magneto-Optical Kerr Effect with Sensitivity of $10^{-7} \text{Rad}/\sqrt{\text{Hz}}$
本文介绍了一种高灵敏度的直流磁光克尔效应（MOKE）装置。通过对几种主要噪声源的详细分析，我们提出了显著降低MOKE噪声的解决方案，并实现了$1.5\times10^{-7} \text{rad}/\sqrt{\text{Hz}}$的灵敏度和长期稳定性。通过测量$\text{SiO}_2$上的楔形Ni薄膜来测试该装置的灵敏度，其中Ni厚度从0到3 nm变化。本底噪声为$1.5\times10^{-8}$ rad。还讨论了通过施加交流调制进一步提高对$10^{-9}$ rad的灵敏度的可能性。
2022-03-15 physics.ins-det physics.optics
Study of plasmonic slot waveguides with a nonlinear metamaterial core: semi-analytical and numerical methods
建立了两种不同的模型来研究横向磁稳态解在一维各向异性非线性等离子体结构中的传播，该结构由嵌入两个半无限金属包层之间的Kerr型非线性超材料芯制成。第一个模型是半解析的，在该模型中，我们假设各向异性非线性仅取决于电场的横向分量，并且非线性折射率修改与线性折射率修改相比较小。这种方法使我们能够推导出解析的雅可比椭圆函数的场分布和非线性色散关系。第二个模型是完全数值的，它是基于有限元法，其中所有的电场的分量被认为是在克尔型非线性没有假设的非线性折射率的变化。我们的有限元模型是有效的，超越弱非线性制度，推广了著名的单组分固定功率算法，通常使用。主要情况下的例子进行了研究，包括具有较强的空间非线性效应在低功率。通过在非线性超材料芯中使用增益介质来减少损耗问题。
2016-11-26 nlin.PS physics.comp-ph physics.optics
Temperature-invariant magneto-optical Kerr effect in a noncollinear antiferromagnet
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Irvine Materials Research Institute, University of California, Irvine（加州大学尔湾分校欧文材料研究所）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）
本研究在非共线反铁磁体Mn3NiN中观察到红外波长下温度不变的磁光克尔效应，该效应源于贝里曲率，为反铁磁自旋电子学提供了鲁棒的定量探测手段。
2026-07-03 cond-mat.str-el physics.optics
Interaction Effects on the Magneto-optical Response of Magnetoplasmonic Dimers
从理论上研究了偶极-偶极相互作用对磁等离子体二聚体磁光性质的影响。二聚体的金属组分的特定等离子体与磁等离子体性质以及它们在二聚体内的特定位置对这些性质的确定起着至关重要的作用。我们发现，它是可能的，以产生一个诱导的MO活动在一个纯粹的等离子体成分，甚至大于MO的一个，因此占主导地位的整体MO光谱依赖的系统。对于特定的光谱区域，这些组分的充分堆叠可以允许在具有减少量的MO金属的系统中获得更大的MO活性，因此具有更低的光学损耗。理论结果进行了对比，并与选定的结构的实验证实。
2014-04-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic enhanced lasers of nano-colloidal fluids
局域表面等离子体共振由于其能够显著增强近场光强度和促进纳米级光-物质相互作用的能力，最近引起了相当大的关注。在这里，我们明确地表明，多面体银纳米粒子可以定制，以促进增强相干发射的有机染料分散在一个腔。特别是，我们观察到，纳米粒子支持共振接近染料的吸收峰产生更有效的激光，高达一个数量级，这也证明了发射谱线的窄化下降到3 nm。此外，我们观察到与克尔效应相关的发射饱和和能量相关的光谱位移，这表明了等离子体增强激光发射中非共振非线性的普遍相关性。这一领域的工作将有助于设计新型的超短脉冲激光源，提供超短脉冲操作和结构可调谐性。
2013-01-29 cond-mat.soft physics.optics
Spectroscopic characterization of magnetoplasmonic nanodisk array: size, shape and lattice constant
在等离子体纳米结构中实现的磁光活性在主动等离子体中提供了新的功能。至于在多大程度上，人们可以从这种新的自由度中受益，仍在公开讨论之中。在这项工作中，我们开发了一个波长平行表征工具，用于测量纳米结构的光学和MO性质，我们提出了系统的研究Au/[Co/Pt]n/Au纳米盘阵列的磁光活性与不同的磁盘大小，形状和光栅常数。
2013-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
