Ultrawide-band Unidirectional Surface Plasmon Polariton Launchers
等离子体激元器件和电路是集成光子技术和微电子技术之间的桥梁，是实现片上超宽带和超高速信息处理的有希望的候选者。然而，作为集成等离子体激元电路的核心部件之一的宽带表面等离子体激元源，至今还没有研制成功。这严重限制了等离子体激元电路的实际应用。在这里，我们报告了一个超宽带单向表面等离子体激元发射器具有高发射效率比和大消光比，实现了等离子体激元带隙工程和线性干涉效应相结合。该器件在690 ~ 900 nm的超宽波长范围内具有优异的性能，平均发射效率比为1.25，平均消光比为30 dB，横向尺寸小于4 μ m。与以往报道相比，工作带宽扩大了210倍，同时保持了最大的发射效率比、最大的消光比和较小的特征尺寸。这为片上表面等离子体激元源的构建提供了一种策略，也为集成等离子体激元电路的研究铺平了道路。
2013-08-23 physics.optics
Electric current induced unidirectional propagation of surface plasmon-polaritons
光信号的非互易性和单向传播对于现代纳米光子技术至关重要，并且通常使用需要大磁偏置的磁光效应来实现。在这里，我们提出了一个从根本上新颖的方法来实现单向传播的表面等离子体激元（SPPs）在金属-电介质界面。我们在金属中采用直流电流，由于电子的均匀漂移，产生了SPP的多普勒频移。这使SPP色散倾斜，从而实现单向传播以及零和负群速度。平面界面和圆柱形纳米线波导的结果表明。
2018-01-24 physics.optics
Unidirectional and diffractionless surface plasmon-polaritons on three-dimensional nonreciprocal plasmonic platforms
传统纳米光子结构中的光-物质相互作用通常缺乏方向性。此外，由传统材料基底支持的表面波通常没有优先传播方向，并且它们的波前在沿着表面传播时往往会扩散，除非表面或激发经过适当的设计和结构化。在这篇文章中，我们从理论上证明了在一个非互易平台上实现\emph{unidirectional and diffractionless surface-plasmon-polariton modes}的可能性，即，一个回旋磁化等离子体。基于严格的格林函数方法，我们提供了一个全面和系统的分析，所有可用的物理机制，可能赋予系统的方向性，无论是在单向激发表面波的意义上，并在沿表面的方向无衍射传播的意义上。所考虑的机制包括（i）强和弱形式的非互易性的效果，（ii）椭圆形或双曲线状拓扑的模式色散表面，和（iii）源偏振态，与相关的可能性的手性表面波激发由角动量匹配。我们发现，三维回旋等离子体平台支持一个以前未被注意的波传播制度，同时表现出这些物理机制中的几个，使我们能够在理论上证明，第一次，单向表面等离子体极化激元模式传播作为一个单一的超窄无衍射光束。我们还评估了耗散和非局部效应的影响。我们的理论研究结果可能使新一代的等离子体结构和设备具有高度的方向性响应。
2019-04-17 physics.optics
Unidirectional chiral scattering from single enantiomeric plasmonic nanoparticles
本文提出旋转手性偶极子概念，在等离激元螺旋纳米颗粒中实现圆偏振光的非对称手性散射，实验验证了手性敏感的高度定向前向散射，为手性光-物质相互作用提供新途径。
2024-08-26 physics.optics
Unidirectional sub-diffraction waveguiding based on optical spin-orbit coupling in subwavelength plasmonic waveguides
亚波长等离子体波导显示出独特的强局域化（下至纳米级）和引导光的能力。这些结构本质上是双向光通信信道，提供两个相反的光传播方向。因此，当使用强聚焦光束将光直接从顶（或底）表面耦合到这些平面集成器件时，它被均等地共享到两个相反的传播方向。在这里，我们表明，对称性可以打破使用入射的圆偏振光，直接在波导弯曲的自旋轨道角动量转移的基础上。我们预测，高达94%的内耦合光被引导到一个单一的传播通道的间隙等离子体波导。远超过衍射极限的强局部化光能的单向传播通过偏振变得可切换，而不需要中间纳米天线/散射体作为光导向器。这项研究可能会在一个大的科学领域，如纳米光子电路，路由和排序，光学纳米传感，纳米光学捕获和操纵打开新的视角。
2015-04-10 physics.optics
All-optical switching and unidirectional plasmon launching with electron-hole plasma driven silicon nanoantennas
高折射率介电纳米粒子已成为现代光科学的强大平台，实现了各种迷人的应用，特别是在非线性纳米光子学中，它们实现了特殊类型的光学非线性，例如电子-空穴等离子体光激发，这不是等离子体纳米结构所固有的。在这里，我们提出了一种新的几何高度可调的全介电纳米天线，由一个电偶极子源，它允许通过电子-空穴等离子体光激发调谐其辐射特性的硅纳米粒子激发链组成。我们表明，缓慢的引导模式确定的纳米天线的范霍夫奇异性是非常敏感的纳米粒子介电常数，开放的能力，利用这种效果进行有效的全光调制。我们表明，通过泵浦几个边界纳米粒子相对较低的强度可能会导致纳米天线的辐射功率模式和Purcell因子的显着变化。我们还表明，设计的纳米天线的超快泵浦允许单向发射的表面等离子体激元极化激元，现代非线性纳米光子学的有趣的影响。
2017-03-09 physics.optics
Exceptional point induced unidirectional radiation from non-Hermitian plasmonic structures
非厄米光子学由于起源于宇称-时间（$\mathcal{PT}$）相变和例外点（EP）的奇异性质而引起了研究者的极大关注。迄今为止，在许多光子系统中已经研究了$\mathcal{PT}$相变、EP和围绕EP的循环。然而，很少有研究集中在奇异性的EP本征态的哈密顿矩阵。此外，还没有研究基于耦合常数的符号的EP本征态的切换及其在物理现象中的表现。在本文中，我们提出并数值证明了一个单向辐射现象所表现的惠更斯偶极子使用奇异EP本征态耦合等离子体系统的形成。利用偶极-偶极耦合实现了对应于耦合常数正负号的两种EP。结果表明，惠更斯偶极子是在EP条件下形成的，其辐射方向可以通过选择耦合的符号来控制。独特的光子功能，这直接源于奇异本征态在EP揭示了NH光子物理和设备的一个新的方面。
2021-10-05 physics.optics
Efficient unidirectional nanoslit couplers for surface plasmons
等离子体激元基于表面等离子体激元（SPP）模式，该模式可以横向限制在衍射极限以下，从而实现超紧凑的光学元件。为了利用这种潜力，必须克服光-SPP耦合差的根本瓶颈。在已建立的SPP源（使用棱镜、光栅或纳米缺陷耦合）中，入射光是SPP的噪声源，除非照明远离感兴趣区域发生，从而增加系统尺寸并削弱SPP强度。光学厚金属膜中的亚波长孔径的背面照明消除了这个问题，但不能确保SPP的唯一传播方向。我们提出了一种新的背面狭缝照明方法的基础上钻一个周期性阵列的缺口在一侧的狭缝。我们证明了在阵列方向上运行的SPP可以被抑制，并且在相反方向上传播的SPP可以被增强，从而提供局部的单向SPP发射。
2007-03-15 cond-mat.other physics.optics
Helicity Dependent Directional Surface Plasmon Polariton Excitation Using A Metasurface with Interfacial Phase Discontinuity
表面等离子体激元（SPPs）由于光对金属表面的强约束作用，已被广泛应用于物理、化学和生物学等各个科学领域。对于许多应用，重要的是自由空间光子可以以可控的方式耦合到SPP。在这封信中，我们应用的概念，界面相位不连续的圆偏振超颖表面上的设计一种新型的偏振相关的SPP单向激发法向入射。通过简单地切换入射光的螺旋度，实验证明了在光频下沿相反方向选择性单向激发SPP。这种方法，结合动态偏振调制技术，打开网关集成等离子体电路与电可重构功能。
2013-04-04 physics.optics
Topological valley plasmons in twisted monolayer-double graphene moiré superlattices
本研究将拓扑光子学与莫尔超晶格结合，理论证明小角度转角单层-双层石墨烯莫尔超晶格可作为谷保护等离激元的天然平台，其因畴区光导率差异形成完整带隙，具有非零谷陈数和抗谷间散射的边缘态单向输运特性。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Broadband and efficient plasmonic control in the near-infrared and visible via strong interference of surface plasmon polaritons
从理论和数值计算上证明了利用一对相控纳米缝可以实现近红外和可见光范围内表面等离子体激元的宽带可调谐控制。我们建立与耦合波模型，通过划分两个输入通道之间的入射功率相等的模拟支持，最大等离子体激元强度可交付到任何一方的纳米缝对是一个孤立的狭缝的两倍。对于宽带源，示出了具有波长的十分之一的量级的纳米缝分离的紧凑装置，以将几乎所有产生的等离子体激元转向一侧以获得相同的相位延迟，从而实现宽带单向等离子体激元发射器。所报道的效应可应用于超宽带和高效可调谐等离子体激元器件的设计。
2013-10-25 physics.optics
Unidirectional and Wavelength Selective Photonic Sphere-Array Nanoantennas
我们设计了一个光子球阵列纳米天线（NA），表现出强方向性和波长选择性。虽然光子NA的几何配置类似于等离子体Yagi-Uda NA，但它具有不同的工作原理，最重要的是，减少了等离子体元件的固有金属损耗。对于任何选定的光波长，反射器的尖锐Fano共振是可调谐的，以与球链指向矢的较宽偶极共振在光谱上重叠，从而导致高方向性。这项工作为定向和选择性的光子NA提供了设计原则，这对于光子探测和自发发射操纵特别有用。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Drifting Electrons: Nonreciprocal Plasmonics and Thermal Photonics
光在大多数材料和结构中以相反的方向对称传播。这一事实--洛伦兹互易原理的一个结果--对整个电磁波谱的科学和技术有着巨大的影响。在这里，我们研究了一种新兴的方法来打破互易性，不依赖于磁光效应或时空调制，而是基于偏置的等离子体材料与直流电流。使用3D格林函数形式主义和微观考虑，我们阐明了表面等离子体激元（SPPs）的传播特性，支持这种类型的通用非互易平台，揭示了一些以前被忽视的，异常的，波传播效应。我们发现，SPP可以传播的形式可操纵的，慢光，单向光束与模式色散中的双光子点。我们还澄清了耗散（由于碰撞和朗道阻尼）对非互易效应的影响，并阐明了在漏波结构中的非互易点，带边缘的例外点和复杂的模态转换之间的连接。然后，我们将这些概念应用到热光子学的重要领域，并提供了第一个理论证明漂移诱导的非互易近场辐射热传递两个平面体之间。我们的研究结果可能会为开发非互易无磁器件提供新的机会，这些器件将等离子体激元和非互易光子学的优点结合起来，用于波导和能源应用。
2021-11-29 physics.optics
Wave Instabilities and Unidirectional Light Flow in a Cavity with Rotating Walls
本文研究了旋转条件下由圆柱形金属壁围成的真空腔中波不稳定性的产生条件。结果表明，对于一个小的真空间隙和角速度超过一定的阈值，由每个壁支持的表面等离子体激元之间的相互作用引起的电磁场的不稳定行为表现在随时间的指数增长。不稳定性只发生在某些振荡模式下，是由于动能转化为电磁能。我们还研究了依赖于腔壁的相对运动的非对称光流和光学隔离的可能性。
2016-08-02 physics.optics
Large quantum nonreciprocity in plasmons dragged by drifting electrons
本文预测并验证了源自布洛赫波函数量子度规的量子等离激元多普勒频移，在扭转双层石墨烯中实现高达20%的非互易性，证明其在莫尔系统中优于经典机制。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced nonlinear optical effects in drift-biased nonreciprocal graphene plasmonics
本文提出利用电压偏置石墨烯中高速漂移电子打破互易性，在端接超表面边缘产生非对称场热点，从而增强三阶非线性光学效应，预测三次谐波转换效率可达0.3%。
2023-10-18 physics.optics
Graphene Transverse Electric Surface Plasmon Detection using Nonreciprocity Modal Discrimination
我们提出了一个磁偏置石墨烯铁氧体结构区分TE和TM等离子体模式的石墨烯。在该结构中，石墨烯TM等离子体激元与该结构相互作用。相反，石墨烯TE等离子体表现出非互易性。这种非互易性表现在接近带间阈值频率的频带中的单向TE传播。所提出的结构提供了一个独特的平台，在石墨烯中的TE等离子体激元模式的不寻常的存在的实验演示。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Femtosecond drift photocurrents generated by an inversely designed plasmonic antenna
该研究通过逆向设计优化金纳米等离子体天线，利用逆法拉第效应的磁光过程调控局域光场参数，实现增强的单向超快飞秒光电流，为超快磁操控和纳米太赫兹应用提供新途径。
2024-02-01 physics.optics
Directing nanoscale optical flows by coupling photon spin to plasmon extrinsic angular momentum
与任何物理对象一样，经历圆形轨迹的光具有恒定的外部角动量。在强曲率内，这种角动量可以匹配光子的自旋动量，从而提供了强自旋轨道相互作用的机会。利用这种效应，我们证明了可调对称性破缺的光耦合在弯曲的纳米等离子体波导。入射光波的螺旋度控制两个反向传播导模之间的功率分布，包括单向波导。我们发现，高达95%的内耦合光可以被引导到波导的两个传播方向之一。这种方法为开发先进的深亚波长光学功能提供了有吸引力的新前景。
2017-06-16 physics.optics
Robust surface plasmon polaritons on gyrotropic interfaces
研究了回转各向异性介质与简单介质界面处基于双曲色散形成的单向表面等离激元极化激元，通过控制回旋频率或工作频率实现光束导向，并分析了体能带结构及有限厚度平板的格林函数与维持条件。
2019-02-24 physics.optics physics.plasm-ph
Nonreciprocal plasmonic response of drift-biased two-dimensional metals
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Danish Institute for Advanced Study, University of Southern Denmark（南丹麦大学丹麦高等研究院）
该研究针对两类二维电子气建立非局部电动力学框架，发现相同漂移参数下抛物线型2DEG非互易性更强，其为可调谐非互易等离激元学提供了有前景平台。
2026-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Valley-Hall topological plasmons in a graphene nanohole plasmonic crystal waveguide
我们证明了太赫兹光波的单向和反向散射免疫传播可以实现在拓扑谷霍尔波导由石墨烯纳米孔等离子体晶体。为了获得更深入的物理见解，这些现象，石墨烯纳米孔等离子体晶体的能带图进行了研究和优化。我们发现具有属于$C_{6v}$对称群的纳米孔阵列的石墨烯等离子体晶体具有无间隙狄拉克锥，其可以通过引入额外的纳米孔而被缺口化，使得系统的对称点群从$C_{6v}$减少到$C_{3v}$。利用这一特点，我们设计了一个镜像对称的畴壁界面，通过放置在一起的两个优化的石墨烯等离子体晶体，以便在开放的带隙内构建谷极化拓扑界面模式。计算分析表明，谷-霍尔拓扑畴壁界面模可以在极深的亚波长尺度上实现，并且不依赖于外加静磁场.该工作为开发高集成度、高鲁棒性的深亚波长太赫兹等离子体波导奠定了基础。
2020-04-05 physics.optics
Topological valley plasmon transport in bilayer graphene metasurfaces for sensing applications
位于拓扑带隙内的拓扑保护的等离子体激元模正吸引越来越多的关注，主要是由于它们对无序诱导的背散射的鲁棒性。在这里，我们介绍了一种双层石墨烯超颖表面，当超颖表面的镜像对称性通过在相反方向上水平移位两个独立石墨烯层的顶层的孔的晶格而被打破时，该超颖表面具有等离子体拓扑谷界面模式。在这种配置中，沿着双层石墨烯超颖表面的畴壁界面的光传播显示出单向特征。此外，我们已经设计了一个分子传感器的基础上，这种超颖表面的拓扑特性，使用的事实，即费米能的石墨烯化学掺杂时发生变化。这种效应引起了拓扑导模传输的强烈变化，这可以作为气敏器件的基本工作原理。我们的工作开辟了新的途径，开发强大的集成等离子体器件的分子传感。
2020-05-28 physics.optics
Directional excitation of graphene surface plasmons
我们提出了一种方案，通过将石墨烯片放置在磁光衬底上，将光定向耦合到石墨烯等离子体激元中。当平行于表面施加磁场时，石墨烯等离子体激元色散关系在向前和向后方向上变得不对称。可以通过将光栅应用于衬底来实现具有垂直入射照明的石墨烯等离子体的单向激发。方向性可以通过电门控石墨烯或通过改变磁偏置来主动控制。该方案可能在基于石墨烯的光电子学和传感中具有应用。
2014-11-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Femtosecond field-driven on-chip unidirectional electronic currents in nonadiabatic tunnelling regime
最近，非对称等离子体纳米结[Karnetzky et.例如，Nature Comm.2471，9（2018）]已经显示出作为片上电子设备的前景，以将飞秒光脉冲转换为电流突发，具有多太赫兹规模的带宽，尽管仍然在低温和低压下。这种纳米器件对于新型超快电子学和光电子应用具有极大的兴趣。在这里，我们在空气中和室温下操作该设备，揭示了等离子体纳米结的光电发射机制，以及光电转换速度的基本限制。相干电子波包的周间干涉导致了复杂的电子能量分布和多光子效应的产生。这种能量结构，以及波包在从一个尖端传播到另一个尖端的过程中的重塑，决定了电流的超快动力学。我们表明，在某种程度上的近似，电子飞行时间是很好地确定的驱动场中的平均有质动力速度。
2021-03-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coupled plasmon wave dynamics beyond anomalous reflection: phase gradient Copper metasurface for visible to the near infrared spectrum
在纳米级光子器件中，对超颖表面2D光学器件的多功能性的需求迅速增加。为了探索设计度量中的微调，我们重新研究了梯形形状的铜超颖表面，其具有用于有效地将线性偏振光用于两种不同功能的差分时域模拟。从等离子体能带结构，我们看到几何形状的不对称程度如何影响行进等离子体模式的有效共振耦合，以及与纳米天线的几何形状相关的不同类型的模式杂交分布。通过调节纳米天线的长度，我们可以激发出由这种结构支持的有效等离子体模式，并从垂直入射的自由空间光中单向引导出表面波，用于可见光到红外范围。定向表面等离子体激元具有反对称和对称模式，根据纳米天线的长度和波长在连续金属层的顶表面和底表面之间振荡。该铜超颖表面针对宽带（600-900 nm）异常光束转向的远场应用进行了优化，平均效率为65%，最大角度为64度。这项工作带来了更多的理解如何一个超表面可以实现在小足迹等离子体器件，波导模式控制，以及光束转向与他们的波长相关的功能。
2022-06-11 physics.optics
From vertical-cavities to hybrid metal/photonic-crystal nanocavities: Towards high-efficiency nanolasers
我们提供了一个数值研究表明，一个底部反射器是必不可少的实现单向发射的光子晶体（PhC）纳米激光器。首先，我们研究了一个悬浮在由电介质或金属衬底形成的平面镜上的PHC平板纳米腔。我们发现，激光器的垂直发射可以增强超过6倍的设备相比，在没有镜子。然后，我们研究的情况下，在一个平面的金属表面接触的PhC纳米腔。下面的金属衬底可以用作电流通路和散热器，这将有助于在室温下实现连续波激光操作。以1.3 μ m发射的激光器的设计表明，假设室温金作为衬底，可以实现超过1，000的相对高的腔Q。此外，可以实现辐射效率超过50%的线偏振单向垂直发射。最后，我们讨论了这种混合设计涉及到各种等离子体腔，并提出了一个有用的定量测量的程度的“等离子体”字符在一个一般的金属纳米腔。
2011-09-01 physics.optics
All-optical directional switching of non-thermal photocurrents in plasmonic nanocircuits
Sorbonne Université, CNRS, Institut des NanoSciences de Paris, INSP（索邦大学，法国国家科学研究中心，巴黎纳米科学研究所）；Université Bourgogne Europe, CNRS, Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne ICB UMR 6303（勃艮第欧洲大学，法国国家科学研究中心，勃艮第卡诺跨学科实验室）；School of Electronic and Information Engineering, Ningbo University of Technology（宁波工程学院电子与信息工程学院）
本研究通过等离子体金线实现非热光电流的全光方向控制，利用反法拉第效应和偏振调制技术，实现了亚波长尺度上的电流反转，为超快芯片内处理的可重构全光纳米电路提供了新方法。
2025-12-01 physics.optics
Coupling of guided Surface Plasmon Polaritons to proximal self-assembled InGaAs Quantum Dots
我们目前的调查，引导表面等离子体激元的传播长度沿金波导GaAs和他们的耦合到近表面InGaAs自组装量子点。结果表明，当波导宽度从2 μm增加到5 μm时，表面等离子体激元的传播长度从13.4 {\pm} 1.7 μm增加到27.5 { \pm } 1.5 μm。在含有近表面量子点的有源结构上进行的实验清楚地表明，传播的等离子体激元模式激发量子点，提供了一种新的方法来空间成像的表面等离子体激元模式。我们使用低温共焦显微镜与偏振控制的激发和检测通道。激发后，等离子体激元沿波导传播，并在末端被散射到远场。通过比较波导损耗的长度和宽度的演变，我们确定等离子体激元的传播长度在830 nm处为27.5 { \pm } 1.5 μm（对于5 μm的宽度），对于2 μm的宽度减小到13.4 { \pm } 1.7 μm。对于在Au-GaAs界面精确控制距离7-120 nm处含有低密度InGaAs量子点的有源结构，我们探测了量子点与等离子体激元模式之间的相互耦合。这些研究揭示了从传播的表面等离子体到量子点的单向能量转移。与近表面量子点相结合的光刻提供的位置和形状的精密控制，保证了有效的芯片上的单等离子体激元的产生和引导，用于未来在低于衍射极限的纳米级量子光学中的应用。
2012-03-22 physics.optics
Efficient Fizeau Drag from Dirac electrons in monolayer graphene
斐索在1850年证明了光在移动介质中传播时的速度可以改变。我们能否通过电流来实现对快速移动的电子介质的光速有效控制？由于电子与光之间的强电磁耦合导致等离子体激元的集体激发，从而表现为等离子体多普勒效应。由于等离子体激元的传播速度远快于传统贵金属中电子的漂移速度，因此在电子系统中等离子体激元多普勒效应的实验观测一直是一个挑战。在这里，我们报告直接观察斐索阻力的等离子体激元在强偏压石墨烯利用高电子迁移率和慢等离子体传播的无质量狄拉克电子。石墨烯中的大偏置电流产生了承载等离子体激元的快速漂移的狄拉克电子介质。它导致非互易等离子体激元传播，其中等离子体激元与漂移的电子介质一起以增强的速度传播。我们使用低温近场红外纳米显微镜测量多普勒频移等离子体波长，该纳米显微镜在低温下直接成像偏压石墨烯中的等离子体极化激元模式。我们观察到等离子体激元的波长差异高达3.6%之间的等离子体激元移动和对漂移的电子介质。我们对等离子体多普勒效应的发现为非平衡系统中非互易表面等离子体极化激元的电控制提供了新的机会。
2021-06-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Diodelike asymmetric transmission in hybrid plasmonic waveguides via breaking polarization symmetry
控制纳米光子波导中光的非对称传播的能力对于光通信和片上信号处理至关重要。然而，在大多数研究到目前为止，这种结构的设计一直是基于非对称模式转换，其中涉及多模波导。在这里，我们提出了一种混合等离子体激元结构，通过打破单模波导中的偏振对称性来执行光学二极管行为。所利用的物理机制是基于偏振旋转和偏振选择的组合。整个器件的尺寸为2.95*14.18 μm2，比以前提出的具有类似功能的器件小得多。在λ = 1550 nm处，前向和后向传播的消光比均大于11.8 dB（前向传播为19.43 dB，后向传播为11.8 dB）。器件的工作带宽为70 nm（1510 ~ 1580 nm），消光比> 10 dB。这些结果可能会发现重要的应用在集成器件中的极化处理或单向传播是必需的。
2017-02-12 physics.optics
Photonic Chern insulators from two-dimensional atomic lattices interacting with a single surface plasmon polariton
我们研究了二维原子晶格在表面等离子体激元模单次激发下的极化激元能带结构。通过原子到不同角动量的激发态的共振跃迁，我们证明了实现不同陈数拓扑能隙的可能性。我们采用的计算方法的基础上，最近提出的狄利克雷-诺依曼（DtN）映射技术，准确地模拟非马尔可夫动力学以及涉及高阶电和磁多极过渡的相互作用。我们设计了拓扑鲁棒的边缘态，用于实现单光子的单向发射和非互易传输。我们还指出了在这样的系统中实现具有较高陈数的频带的挑战。
2021-01-22 physics.optics quant-ph
Direct interferometric measurement of non-reciprocity induced by a plasmonic metasurface with false chirality
本文提出基于定制Sagnac装置的干涉技术，直接测量假手性等离子体超表面中反向传播表面等离子体激元产生的相反PB相位，从而灵敏检测非互易相位变化。
2025-06-10 physics.optics
Mapping the near-field spin angular momenta in the structured surface plasmon polaritons field
受限电磁场中的光自旋角动量与自由空间中的光自旋角动量有着显著的差异，特别是与能量传播方向锁定的光横自旋为单向输运、量子自旋霍尔效应、光子Skyrmion、为了研究自旋-轨道相互作用背后的物理机制以及发展基于自旋的光学应用，揭示受限场中的自旋织构是至关重要的，然而，由于它们的手性和近场矢量特征，它面临挑战。在这里，我们提出了一种扫描成像技术，可以映射的非手性介质纳米球的光学自旋角动量的近场分布。利用所提出的扫描成像技术可以在实验上揭示垂直于界面的自旋角动量分量，并利用实验结果从理论上重建三维自旋矢量。实验证明的例子，表面等离子体激元激发的各种矢量涡旋光束下的紧聚焦配置，其中的自旋轨道相互作用出现清楚。该方法简单、精度高，可用于重构Skyrmion等光子拓扑结构，对近场自旋光学和拓扑光子学的研究具有重要意义.
2020-06-17 physics.optics
Active Physics Informed Deep Learning: Surrogate Modeling for Non Planar Wavefront Excitation of Topological Nanophotonic Devices
提出一种基于物理知情深度学习与代理建模的方法，通过嵌入物理约束并利用电子束非平面波前激发，高效设计具有单向边缘模式的拓扑纳米光子器件，显著降低计算成本与时间。
2024-10-22 physics.optics
One Way Light Transmission through metal membranes
提出了一种新的表面等离子体激元（SPPs）辅助的光不可逆性机制。利用金属薄膜两个表面的表面等离子体与辐射场之间的相互转换效率不同，在一个非常简单的非对称金属亚波长结构Ag（15 nm）/AAO中观察到单向透射，其双向透射率之差大于50%。
2011-08-22 physics.optics
Unidirectional perfect absorption induced by chiral coupling in spin-momentum locked waveguide magnonics
本文利用YIG球磁振子与SSPPs自旋-动量锁定波导模式的手性耦合，在临界耦合条件下实现单向完美吸收，并通过增加YIG球扩展至双向和多频率完美吸收，为单向信号处理与能量收集提供新范式。
2025-07-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmon Fizeau drag in 3D Dirac and Weyl semimetals
本文针对三维 Dirac 和 Weyl 半金属开发了包含耗散损耗的等离激元 Fizeau 拖曳理论，预测了单向传输窗口，并提出通过光学泵浦增强非互易性的新方法。
2024-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Current-controlled light scattering and asymmetric plasmon propagation in graphene
我们证明了石墨烯中的等离子体可以使用直流电流来操纵。源极-漏极电流提升了等离子体激元的前向/后向简并性，从而产生与电流平行和反平行的具有不同传播特性的两种模式。我们发现，平行于漂移电流传播的等离子体激元的传播长度被增强，而反平行等离子体激元的传播长度被抑制。我们还研究了在周期性介电环境中由于等离子体激元引起的光的光的散射，并且我们发现等离子体激元共振在对应于前向和后向等离子体激元模式的两个峰中分离。前向传播等离子体激元的更窄的线宽可以用于折射率感测，并且DC电流控制可以用于中红外电磁辐射的调制。
2017-10-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Noise and dynamics in acoustoelectric waveguides
Northern Arizona University（北亚利桑那大学）；Yale University（耶鲁大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文提出了一种量子场论方法，研究波导状系统中声电相互作用，推导了统一的等离子体-声子耦合描述，涵盖耗散、噪声和漂移电流影响，揭示了漂移电流对等离子体共振的多普勒效应及声子噪声谱重塑。
2026-03-16 physics.optics quant-ph
Tunable mid-infrared hyperbolic van der Waals metasurfaces by strong plasmon-phonon polaritons coupling
基于vanderWaals（vdW）材料的双曲超曲面支持极端各向异性极化激元向纳米尺度光压缩和操纵方向的传播，因此在平面超透镜、纳米激光、量子光学和超灵敏红外光谱等方面具有巨大的应用潜力。二维六方氮化硼（h-BN）作为vdW超颖表面可以在单原子层水平上操纵双曲型极化激元的传播，具有比传统介质更高的场约束度和更低的损耗。然而，在h-BN中红外超颖表面中的双曲极化激元波的主动操纵仍然难以捉摸。在这里，我们提供了一个有效的策略，用于构建可调谐的中红外双曲vdW元表面（HMS）。它们由作为薄层h-BN和单层石墨烯条（iHBNG）的面内异质结构的元原子组成。h-BN声子和石墨烯等离子体激元的强耦合使得能够通过在没有频移的情况下定制石墨烯的化学势来实现光场的大的可调谐性，这涉及极化激元模式的拓扑跃迁、单向极化激元传播和局域态密度增强。iHBNG超颖表面的模拟视觉近场分布揭示了双曲极化激元传播的独特变换，区别于单个h-BN和石墨烯超颖表面。我们的研究结果提供了一个平台的光学纳米操纵新兴的片上极化激元器件。
2021-11-15 physics.app-ph physics.optics
Entanglement mediated by DC current induced nonreciprocal graphene plasmonics
本研究利用量子主方程和三维格林函数分析，探讨了直流电流诱导的非互易石墨烯等离极化激元介导两个二能级发射器间的纠缠，发现该系统能有效增强和控制纠缠，对量子技术发展具有重要意义。
2025-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Scaling behavior of the degree of circular polarization of surface plasmon polariton
本研究揭示表面等离激元极化激元圆偏振度随有效折射率的幂律标度规律，推广至手性发射体耦合方向性，提出增强光-谷相互作用的手性光子平台，为手性纳米光子系统设计提供准则。
2024-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonreciprocal plasmons in one-dimensional carbon nanostructures
Max-Born-Institut（马克斯·玻恩研究所）；Center for Nanophotonics, NWO Institute AMOLF（纳米光子学中心，NWO AMOLF研究所）；ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究所）；ICREA-Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（ICREA-加泰罗尼亚研究高级学院）；POLIMA—Center for Polariton-driven Light–Matter Interactions, University of Southern Denmark（POLIMA-极化激元驱动光物质相互作用中心，南丹麦大学）；Danish Institute for Advanced Study, University of Southern Denmark（丹麦高等研究院，南丹麦大学）
本研究通过偏置石墨烯纳米带和碳纳米管实现非互易等离子体控制，揭示电偏压可打破互易性，为非互易纳米光子学提供新平台。
2025-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Superluminal Spacetime Crystals Induced by Anomalous Velocity Modulation
针对光频时空晶体实现难题，本文提出基于外尔半金属反常速度调制的新方案，证实强光泵浦下可产生超光速时空调制，实现单向光传输等效应，为有源非互易光子系统提供新平台。
2025-11-13 physics.app-ph physics.optics
