Ultracompact Field Effect Electro-Absorption Plasmonic Modulator
阻碍集成光子电路广泛应用的技术障碍之一是缺乏超紧凑、高速、宽带电光（EO）调制器，其将电子信号上变频为高比特率的光子数据。除了激光的直接调制之外，EO调制器可以分为（i）基于EO效应或自由载流子注入的相位调制，或（ii）基于Franz-Keldysh效应或量子限制Stark效应的吸收调制。由于常规材料的差的EO特性，常规EO调制器具有非常大的占地面积。基于高Q谐振器，最近的努力已经将电光调制器推进到微尺度足迹，这几乎达到了材料限制的物理极限。片上光学互连需要纳米级的超快电光调制器。基于常规方法和众所周知的材料，可能无法很好地克服技术障碍。在此，我们报告了一种EO调制器，更具体地说是电吸收（EA）调制器，该调制器基于将新型但廉价的活性材料氧化铟锡（ITO）集成在金属-绝缘体-金属（MIM）等离子体波导平台中，其中场效应通过高k绝缘体和双电容器门控方案大大增强。调制器波导长度仅为800 nm，这是根据我们的知识记录的最小尺寸。初步结果表明，它在10 MHz时的消光比为1.75（2.43 dB），工作频率高达500 MHz（目前受测试设置的限制），并且可以高速工作。
2015-10-22 physics.optics
Bismuth ferrite as low-loss switchable material for plasmonic waveguide modulator
我们提出了新的等离子体激元调制器的设计，可用于光子集成电路中的动态信号切换。研究了以铁酸铋为有源材料的等离子体激元波导调制器的性能。铋铁氧体芯夹在金属板（金属-绝缘体-金属配置）之间，金属板也用作电极，使得芯在施加电压下通过铋铁氧体中的铁电畴的部分面内到面外重新取向来改变其折射率。这种域切换导致传播常数和吸收系数的改变，因此可以实现相位或幅度控制。由于金属层之间的高场限制以及针对芯厚度的特定值的模式截止的存在，实现了有效的调制性能，使得可以以优异的调制深度控制信号。对于相位控制方案，π相移由0.8 μm长度的器件提供，传播损耗为0.29 dB/μm。对于幅度控制，我们预测消光比可达38 dB/μm，传输损耗为1.2 dB/μm。与先前提出的活性材料相比，铁酸铋具有几乎为零的材料损耗，因此基于铁酸铋的调制器不会带来传播信号的额外衰减。
2014-07-14 physics.optics
Waveguide-Integrated Mid-Infrared Plasmonics with High-Efficiency Coupling for Ultracompact Surface-Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy
波导集成等离子体是一个不断发展的领域，在可见光和近红外线领域有许多创新概念和演示设备。在这里，我们将这项工作扩展到中红外表面增强红外吸收（SEIRA），光谱方法探测分子振动小体积和薄膜的应用。建立在绝缘体上硅（SOI）波导平台上，两个关键的等离激元结构SEIRA有用的研究使用计算建模：金纳米棒和同轴纳米孔。我们发现，由于我们的结构阵列和高达40%，从一个单一的谐振器在近衍射限制区域的谐振下降80%。使用来自聚（甲基丙烯酸甲酯）和十八烷基乙醇自组装单层的模拟SEIRA信号来评估每个结构。我们提出的平台允许一个紧凑的，片上SEIRA传感系统，具有高效的波导耦合中红外。
2018-05-03 physics.app-ph physics.optics
A plasmonic ellipse resonator possessing hybrid modes for ultracompact chipscale application
提出了一种基于金属-绝缘体-金属（MIM）波导系统的混合模式等离子体椭圆谐振腔。特别地，该纳米腔具有矩形和盘形谐振腔的混合特性，因此同时支持法布里-珀罗模式（FPMs）和回音壁模式（WGMs）。此外，通过改变椭圆的长短半径，可以独立地调节FPM和WGM的共振波长，使其相互接近，从而构造出类似于等离子体激元诱导透明（PIT）的光谱轮廓。利用这一点，用一个谐振腔实现了双波段慢光。此外，该组件还可以用作多波段滤色器和折射率传感器。我们相信这种多模谐振器与超小的足迹将发挥重要作用，在更紧凑的片上光路在未来。
2019-05-15 physics.app-ph physics.optics
Ultracompact Nano-Mechanical Plasmonic Phase Modulators
电介质的折射率限制了光子学的小型化。通过将光耦合到金属的自由电子，等离子体激元器件实现更深的定位，这与器件的几何尺寸成比例。然而，当局部化接近趋肤深度时，能量从电介质转移到金属中，从而阻碍主动调制。在这里，我们提出了一个纳米机电相位调制原理，利用非常强大的依赖性的相速度的金属-绝缘体-金属（MIM）间隙等离子体的动态可变的间隙尺寸。我们制作了一个23 μm长的非谐振调制器，在780 nm处有1.5 π rad的范围和1.7dB的额外损耗。分析表明，可以实现超紧凑的1 μm $^{2}$覆盖区π rad相位调制器，比先前示出的任何小一个数量级以上。值得注意的是，这种尺寸减小是在不引起额外损失的情况下实现的，因为纳米束-等离子体激元耦合强度以与损失类似的速率增加。这样的小的、高密度的电可控部件可以在光开关结构和可重新配置的平坦等离子体光学器件中找到应用。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Radiative control of localized excitons at room temperature with an ultracompact tip-enhanced plasmonic nano-cavity
在原子级薄的半导体材料中，局域激子（X $_L$）与光的耦合通过辐射弛豫过程表现出单量子发射行为，为量子通信提供了一类新的光源。然而，在大多数研究中，X $_L$光致发光（PL）的晶体缺陷主要是在低温条件下观察到的，因为它们的亚波长发射区和低的量子产率在室温下。此外，设计辐射弛豫特性，例如，发射区域、强度和能量仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一种等离子体天线与三尖几何形状，以诱导和控制X $_L$发射的WSe $_2$单层（ML）在室温下。通过将ML晶体放置在通过级联多米诺光刻制造的曲率半径<1 nm的蝴蝶结天线中的两个尖锐的Au尖端上，我们有效地在纳米级区域中诱导拉伸应变以创建鲁棒的X $_L$状态。然后将具有尖端增强光致发光（TEPL）光谱的Au尖端添加到应变区以探测和控制X $_L$发射。随着X $_L$的TEPL增强高达~10 $^6$的三尖尖装置中，实验结果表明，可控的X $_L$发射在<30 nm的区域与PL能量漂移高达40 meV，解决了尖端增强PL和拉曼成像与<15 nm的空间分辨率。我们的方法提供了一种系统的方法来控制局域量子光在二维半导体提供了新的策略，主动量子纳米光学器件。
2020-09-14 physics.optics
Switchable Organic Plasmonics with Conductive Polymer Nanoantennas
金属纳米结构通过局部等离子体电荷振荡与光发生强共振相互作用，因此成为纳米光学的关键元素。它们在纳米级对光进行整形的能力使它们在许多领域都很重要，包括生物传感，能量转换和超平面光学。动态纳米天线的另一个方向是可以预见的，从用于微型医疗设备的可调超透镜到控制辐射流入和流出建筑物的自适应窗口。然而，使纳米光学天线能够动态可控仍然具有很大的挑战性，特别是对于具有固定介电常数的传统金属。在这里，我们提出了国家的最先进的导电聚合物作为一类新的有机等离子体材料的氧化还原可调纳米光学。通过实验和模拟，我们表明，高导电聚合物的纳米盘可以通过激发偶极局部表面等离子体共振提供清晰的光学消光峰。共振频率红移与增加纳米盘的纵横比，与偶极极化率理论的基础上的分析计算。此外，我们证明了通过聚合物的氧化还原状态的化学调谐的有机纳米天线的光学响应的完全切换，其有效地调制等离子体和非等离子体制度之间的材料介电常数。因此，我们的研究结果表明，导电聚合物纳米结构可以作为氧化还原可调等离子体纳米天线，基于双极化载流子，而不是在传统的金属电子。未来的方向可能会研究不同的聚合物和几何形状，以进一步扩大等离子体光谱范围（这里约为0.8至3.6 μm）以及不同的调谐方式。
2019-07-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Thermoplasmonics under optically coupled regime: A Numerical Study of Dimers, Nanolenses, and Switchable Clusters
Centro de Fı́sica de Materiales (CFM-MPC), CSIC-UPV/EHU（材料物理中心（CFM-MPC），巴斯克研究共同体-巴斯克国立大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
通过光学耦合控制等离子体纳米结构的热效应，研究双极、纳透镜和可切换簇的热分布与调控方法，为热等离子体系统设计提供新思路。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exceptional points in parity-time symmetric plasmonic Huygens metasurfaces
宇称-时间（PT）对称光学结构表现出一些独特而有趣的特性，其中最受欢迎的是例外点。虽然PT对称性的新兴概念已经在庞大的光子设计中得到了广泛的研究，但其在纳米光子非厄米等离子体系统中的奇异功能仍然相对未被探索。为了实现这一目标，在这项工作中，我们分析了由活性金属-介电核-壳纳米颗粒阵列组成的等离子体惠更斯超颖表面的不寻常特性。通过计算不同增益水平下超表面的反射和透射系数，证明了当异常点形成时，超表面存在无反射透射。所提出的新的有源超颖表面设计具有亚波长厚度，并可用于实现超紧凑的完美传输光学滤波器。
2023-01-17 physics.optics
Interband transitions in semi-metals, semiconductors, and topological insulators: A new driving force for plasmonics and nanophotonics
亚波长纳米结构中的等离子体和米氏共振提供了一种有效的方式来操纵低于衍射极限的光，这促进了等离子体和纳米光子学的发展。等离子体共振主要与自由载流子的激发有关，最初在金属中，并且在Si纳米结构中已经识别出Mie共振。值得注意的是，尽管研究得少得多，但p块的半金属、半导体和拓扑绝缘体能够实现没有自由载流子的等离子体共振和具有与Si相比增强的性质的Mie共振。在这篇综述中，我们解释了如何在这些材料的带间跃迁显示在这种二元性的主要作用。我们评估了由相关p-区元素和化合物，特别是Bi制成的纳米结构的等离子体和Mie性能，并讨论了它们在从可切换等离子体和纳米光子学到能量转换，特别是能量转换的应用中的潜力。
2017-04-06 physics.optics
Nanoscale plasmonic circulator
在这里，我们提出了一个概念性的方法设计的超紧凑的纳米级无源光环行器的激发等离子体共振的基础上。我们研究了一个三端口的Y-结与深亚波长等离子体纳米棒结构集成到其核心。我们从理论上表明，这种结构沉浸在磁光介质可以作为磁可调散射倾斜和旋转其近场分布和相应的辐射。我们证明，使用数值模拟，这种旋转的近场辐射产生的结臂和结构之间的耦合的对称性，以这样的方式，从任何三个端口发射的信号主要是传输到下一个端口在圆形顺序，而其他端口基本上是孤立的，从而提供具有亚波长尺寸的光环行器的功能。
2013-02-21 physics.optics
All-optical switching of a dye-doped liquid crystal plasmonic metasurface
研制了一种由等离子体激元开口环谐振器和染料掺杂液晶组成的可开关超表面。通过用可见光谱范围内的光照射染料掺杂的液晶，可以改变超表面在红外光谱范围内的透射率。该效果在液晶的混合配向的情况下特别有效，即。e.在一个衬底上垂直于表面的指向矢的对准和在相对衬底上的平行对准。这种全光开关效应可以归因于先前工作中描述的巨大光学非线性或表面诱导非线性光学效应。
2020-04-09 physics.optics
Design of Highly Efficient Hybrid Si-Au Taper for Dielectric Strip Waveguide to Plasmonic Slot Waveguide Mode Converter
在本文中，我们设计了一个基于混合硅-金锥形的介质-等离子体缝隙波导模式转换器。研究了模式匹配、有效折射率匹配和金属吸收损耗对转换效率的影响。因此，设计了一个总长度为1.7 μ m的金属锥形漏斗耦合器，在1550 nm处实现了93.3%的非常高的转换效率。不允许这种模式转换器，以实现100%的转换效率的配置限制也进行了研究。这种高效率的转换器可以为实现超小型集成电路提供实用的途径。
2015-03-12 physics.optics
Integrated all-optical logic discriminators based on plasmonic bandgap engineering
光学计算使用光子作为信息载体，为超高速和超宽带信息处理开辟了可能性。集成全光逻辑器件是光计算系统不可缺少的核心部件。然而，迄今为止，具有根据波长对入射光信号进行鉴别和编码功能的纳米级全光逻辑鉴别器的实验进展甚微。在这里，我们报告了一个战略，实现纳米级全光逻辑电路的基础上，平面等离子体微结构的等离子体能带工程。区分落在不同工作波长范围内的光信号并赋予不同的逻辑状态编码。与以前报道的值相比，工作带宽扩大了一个数量级。此外，SPP光源与逻辑器件集成，同时保持其超紧凑的尺寸。这为构建片上全光信息处理器和人工智能系统开辟了一条道路。
2013-09-18 physics.optics
Generation of Switchable Singular Beams with Dynamic Metasurfaces
奇异光束由于其独特的光学性质和在光操纵、光通信等领域的广泛应用而受到人们的广泛关注。然而，一直缺乏实用的方案，实现可切换的奇异光束与亚波长分辨率使用的平面和平面光学器件。在这项工作中，我们演示了在可见光频率下利用动态超颖表面产生可切换的矢量和涡旋光束。超颖表面像素的动态功能通过利用镁纳米棒来实现，镁纳米棒在氢化和脱氢时具有等离子体可重构性。我们发现，不同偏振态的可切换矢量光束和不同拓扑电荷的可切换涡旋光束可以通过简单的氢化和脱氢相同的超颖表面来实现。此外，我们展示了一个两个级联的超颖表面计划全息图案切换，从轨道角动量键控的灵感。我们的工作为开发用于防伪应用的高安全性光学元件提供了额外的自由度。
2021-04-30 physics.app-ph physics.optics
Waveguide-Plasmon Polariton Quasiparticles with Exceptional Point Characteristics
本研究利用非厄米物理设计混合等离激元波导结构，实现具有奇异点特性的耦合模式，增强模式对比度并提升器件调控能力，为集成光子学低功耗紧凑型器件开辟新路径。
2025-10-28 physics.optics
Electro-optical graphene plasmonic logic gates
通过外部栅极电压对石墨烯等离子体模式的多功能控制启发我们在中红外波长处设计高效的电光石墨烯等离子体逻辑门。我们表明，这些器件优于传统的光学逻辑门，因为前者具有截止态和干涉效应。此外，设计的六个基本逻辑门（即，NOR/AND，NAND/OR，XNOR/XOR）不仅在10 μm工作波长下实现了小于λ/28的超紧凑尺寸长度，而且最小消光比高达15 dB。这些石墨烯等离子体逻辑门是未来纳米级中红外光子集成电路的潜在构建块。
2014-05-07 cond-mat.mes-hall 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
Switchable polarization manipulation, optical logical gates and conveyor belt based on U-shaped $\ce{VO2}$ nanoholes
该研究提出Au-VO2-Au薄膜中的U形等离激元纳米孔结构，利用VO2相变在通信波长实现可切换偏振操控、自旋编码光学逻辑门及方向可控的纳米颗粒光学传送带。
2023-08-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
A quantum plasmonic nanocircuit on a semiconductor platform
量子光子学为诸如保密通信、量子计算、量子模拟和量子精密测量等未来技术带来了巨大的希望。量子光子学面临的一个突出挑战是开发可扩展的微型电路，将单光子源，线性光学元件和探测器集成在芯片上。等离子体纳米电路将在这种发展中发挥重要作用。等离子体组件具有超紧凑的几何形状，并且由于强场限制和增强，与传统电介质组件相比可以更灵活和更节能地控制。此外，等离子体元件由于其深亚波长尺寸以及其导电材料而与电子电路兼容。然而，对于量子等离子体激元电路，在结构中集成稳定、明亮和窄带的单光子源到目前为止还没有报道。在这里，我们提出了一个量子等离子体激元纳米电路驱动的自组装GaAs量子点。该量子点有效地激发窄带单等离子体激元，这些等离子体激元在双线传输线中被引导，直到它们被光学天线转换成单光子。我们的工作证明了完全片上等离子体纳米电路用于量子光学应用的可行性。
2016-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic nanoantennas as integrated coherent perfect absorbers on SOI waveguides for modulators and all-optical switches
研究了SOI线波导顶部等离子体纳米天线结构作为调制器和全光开关的相干完美吸收体的性能。通过三维时域有限差分法模拟计算了金和铝纳米天线加载波导的吸收、散射、反射和透射光谱，包括沿波导传播的单波以及由两个反向传播波组成的驻波情况。研究的配置显示，调制器和开关应用的损耗约为1%，消光比大于25 dB，以及纳米天线区域的强场增强和定位等离子体效应。所提出的等离子体相干完美吸收体可用于相干网络中的超紧凑全光开关以及调制器，并且可在传感或增加非线性效应中找到应用。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Solution processable and optically switchable 1D photonic structures
在这项工作中，我们报告的第一个演示的解决方案可处理的，光学可切换的一维光子晶体通过实施光可调掺杂金属氧化物纳米晶体。所得到的器件结构显示出双光子响应，光子带隙覆盖可见光谱范围，掺杂金属氧化物的等离子体共振覆盖近红外。通过一种简单的光掺杂工艺，我们调谐了等离子体响应，有效地切换了光子晶体的光学性质，将效应从近红外转换到可见光。超快带隙泵浦在光子阻带区域引起信号变化，恢复时间为几皮秒，为超快光开关提供了一个步骤。光学建模揭示了在很大程度上理解光掺杂材料的介电函数的变化的重要性，并且Drude响应的高频区域中的变化是光掺杂后可见光中的强切换的原因。由于器件设计的灵活性，我们的器件配置提供了前所未有的可调谐性，覆盖了从可见光到近红外的波长范围。我们的研究结果表明，一个新的协议来修改的光响应的光子器件的光触发器。
2017-11-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
All-optical switching of continuous-variable entanglement in an absorption-suppressed plasmonic nanodimer
Institute of Nuclear Sciences, Hacettepe University（哈契特佩大学核科学研究所）；Department of Nanotechnology and Nanomedicine, Graduate School of Science and Engineering, Hacettepe University（哈契特佩大学理科学院纳米技术与纳米医学系）；Department of Nanoscience and Nanotechnology, Faculty of Arts and Science, Burdur Mehmet Akif Ersoy University（布尔杜尔·穆罕默德·阿基夫·埃尔索伊大学文理学院纳米科学与纳米技术系）；Department of Astronomy and Space Sciences, Atatürk University, Faculty of Science（阿塔图尔克大学理学院天文学与空间科学系）；Türkiye National Observatories, TUG（土耳其国家天文台）；Hacettepe University（哈契特佩大学）；Burdur Mehmet Akif Ersoy University（布尔杜尔·穆罕默德·阿基夫·埃尔索伊大学）；Atatürk University（阿塔图尔克大学）
提出正交等离激元纳米棒二聚体，通过控制偏振实现近零消光并调谐二次谐波参量相互作用，在吸收抑制下实现量子关联的全光控制，展示了可切换的对数负性和单模非经典性。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plug-Play Plasmonic Metafibers for Ultrafast Fiber Lasers
通过在光纤尖端集成超表面，超光纤将传统光纤的功能扩展到前所未有的纳米级光操纵，成为纳米科学和纤维光学社区的新兴光耦合平台。目前的元光纤主要是探索孤立的裸光纤，由于缺乏与通用光纤网络的标准接口，因此仍然是概念验证。在这里，我们开发了新的方法来制造定义良好的等离子体超颖表面直接在商业单模光纤跳线使用标准的平面技术的端面上，并提供了第一个演示其实际应用中的非线性光学制度。具有即插即用连接光纤电路和任意超表面景观，与可调谐等离子体共振的超光纤实现到光纤激光器腔，产生全光纤亚皮秒（最小513 fs）孤子锁模激光器在1.5微米和2微米的光波长，展示其不寻常的偏振非线性传递函数和优越的饱和吸收响应。等离子体超颖表面的饱和吸收背后的物理机制提供了新的见解。纳米纤维工艺流程与现有的洁净室技术兼容，为超纤维成为功能化纤维组分的常规成员提供了途径。这项工作为下一代超快光纤激光器、光学频率梳、光学神经网络和用于传感、成像、通信等的超紧凑“全光纤”光学系统铺平了道路。
2022-09-28 physics.app-ph physics.optics
Observation and active control of a collective polariton mode and polaritonic band gap in few-layer WS2 strongly coupled with plasmonic lattices
二维半导体的主机激子具有非常大的振子强度和结合能，由于显着降低载流子屏蔽。二维半导体与光学腔的集成正在成为一个有前途的平台，用于研究强光-物质相互作用，作为探索各种奇异的多体效应的途径。在这里，在几层的WS 2与等离子体纳米粒子晶格耦合，我们观察到激子能量附近的集体极化激元模式的形成和形成一个完整的极化激元带隙的能量规模可比的激子-等离子体耦合强度。耦合振荡器模型表明，集体模式产生的激子通过激子-激子相互作用的等离子体晶格衍射级的合作耦合。集体模式的出现伴随着超线性增加的极化激元模式分裂的激子振子强度的平方根的函数。在缺乏体极化的系统中增强的这些许多体效应的存在不仅允许形成具有周期性变化的场分布的集体模式，而且还进一步增强激子-等离子体激元耦合。通过将混合WS 2-等离子体晶格器件与场效应晶体管集成，我们展示了集体模式和极化激元带隙的主动调谐。这些系统提供了新的机会，获得更深入和系统的理解，在周期性光子系统中的许多机构的合作现象，并设计更复杂的和主动可控的极化激元器件，包括可切换的极化激元激光器，波导和光学逻辑元件。
2018-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Silver plasmonic density tuned polarity switching and anomalous behaviour of high performance self-powered \b{eta}-gallium oxide solar-blind photodetector
深入了解等离子体纳米粒子（PNP）与光在半导体表面的相互作用，可以大大提高半导体光电子器件的效率。然而，PNP-光相互作用的关键决定于半导体表面上的PNP的分布密度，这是不完全理解。在这里，一个系统的研究描绘了银（Ag）纳米颗粒之间的间隙如何影响的性能的\b{eta} -Ga 2 O 3为基础的日盲光电探测器。有趣的是，观察到一个显着的过渡，其中变化的粒子间间隙不仅改变了极性，但也扭转了传统的光电探测器的行为。裸\b{eta} -Ga 2 O 3光电探测器的正瞬态响应与弱DUV光的切换其行为显着提高到20倍的负光响应时，由稀疏间隔的Ag-PNP与超高的响应度为107.47 A/W，在中等功率和令人难以置信的报告-最高的响应度为4.29 mA/W的单半导体\b{eta} -Ga 2 O 3层在自供电模式的装饰。此外，随着Ag-PNP的密度进一步增加，光电流随着照明而减小，这动态地将传统的光电探测器反转为非自然的异常效应。特别是，我们的研究代表了等离子体调谐效应的两个主动动态切换模式的第一次演示，即反向切换和异常行为，其基本原理还没有实验研究。最后，我们提出了一个统一的解释良好的模型，合理化所有观察到的实验趋势，同时建立建立潜在的应用的基础。
2018-09-09 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast, green third-harmonic generation and strong-field phenomena in silicon-on-insulator nanoplasmonic waveguides
强场纳米等离子体激元学的出现将极端的激光场-物质相互作用带入纳米科学领域，揭示了令人兴奋的新物理学。高度非线性的相互作用，使紧密限制的电场在纳米等离子体结构，允许使用的光场从低功率激光振荡器。在这里，我们报告了在绝缘体上硅平台上的超紧凑纳米等离子体波导中以前所未有的~10^{-5}的转换效率产生可见517 nm三次谐波的第一个演示。宽带白光产生的指数增长证实了有质动力驱动电子雪崩倍增的新强场现象。使用时间分辨的实验，我们表明，强大的纳米等离子体激元场约束允许非线性相互作用发生在1.98 +/- 0.40 ps的超快时间尺度上，尽管硅中的自由载流子寿命长。这些发现揭示了一种新的强场相互作用，可用于敏感的纳米等离子体调制器和混合等离子体-电子换能器。
2013-08-29 physics.optics
Optical amplification of surface plasmon polaritons in a graphene single layer integrated with a random grating
在本文中，我们设计和模拟了太赫兹（THz）可控有源等离子体波导结构的基础上，是放置在一个随机的硅光栅衬底上的单石墨烯层。所提出的太赫兹有源等离子体激元波导结构中的光学增益由光激发的石墨烯单层中的受激发射过程提供，该过程导致表面等离子体激元（SPP）波的放大。我们使用一个随机的光栅衬底，以引入安德森局域化的SPP波传播通过石墨烯单层，以提高其在谐振频率的光放大。结果表明，石墨烯表面等离子体的共振峰的增强因子可以高达175。我们还分析了它们对应的场强沿石墨烯单层的分布，发现它们的强度和局域化位置彼此不同。通过研究该结构的透射率随泵浦和温度的变化，发现随着温度和外泵浦强度的增加，其共振峰频率发生蓝移。此外，我们表明，增加环境温度由60 K可以显着降低输出放大强度的一个因素为70。所提出的基于石墨烯的THz等离子体激元波导结构的这种性质使其在温度传感应用和开/关可切换激光器件中是有用的。
2021-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhancement of recoil optical forces via high-k plasmons on thin metallic films
作用在表面或波导附近的发射器上的反冲光学力依赖于近场方向性和动量守恒。它具有光学力中不常见的理想特性，例如能够通过大量粒子的广域照明产生它而无需聚焦，或者通过光的偏振动态切换。不幸的是，这些反冲力通常非常弱，并且在小的偶极粒子中没有实验观察到。一些研究从理论上证明了通过复杂的纳米结构（包括双曲表面或超材料）可以提高这些力的数量级，这使得制造和实验演示变得复杂。在这项工作中，我们从理论上和数值计算表明，通过简单地使用薄金属膜，支持超高动量等离子体激元模式的横向反冲力的增强。这些模式所携带的高动量对偶极子施加了相应的大反冲力，在非常简单的几何形状中将力增强了几个数量级，使其更接近实际应用。
2020-07-01 physics.optics
Multiple Tunable Hyperbolic Resonances in Broadband Infrared Carbon-Nanotube Metamaterials
利用真空过滤法制备的定向排列、密集堆积的碳纳米管超材料是一种新兴的红外纳米光子材料。我们报告多个双曲等离子体共振，一起跨越中红外线，在个别共振器由对齐和密集包装的碳纳米管。在第一近场扫描光学显微镜（NSOM）成像研究的纳米管超材料谐振器，我们观察到不同的深亚波长场分布在基本和高阶谐振频率。纳米管超材料的晶圆级面积使我们能够将这种近场成像与许多谐振器阵列的缩放特性的系统远场光谱研究相结合。彻底的理论建模与这些测量结果一致，并将谐振识别为双曲波导模式的高阶Fabry-Pérot（FP）谐振。纳米管谐振器阵列在1.5-10 μm范围内表现出宽带消光，在3-5 μm的大气透明窗口内表现出可逆的可切换消光。支持多谐振模式的宽带碳纳米管超材料是超紧凑吸收体、可调谐热发射器和中红外宽带传感器的有希望的候选者。
2020-07-04 physics.app-ph physics.optics
Plasmon-Enhanced Second-Harmonic Generation in Atomically Thin Crystalline Silver Nanostructures
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院）；University of Vienna, Faculty of Physics, Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ)（维也纳大学物理学院，维也纳量子科学与技术中心）；Center for Nanophotonics, NWO Institute AMOLF（纳米光子学中心，NWO AMOLF研究所）；Department of Physics, Dokuz Eylül University（德古兹埃勒大学物理系）；Centro de Física de Materiales CSIC-UPV/EHU and Materials Physics Center（CSIC-巴斯克国立大学物质物理学中心和材料物理中心）
本研究通过原子级薄晶体银薄膜中的量子限制与等离激元共振协同作用，实现了二次谐波产生的显著增强，为超紧凑非线性光学器件提供了可扩展方案。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Epsilon-Near-Zero Al-Doped ZnO for Ultrafast Switching at Telecom Wavelengths: Outpacing the Traditional Amplitude-Bandwidth Trade-Off
透明导电氧化物由于其低的光学损耗、类金属行为、多功能/可定制的光学性质和既定的制造工艺，最近作为用于纳米光子学的CMOS兼容材料获得了极大的关注。特别是，铝掺杂氧化锌（AZO）是非常有吸引力的，因为它的介电常数可以在近红外和红外的宽范围内设计。然而，尽管有所有这些有益的特征，这些化合物典型的慢（> 100 ps）电子-空穴复合时间仍然代表阻碍超快光学调制的基本限制。报道了第一种ε-近零AZO薄膜，它在1.3 μm远距离波长下，在很低的泵浦能量密度（< 4 mJ/cm ~ 2）下，同时表现出超快的载流子动力学（激发和复合时间低于1 ps）和高达40%的反射率调制。所展示的AZO薄膜的独特性质是低温制造过程促进氧空位和超高载流子浓度的结果。作为概念验证，数值模拟了一种基于AZO的全光等离子体激元调制器，实现了7.5 μm波长的3dB调制，工作在THz频率。我们的研究结果克服了传统的“调制深度与速度”的权衡至少一个数量级，AZO是最有前途的化合物之一，可调/可切换的纳米光子学。
2015-03-26 physics.optics
