Supersymmetric correspondence in spectra on a graph and its line graph: From circuit theory to spoof plasmons on metallic lattices
研究了简单正则图及其线图上电感电容电路网络的超对称结构。我们表明，它们的本征谱必须一致（除了，可能的话，为最高本征频率），由于超对称性，这是来自电路的拓扑性质。为了在高频范围内观察到这种光谱对应，我们研究了金属六边形和kagomé晶格上的欺骗等离子体。通过模拟预测了它们之间的能带对应关系。使用太赫兹时域光谱，我们证明了制造的金属六角晶格和kagomé晶格的能带对应性。
2016-05-02 physics.optics
Observation of flat band for terahertz spoof plasmon in metallic kagomé lattice
我们研究了由具有kagome对称性的金属盘和棒组成的超材料的色散关系，发现kagome晶格的拓扑性质形成了等离子体平坦带。为了确认平带的形成，我们制造的超材料，并在太赫兹制度的传输测量。观察到两个由依赖于入射太赫兹光束的偏振的透射最小值形成的带。其中一个频带对应于平坦频带，这一点由谐振频率几乎与入射角无关的事实所证实。
2012-05-18 physics.optics
Breaking the challenge of signal integrity using time-domain spoof surface plasmon polaritons
在现代集成电路和无线通信系统/设备中，需要同时解决三个关键特征以达到更高的性能和更紧凑的尺寸：信号完整性、干扰抑制和小型化。然而，使用传统技术，上述要求几乎是矛盾的。为了克服这一挑战，在这里，我们提出了时域欺骗表面等离子体激元（SPPs）作为信号的载体。通过设计一种特殊的等离子体激元波导结构，该结构通过在具有镜像对称性的介质衬底的上下表面上印刷两个窄的波纹金属条来构造，我们证明了欺骗SPP从非常低的频率到截止频率都是支持的，并且具有很强的亚波长效应，可以转换为时域SPP。当两个这样的等离子体激元波导紧密堆积深亚波长分离，这通常发生在集成电路和无线通信由于有限的空间，我们从理论和实验证明，SPP信号在这样的两个等离子体激元波导具有更好的传播性能和更小的相互耦合比传统的信号在两个传统的微带线具有相同的尺寸和间距。因此，所提出的方法可以在非常紧凑的空间中实现显著的干扰抑制，为打破信号完整性的挑战提供了潜在的解决方案。
2015-05-05 physics.optics
Wideband Bandpass Filters Based on Multipole Resonances of Spoof Localized Surface Plasmons
我们提出了基于多极共振的欺骗局域表面等离子体（SLSPs）的宽带带通滤波器。研究了微带激励下SLSP的谐振特性和几何可调谐性。强耦合夹层微带线提出加入到一个连续的和平坦的通带离散多极谐振。SLSP滤波器具有宽通带、紧凑的尺寸和良好的平衡形状，同时具有令人满意的杂散抑制带、群延迟和几何可调谐性。这项工作揭示了SLSP作为新型谐振器在滤波器中的应用潜力。
2018-04-04 physics.app-ph physics.optics
High-efficiency terahertz spin-decoupled meta-coupler for spoof surface plasmon excitation and beam steering
在现代微波和太赫兹领域中，将其他多样化功能有效地集成到单个MEMS器件中的欺骗表面等离子体（SSP）元耦合器是非常期望的。然而，据我们所知，由于正交入射波之间的自旋耦合，多样化的功能尚未应用于圆偏振元耦合器。在本文中，我们提出并数值演示了太赫兹自旋解耦的双功能元耦合器SSP激发和光束转向。所设计的元耦合器由耦合元表面和传播元表面组成。前者的作用是在左、右圆极化波的照射下实现异常反射或将入射波转换为SSP，后者的作用是将激发的SSP导出。在0.3THz处，对左右圆偏振入射波的转换效率分别达到82%和70%。此外，通过适当地调整反射相位分布，许多其他多样化的功能也可以集成到元耦合器中。我们的研究可能为偏振相关的SSP耦合器，探测器和其他实用的太赫兹器件开辟新的路线。
2019-04-12 physics.optics
Bifunctional Luneburg-fisheye Lens Based on the Manipulation of Spoof Surface Plasmons
操纵欺骗表面等离子体激元（SSP）最近引起了极大的兴趣，由于能够引导波与亚波长的脚步。然而，以往的研究大多表现为单一的功能，不适合多功能集成设备。本文提出了一种基于二维金属柱阵列的双功能Luneburg-fisheye透镜。首先，通过调整阵列中金属柱的几何尺寸，证实了其沿一个方向精确操纵激发的SSP的能力，实现了分辨率高达0.14倍波长的亚波长聚焦和成像。然后，分别控制各向异性透镜的传播，实现了双功能Luneburg-fisheye透镜。双功能透镜的特征在于沿x轴的Luneburg透镜，而在y轴上，它呈现Maxwell鱼眼透镜的性质。实验结果与仿真结果几乎完全吻合。这种双功能透镜可以有效地降低系统的复杂性，并在多功能应用中发挥灵活性，而所提出的基于金属柱的设计方法拓宽了梯度折射率透镜在微波、太赫兹甚至光学范围的应用范围。
2020-12-07 physics.optics
Capacitor-Loaded Spoof Surface Plasmon (SSP) for Flexible Dispersion Control and High-Selectivity Filtering
本文提出了一种利用电容加载技术的新型表面等离子体传输线。这种新的SSP-TL具有灵活和可重构的色散控制和高度选择性的滤波性能，而无需改变配置。此外，它需要比传统的SSP-TL小得多的线宽来实现极慢的波（或高度受限的场），这对于紧凑的系统非常有用。为了说明设计原理，在2-8 GHz的频率范围内设计了几个例子。数值和实验结果与传统的SSP-TL进行了比较。结果表明，该技术提供了更好的性能，在尺寸减小和色散可重构性。
2017-01-16 physics.class-ph physics.optics
Spoof surface plasmons guided by narrow grooves
在沟槽相对于周期较窄的情况下，直观地给出了表面波沿周期性沟槽表面传播的近似描述。考虑声波和电磁波分别由刚性和理想导电光栅引导，通过在三个重叠的空间域中获得的相互关联的基本近似得到的波场。具体地，在光栅上方并且在周期的尺度上，凹槽被有效地减小为点谐振器，其特征在于它们的尺寸以及它们的孔的几何形状。随着这一描述性的物理图像出现的分析色散关系，这与精确计算非常吻合，并改善了以前的近似。通过在三个不同的传播区域，即布洛赫波数分别小于，接近，或大于相应的凹槽共振的理论简化的缩放和明确的公式。特别感兴趣的是后一种机制，其中凹槽内的场被共振增强，并且光栅上方的场被最大限度地局部化，在与周期相当的长度尺度上衰减。
2017-08-01 physics.optics
Symmetry-protected Spoof Localized Surface Plasmonic Skyrmion
电磁skyrmions是凝聚态物理中skyrmions的一种电磁模拟，它为光的结构化和轻物质相互作用的操纵提供了新的自由度，从而有望在光学和光子学中获得各种突破性的应用。近年来，基于电磁波的不同场矢量来合成电磁Skyrmions的研究受到越来越多的关注。在这里，我们实现了EM skyrmion，即，一个欺骗等离子体skyrmion，使用的电场矢量的欺骗局域表面等离子体（欺骗LSP）在平面微波谐振器与旋转和镜像对称。我们构建了一个欺骗的等离子体skyrmion，它持有一个刺猬状的配置在其电场矢量，通过合成一个标量涡与拓扑电荷0的场的面外分量，和一个极化涡与拓扑电荷1的场的面内分量。除了这个skyrmion的实验证明，我们采用群表示理论和精确的对称性起源的skyrmion。这样的调查表明，在任何平面EM谐振器中的skyrmion的存在的普遍性，保持旋转和镜像对称性，无论尺寸和工作频率。所设计的Skyrmion不仅有望用于传感、处理、存储和传输信息的新的微波应用，而且由于所进行的对称性研究与特定的维度或频率无关，因此也为设计在宽范围内工作的Skyrmion奠定了一般性的指导方针。
2021-11-17 physics.app-ph physics.optics
Highly Confined Hybrid Spoof Surface Plasmons in Ultra-thin Metal/Dielectric Heterostructures
高度限制的“欺骗”类表面等离子体（SSP）模式的理论预测存在于一个穿孔的金属薄膜涂有一个薄的电介质层。强模限制是由层的附加波导引起的。光谱特性，场分布，和这些SSP的寿命是可调的孔的大小和形状。SSP存在于光线的上方和下方，提供两类应用：“完美”的远场吸收和有效发射到导模。实验表明，这些类等离子体激元模式可以将薄的、弱吸收的半导体薄膜变成理想的吸收体。
2010-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
A Terahertz Bandpass Filter Using a Capacitive Transition Circuit and a Spoof Surface Plasmon Polariton Waveguide
University of Victoria（维多利亚大学）
本文提出了一种基于 spoof 表面等离子体极化波导的太赫兹带通滤波器，中心频率为 1 THz，3 dB 带宽为 0.3 THz，采用级联高通和低通元件实现滤波功能。
2026-03-25 physics.app-ph physics.optics
Low-loss forward and backward surface plasmons in a semiconductor nanowire coated by helical graphene strips
在长波长近似下，引入了周期性放置在两种介质界面处的石墨烯带（条）的有效电导率张量。所得的导电表面被认为是半导体纳米线的涂层。对于这种纳米线的混合波，色散方程得到了显式的形式。发现存在两种类型的表面等离子体：（i）改性表面等离子体，其源自石墨烯涂覆的半导体纳米线的普通表面等离子体，以及（ii）欺骗等离子体，其出现在石墨烯带的阵列上并且可以具有前向波和后向波色散。结果表明，欺骗表面等离子体是一种低损耗的表面等离子体，其频率、场约束和群速度可以通过调整螺旋石墨烯带的螺旋角和宽度进行宽范围的调谐.
2018-05-19 physics.optics
Design and Verification of a Terahertz Bandpass Filter using a Spoof Surface Plasmon Polariton Waveguide with Gapped Unit Cells
University of Victoria（维多利亚大学）；Centre for Advanced Materials and Related Technology (CAMTEC), University of Victoria（维多利亚大学先进材料及相关技术中心）
本文提出利用具有内部沟槽和周期性间隙的共面波导实现太赫兹 spoof 表面等离子体极化子带通滤波器，通过SSPP带边低通行为与间隙作为串联电容的高通行为相结合，实现带通滤波功能。
2026-04-15 physics.app-ph physics.optics
Theory of Spoof Magnetic Localized Surface Plasmons Beyond Effective Medium Approximations
均匀的负磁导率球可以支持磁局域表面等离子体（MLSP）。通常，负磁导率材料是表现出非常深的亚波长空间尺度的超材料（MM）结构，其效果对于基于有效介质近似的那些应用在近场中可能是有害的。我们建议克服这一根本性的限制，通过分析证明，电磁空间分布，相关的MLSP谐振和近场源激发，可以准确地复制外的球，通过取代负磁导率球与均匀的高折射率介质具有相同的半径。考虑到大类铁电材料在低频（高达GHz）下表现出超高介电常数和低损耗，我们的欺骗MLSPs理论可能是在射频和微波区域实现高性能亚波长磁性光子器件的关键工具。
2020-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Design of a plasmonic near-field tip for super-resolution IR-imaging
欺骗表面等离子体激元和绝热场压缩的概念被用来设计金属近场探针，允许引导和聚焦中红外波长的电磁辐射，并提供亚波长场约束和约10 nm的横向光学分辨率。
2016-05-13 physics.optics
Hyperbolic spoof plasmons in layered equivalent graphene metasurfaces
石墨烯等离子体的进步为设计和制造各种纳米电子器件和其他令人兴奋的光学器件提供了许多机会。但是，由于材料性能的限制，其工作频率不能下降到微波范围。在这项工作中，微波等效石墨烯的新概念的基础上的单层等离子体超颖表面的提出和证明。基于这一概念，理论上可以通过周期性地堆叠等效石墨烯超颖表面来获得椭圆和双曲色散。作为概念和方法的证明，设计并数值演示了椭圆形和全金属双曲超材料。作为该方法的具体实现，制备了一种实用的双曲型超材料，并通过定向传输和光子自旋霍尔效应验证了该方法的有效性。此外，为了研究该方法在极端参数条件下的有效性，设计并制作了一个概念验证超透镜，其近场分辨率为0.05 $λ$的实验验证。基于所提出的概念，不同的光学石墨烯超材料，如调焦镜，色散相关的定向耦合器，和ε近零材料也可以在微波区实现。
2020-06-12 physics.app-ph physics.optics
Selective excitation of multipolar spoof plasmons using orbital angular momentum of light
光与物质相互作用的本质是由光场的时空结构和物质波函数决定的。具有横向相位涡旋或等效轨道角动量（OAM）的光束的出现为诱导超越电偶极相互作用框架的非常规光学跃迁提供了有趣的可能性。这种独特性源于从光到材料的OAM转移，如使用单个捕获离子的束缚电子所证明的。然而，涡旋光-物质相互作用的许多方面仍然没有被探索，特别是在具有扩展电子态的固体中。在这里，我们明确地可视化偶极禁止多极激发在固态电子系统，欺骗局部表面等离子体，选择性地诱导的太赫兹涡旋束。结果服从总角动量守恒的选择规则，这是由电磁场分析数值证实。我们的研究结果表明，光的OAM可以有效地转移到固体中的元激发。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Hybrid Magnonics with Localized Spoof Surface Plasmon Polaritons
本文提出一种支持赝局域表面等离激元的微波螺旋谐振器，通过与钇铁石榴石球实现强光子-磁振子耦合，并展示了其在混合磁振子系统中的工程潜力和应用前景。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Design and Analysis of Pseudospin-Polarized Ultra-Wideband Waveguide Supporting Hybrid Spoof Surface Plasmon Polaritons
本研究提出基于互补超表面的超宽带低损耗波导与功率分配器，实现0-100 GHz频段大于0.5 dB的插入损耗，显著提升波约束并抑制传播，仿真验证其优势。
2024-03-16 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Terahertz surface plasmon polariton propagation and focusing on periodically corrugated metal wires
在这封信中，我们展示了如何沿一个完美的导电线传播的表面等离子体激元（SPPs）的色散关系，可以定制波纹的径向凹槽的周期性阵列的表面。以这种方式，可以在电磁波谱的太赫兹区域中维持高度局部化的SPP。重要的是，这些欺骗SPP的传播特性可以通过表面几何形状来控制，从而为重要的应用开辟了道路，例如圆柱形导线上的能量集中和使用圆锥形结构的超聚焦。
2006-10-02 physics.optics
Spoof polariton enhanced modal density of states in planar nanostructured metallic cavities
纳米结构金属表面上的欺骗表面模式已知具有依赖于周期性图案的几何特征的可定制的色散。在这里，我们研究欺骗等离子体激元色散的隔离光栅和光栅平面镜腔配置。利用散射矩阵方法得到了腔中的欺骗极化激元色散，并引入了相关的微分模态密度，得到了模式色散并对腔极化激元模式进行了分类。光栅镜腔几何形状是平面接地平面上方的周期性纳米结构金属的示例。这里讨论的属性是相关的应用范围从薄的电磁完美吸收近场辐射传热。
2014-05-16 physics.optics quant-ph
Transmission anomalies in 2D photonic crystals from the checkerboard family: From broken to hidden symmetries and plasmon "spoofing"
本工作研究了棋盘格家族二维光子晶体中破缺对称性对光学响应的影响，通过模拟透射光谱图发现透射 Babinet 原理在衍射主导频段全面崩溃，并揭示了隐藏对称性及“赝造”等离激元在滤波器应用中的潜力。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fundamental mechanism underlying subwavelength optics of metamaterials: Charge oscillation-induced light emission and interference
光和导电纳米结构之间的相互作用可以导致各种新颖和迷人的现象。这些性质可能有广泛的应用，但其潜在的机制尚未完全理解。通过计算导电光栅上的表面电荷密度波，并将其与经典的表面等离子体激元进行比较，我们揭示了一个关于光与结构化导电表面上的自由电子振荡耦合的一般而具体的图像，该图像可以导致振荡的亚波长电荷图案（即，欺骗表面等离子体，但没有经典表面等离子体的色散特性）。从这些光源发出的新的小波然后相消干涉以形成倏逝波。该原理通常与其他机制（例如共振）相结合，主要是一种几何效应，可以普遍涉及包含自由电子的所有周期性和非周期性结构（包括完美导体）的光散射。欺骗表面等离子体激元图像可以为开发基于超材料的纳米光学器件提供明确的指导。
2009-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics physics.pop-ph
Microwave band gap and cavity mode in spoof-insulator-spoof waveguide with multiscale structured surface
我们提出了一种多尺度欺骗绝缘体欺骗（SIS）波导，通过引入周期性的几何调制的波长尺度的SIS波导制成的完美的电导体。MSIS由多个SIS子单元组成。在小间隙近似下，解析地研究了欺骗表面等离子体激元（SSPP）基导模的色散关系。结果表明，由于布拉格散射，多尺度SIS具有微波带隙（MBG）。提供了设计参数空间中的“间隙图”。我们证明了子单元的几何形状可以有效地调节单元SIS的有效折射率，从而进一步控制MBG的宽度和位置。计算结果与有限元数值计算结果吻合较好。对于给定几何尺寸的有限尺寸MSIS，在毫米尺度下，有限元计算表明，一阶对称SSPP模式在MBG中在4.29 GHz至5.1 GHz的频率范围内具有零传输。在4.58 GHz处的间隙内观察到腔模，其来自多尺度SIS波导中的设计者“点缺陷”。此外，EMPMSIS波导示出具有对称和反对称模式与自己的MBG，分别。这种结构的深亚波长限制和对SSPP传播的极大控制，使其在小型化微波器件中具有潜在的应用前景。
2015-04-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of Topologically Robust Localized Magnetic Plasmon Skyrmions
近年来，通过多个表面等离子体激元的干涉来定制电场或自旋场分布，从而构建了光学Skyrmions，为先进的信息处理、传输和存储提供了有前途的功能。在这里，我们在一个精心定制的空间盘绕元结构中构建了拓扑鲁棒的等离子体skyrmions，支持磁性局域欺骗等离子体（LSP），它被强烈压缩到λ3/106，并且不需要严格的外部干扰条件。通过直接测量所有三个矢量磁场的空间分布，我们揭示了映射到多共振近等距LSP本征模的多个π扭曲目标skyrmion配置。这些skyrmion配置的实空间拓扑鲁棒性证实了任意变形的元结构，表现出灵活的skyrmion纹理与任意形状。观察到的磁性LSP skyrmions为超紧凑和拓扑鲁棒的等离子体设备铺平了道路，例如柔性传感器，可穿戴电子设备和超紧凑天线。
2021-04-07 physics.app-ph physics.optics
Vertical Transport of Subwavelength Localized Surface Electromagnetic Modes
亚波长电磁（EM）能量的传输已经通过由等离子体纳米颗粒支持的高度受限的表面EM模式的近场耦合来实现，其配置通常停留在二维（2D）衬底上。另一方面，沿第三维的相似模式的垂直传输可以在功能光子器件的设计中带来更多的灵活性，但这种现象在现实中尚未观察到。在本文中，设计者（或欺骗）表面等离子体共振器（等离子体元原子）堆叠在垂直于其各自的平面的方向上，演示亚波长局部表面EM模式的垂直传输。这种垂直输运的色散关系由耦合模理论确定，并验证了近场透射谱和场映射与微波近场扫描阶段。这项工作将近场耦合谐振腔光波导（CROW）理论扩展到垂直方向，并可能在新型三维慢光结构，滤波器和光子电路中找到应用。
2015-09-11 physics.optics
Leaky-Wave Radiations by Modulating Surface Impedance on Subwavelength Corrugated Metal Structures
已经描述了一维（1D）亚波长波纹金属结构以支持欺骗表面等离子体激元（SPP）。在这里，我们证明了一个调制的一维亚波长波纹金属结构可以转换欺骗SPP传播波。该结构在中心通过狭缝馈送，在输入侧连接波导。将输出面上的亚波长波纹金属结构视为超颖表面，对其进行周期调制，实现宽边漏波辐射。分别采用余弦函数和三角波函数调制金属波纹结构的表面阻抗，达到辐射效果。全波模拟和测量结果验证了所提出的设计。
2016-01-07 physics.class-ph physics.optics
Asymptotic theory of microstructured surfaces: An asymptotic theory for waves guided by diffraction gratings or along microstructured surfaces
一个有效的表面方程，封装的微观结构的细节，开发微结构表面建模。推导出的方程准确地再现了表面波现象的一个关键特征，由周期性几何形状产生，通常称为瑞利-布洛赫波，但也有其他名称，如光子学中的欺骗表面等离子体激元。几个说明性的例子被认为是和它示出的理论延伸到类似的波沿光栅传播。线源激励被认为是一个隐式的长尺度波长被确定和比较完整的数值模拟。我们还调查了非周期性的情况下，在结构中的一个长尺度的几何变化，并显示局部缺陷状态出现的渐近理论解释。
2013-07-21 physics.optics
Material-structure integrated design for ultra-broadband microwave metamaterial absorber
提出了一种基于遗传算法和仿真平台相结合的介质超材料宽带吸收材料-结构一体化设计方法。通过数值模拟和实验研究，实现了一种具有5.3 ~ 18 GHz超宽带吸收（相对带宽高达109%）的多层超材料吸收体。此外，仿真结果表明，所提出的超材料具有良好的入射角和偏振容忍度，这也是实际应用的重要标准。通过理论计算和数值模拟研究其工作原理，发现四分之一波长干涉相消、欺骗表面等离子体激元模式、介质谐振模式和光栅模式等多种谐振模式的融合是产生超宽带吸收的主要原因。通过对材料和结构各自贡献的分析表明，材料和结构在激发不同的共振模式中起着不可或缺的作用，材料和结构的和谐是提供理想目标性能的必要条件。材料-结构一体化设计思想突出了材料与结构耦合的优越性，为介质超材料提供了一种有效的综合优化策略。
2021-07-20 physics.app-ph physics.optics
