Plasmonic finite-thickness metal-semiconductor-metal waveguide as ultra-compact modulator
提出了一种用于光电集成电路的半导体增益材料等离子体激元调制器。我们分析了有限厚度金属-半导体-金属（F-MSM）波导的特性，该波导可用作超紧凑和快速等离子体激元调制器。InP基半导体芯允许对信号传播进行电控制。通过泵浦纤芯，我们可以改变增益水平，从而改变整个系统的透射率。该器件的研究是使用平面二维情况下的解析方法以及有限宽度波导的数值模拟。我们分析了F-MSM波导的本征模、传输常数、限制因子、Purcell因子、吸收系数和消光比。我们表明，使用薄的金属层，而不是厚的，我们可以获得更高的消光比的设备。
2013-08-01 physics.optics
Invisible waveguides on metal plates for plasmonic analogues of electromagnetic wormholes
我们介绍了两种类型的环形超材料，这是不可见的表面等离子体激元（SPPs）在金属表面上传播。前者是一个环形的桥体，它桥接金属表面上的远程孔：它作为电磁虫洞的一种等离子体。后者是一个环形环躺在金属表面：这桥两个断开的金属表面，即它连接一个薄的金属圆柱体到一个平面的金属表面与孔。全波数值模拟表明，在这些超材料内传播的电磁场不会干扰金属表面的SPP的传播。这些设备的多层设计，提出了一套减少参数的有效介质理论的基础上：前等离子体模拟的电磁虫洞需要均匀的各向同性磁层，而后者只需要介电层。
2014-09-02 physics.optics
Replacing Noble Metals with Alternative Materials in Plasmonics and Metamaterials: how good an idea?
目前在等离子体激元和超材料领域占主导地位的贵金属遭受大的欧姆损失。新的等离子体材料，如掺杂的氧化物和氮化物，具有更小的材料损耗，并且使用它们代替金属具有降低损耗的等离子体和超材料结构的希望，具有更尖锐的共振和更高的场集中。这一承诺是把一个严格的分析测试，在这项工作中，它揭示了具有低的材料损耗是不够的，有一个减少的模式损耗等离子体结构。为了减少模态损耗，绝对需要等离子体频率显著高于工作频率。使用纳米粒子等离子体和间隙等离子体的例子，人们得出的结论是，即使在中红外光谱中，金属仍然比替代介质具有优势。新材料仍然可以找到高吸收损失是有益的应用利基，例如在医学和热光化学中。
2016-08-28 physics.optics
Enhanced Second Harmonic Generation from Coupled Asymmetric Plasmonic Metal Nanostructures
我们发现，二次谐波产生可以增强非对称等离子体金属纳米结构的Fano共振耦合。我们建立了一个理论模型，研究了两个金属纳米结构之间的电磁相互作用对二次谐波产生的影响。我们比较了一个单一的等离子体金属纳米结构的二次谐波产生效率与两个耦合的。我们表明，从一个单一的金属纳米结构的二次谐波产生可以提高约30倍，通过附加第二个金属纳米结构的品质因数比第一个高10倍。这种增强的起源是两种金属纳米结构的Fano共振耦合。我们支持我们的发现Fano增强二次谐波产生的实验研究的耦合等离子体系统组成的银纳米粒子和银纳米线在玻璃表面的品质因数的比例也估计为10倍左右。
2015-10-25 physics.optics
Theoretical Analysis of the Characteristic Impedance in Metal-Insulator-Metal Plasmonic Transmission Lines
通过求解麦克斯韦方程组，提出了金属-绝缘体-金属（MIM）等离子体传输线阻抗的封闭形式。我们提供了近似薄和厚绝缘层夹在金属层之间。在非常薄的介电层的情况下，两个界面上的表面波强烈耦合，导致等离子体传输线的阻抗对绝缘体层的厚度的几乎线性的依赖性。另一方面，对于很厚的绝缘层，阻抗不随绝缘层厚度的变化，由于每个金属-绝缘体界面上的表面波的弱耦合/去耦。我们证明了我们提出的配方使用两个测试方案的有效性，即，几乎为零的反射在T形接头和反射线不连续的布拉格反射器的设计，在那里我们比较我们的配方对以前发表的结果。
2013-01-15 physics.optics
Avoiding metallic walls: Use of modal superposition in plasmonic waveguides to reduce propagation loss
我们从理论上探讨了减少金属-绝缘体-金属（MIM）波导中的传播损耗的可能性，使用模式组合来实现沿一定传播长度的避壁场分布。我们提出了几个波导显示显着的损失减少的分析结果，我们讨论了在这种技术中存在的低损耗和高限制之间的权衡。
2011-10-07 physics.optics
Movable Fiber-Integrated Hybrid Plasmonic Waveguide on Metal Film
提出并分析了一种由金属薄膜上的锥形波导组成的波导结构，以支持高度局域化的混合等离子体模式。基于绝热转换原理的同轴锥形光纤可以有效地激发混合等离子体激元模，并将混合等离子体激元模收集在同一根光纤中，这在实验中非常方便。由于等离子体激元模的极小模面积，在这种可移动波导中，局部电磁场大大增强，这对于增强相干光发射体相互作用，如波导量子电动力学、单发射体光谱和非线性光学具有潜在的应用价值。
2011-04-21 physics.optics
Plasmonic Nanoslit Array Enhanced Metal-Semiconductor-Metal Optical Detectors
集成在锗金属-半导体-金属光电探测器上的金属纳米缝阵列在通信C波段对横磁极化的吸收增强了许多倍。这种高增强归因于金属-半导体界面处的表面等离子体激元模式的共振干涉。早先报道了水平表面等离子体激元模式抑制光电探测器性能。然而，我们通过计算表明，尽管减少了远场的透射光，但水平模式仍提高了表面器件的效率。
2014-06-13 physics.optics
In-plane plasmonic modes in a quasicrystalline array of metal nanoparticles
我们研究了二维金属纳米颗粒准晶阵列中的等离子体激元模式。模式的偏振在阵列平面内。利用旋转对称性，提出了一种简化的特征分解方法。在所有的等离子体激元模中，具有径向和切向偏振的两种反相位环模具有最高的空间局域化。由于反相环模的泄漏特性，在准晶阵列中，最高保真度的模是切向偏振模，而在孤环中，最高保真度的模是垂直于平面的偏振模。还研究了其他等离子体激元模式的泄漏特性和空间定位，例如，可能潜在地用于在等离子体激元设备中形成负响应的集体涡旋模式，以及可以用于生成具有径向偏振的光源的集体径向模式。
2010-12-12 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
Plasmonic bandgaps and Trapped Plasmons on Nanostructured Metal Surfaces
纳米结构的金属表面由周期性排列的球形空隙组成，通过自组装模板通过电化学沉积生长。角度和取向相关的反射率的详细测量揭示了光谱色散，从中我们确定存在的离域布拉格和本地化的米氏等离子体。这些耦合强烈地产生具有反常色散特性的成键和反键混合等离子体。空隙形态的适当等离子体激元工程选择等离子体激元空间和光谱位置，允许这些等离子体激元晶体膜针对广泛的感测应用进行优化。
2005-11-07 physics.optics
Resonant interaction of optical pulses with plasmonic oscillations in metal nanoparticles
我们推导出包络方程产生的麦克斯韦-洛伦兹模型，并描述在金属纳米颗粒复合材料的等离子体激元振荡的光脉冲的相互作用。发现了一族类似于Maxwell-Bloch中自诱导透明的孤立波解。入射光脉冲的演化进行了数值研究是孤立波的碰撞动力学。这些模拟结果表明，碰撞动力学从接近完美的弹性高度辐射依赖于初始脉冲的相对相位。
2005-10-30 physics.optics
Ultrathin Nanostructured Metals for Highly Transmissive Plasmonic Subtractive Color Filters
采用单个光学厚的纳米结构金属层的等离子体滤色器由于其可靠性、易于制造、高颜色可调谐性，作为基于着色剂的滤色技术的替代方案，最近引起了相当大的兴趣。然而，它们相对较低的传输效率（约30%）是一个需要解决的重要挑战。目前的工作报告，第一次，一种新的等离子体减色滤波方案，利用反直觉的现象，非常低的传输（ELT）通过一个纳米结构的金属薄膜。这种方法依赖于与现有等离子体加色滤波器根本不同的滤色机制，并且对于简单的结构实现了60~70%的异常高的透射效率。此外，由于ELT共振下表面等离子体激元的短程相互作用，我们的设计提供了高空间分辨率的彩色滤波，像素尺寸接近光学衍射极限（~λ/2），创造了从成像传感器到彩色显示器的坚实应用。
2013-05-07 physics.optics
Fabrication method of a low-loss plasmonic waveguide containing both plasmonic-friendly and plasmonic-unfriendly metals
本研究开发出一种新型制备技术，通过优化光场限制，同时降低含等离激元友好型与非友好型金属的等离激元波导传输损耗，使单器件损耗低于1 dB，并通过实验验证了该技术的有效性。
2022-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunability of the reflection and the transmission spectra of two periodically corrugated metallic plates, obtained by control of the interactions between plasmonic and photonic modes
我们从理论上研究了等离子体和光子模式之间的相互作用的结构，是由两个薄波纹金属板，嵌入在空气中。我们表明，相互作用依赖于相互作用模式的对称性。这一观察结果可以用两个光栅的傅里叶分量之间的相位差来解释。可以通过相对于另一个横向移动一个光栅来控制相位。因此，这种相对移位提供了有效的“旋钮”，其允许控制各种模式之间的相互作用，从而导致所提出的结构中的光透射和反射的有效调制。基于这一概念，我们表明，所研究的结构可以用作可调谐等离子体滤波器。
2010-04-08 physics.optics
A review of the optical properties of alloys and intermetallics for plasmonics
需要替代材料来增强等离子体装置的功效。我们讨论了一些合金，掺杂金属，金属间化合物，硅化物，金属玻璃和高压材料的光学性质。我们的结论是，由于低频带间跃迁的概率，部分占据d-状态的材料作为等离子体材料表现不佳，排除了许多合金，金属间化合物和硅化物作为可行的。电子-电子和电子-声子散射几率的增加排除了许多掺杂和玻璃态金属。
2010-01-27 physics.optics
Low-loss Plasmonic Dielectric Nanoresonators
金属中的材料损失是等离子体激元学在许多应用中的中心瓶颈。在这里，我们提出并从理论上证明，金属损耗可以成功地减轻与金属薄膜上的介电颗粒，引起混合电介质-金属谐振。在远场，它们产生强大而有效的散射，甚至超过了全金属和全电介质结构的理论极限。在近场中，它们提供高Purcell因子（${>}5000$）、高量子效率（${>}90\%$）以及在可见光和红外波长的高度定向发射。它们的品质因数可以很容易地从类等离子体（${\sim}10$）调整到类介电体（${\sim}10^3$），对与光子、等离子体和耗散通道的单独共振耦合具有广泛的控制。与传统的等离子体纳米结构相比，这种共振显示出对有害的非局部效应的鲁棒性，并在极端的纳米尺寸和间距下提供更高的场增强。这些混合共振使等离子体具有高效率，这是该领域成立以来的主要目标。
2016-12-29 physics.optics
Photonic Contributions to the Apparent Seebeck Coefficient of Plasmonic Metals
本文通过实验和模拟证实，等离激元纳米盘天线通过改变局部光子环境修饰金纳米线的塞贝克系数，产生增强光电压，支持光热电机制，为光子工程优化热电性能提供策略。
2025-06-14 physics.optics
Surface modes in plasmonic Bragg fibers with negative average permittivity
我们研究了由纳米结构的同轴圆柱形金属-介质多层膜组成的等离子体布拉格光纤中的表面模式。我们表明，表面模式的存在是由等离子体布拉格光纤，$\bar{% \varepsilon}$的空间平均介电常数的符号。具体地，局部表面模式发生在具有$\bar{\varepsilon}<0$的圆柱形芯和最外面的均匀电介质之间的界面处，这类似于在具有相反符号的平均介电常数的两个不同的一维平面金属-电介质晶格之间的界面处的拓扑保护的等离子体表面模式。此外，随着介质-金属环数目的增加，具有不同方位角模数的表面模的传播常数逐渐接近相应平面金属/介质界面处形成的表面等离子体激元的传播常数.等离子体布拉格光纤的这种表面模式的鲁棒性也被证明。
2018-01-20 physics.optics
Plasmonic modulator based on gain-assisted metal-semiconductor-metal waveguide
我们研究等离子体激元调制器与增益材料实现超紧凑和超快的有源纳米器件在光子集成电路。我们分析了金属-半导体-金属（MSM）波导与InGaAsP为基础的活性材料层作为超紧凑的等离子体激元调制器。通过改变芯的增益来实现调制，这导致通过波导的不同透射率。MSM波导能够实现高场定位并因此实现高调制速度。体半导体、量子阱和量子点以水平或垂直的方式排列，被认为是MSM波导的核心。研究了波导芯尺寸和各种活性材料的增益值的依赖关系。设计还考虑了实际方面，如n和p掺杂层和势垒，以获得接近现实的结果。数值计算了MSM波导中的有效传输常数。它们在切换过程中的变化被认为是一个品质因数。我们表明，MSM波导与电流控制的增益结合紧凑性和深度调制，以及一个合理的水平的透射率。
2012-05-14 physics.optics
Searching for Better Plasmonic Materials
等离子体激元学是一个研究领域，通过将具有相对较大自由空间波长的光限制在纳米尺度，从而实现一系列新颖器件，从而合并了光学和纳米电子学领域。电信和光学频率下的当前等离子体器件由于在组成等离子体材料中遇到的损耗而面临重大挑战。这些大的损耗严重限制了这些金属在许多新应用中的实用性。本文概述了替代等离子体材料以及每种材料选择的动机和制造的重要方面。对金属、金属合金和重掺杂半导体杂质半导体等材料进行了比较研究。基于为每类等离子体激元器件定义的品质因数来评价每种材料的性能。最重要的是，本文概述了实现特定频率和应用的最佳等离子体材料特性的方法，从而为那些寻找更好的等离子体材料的人提供参考。
2010-03-30 physics.optics
Approaching the Low Optical Loss Limit of Plasmonics using Potassium Metals
National Laboratory of Solid State Microstructures, College of Engineering and Applied Sciences, Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation, Ministry of Education, Nanjing University（南京大学固体微结构物理国家重点实验室、工程与应用科学学院、教育部智能光传感与操控重点实验室）；School of Information and Electronic Engineering (Sussex Artificial Intelligence Institute), Zhejiang Gongshang University（浙江工商大学信息电子工程学院（ Sussex人工智能研究所））；Dept of Electrical and Computer Engineering, Whiting School of Engineering Johns Hopkins University（约翰霍普金斯大学惠廷工程学院电气与计算机工程系）
本研究利用钾金属实现等离子体领域低光学损耗，通过制备高质量钾膜并验证其低损耗特性，为极端光-物质相互作用研究提供新平台。
2025-12-01 physics.optics
Plasmonic angular momentum on metal-dielectric nano-wedges in a sectorial indefinite metamaterial
本文对扇形无限异向介质芯区周期性金属-介质纳米楔结构调制的等离子体角动量进行了解析研究。采用的传输矩阵计算和保角映射技术，我们的理论是能够处理现实的配置任意扇区数和圆角楔形提示。我们证明了在深亚波长区，强电场携带高方位角变化可以存在于靠近结构中心的仅10纳米长度尺度内，并且自然地以距离中心100纳米量级的特征半径为界。这些极端的限制性能表明，在纳米级光子操纵方面，所研究的结构可能优于传统的金属-电介质波导或腔。
2013-09-18 physics.optics
Switchable plasmonic routers controlled by external magnetic fields by using magneto-plasmonic waveguides
我们分析和数值研究磁等离子体在金属薄膜包围的铁磁介质。在使用厚度超过趋肤深度的金属膜的这种波导中，横向方向上的外部磁场可以引起模式分布的显著空间不对称性。奇数和偶数非对称模式在一定距离上的叠加导致能量集中在一个界面上，该界面通过磁场反转切换到另一个界面。所需的磁化强度的大小随金属膜厚度的增加而呈指数减小。基于这一现象，我们提出了一种波导集成磁控开关等离子体路由器与99%的高对比度内的光带宽的几十太赫兹。该配置还可以作为磁等离子体激元调制器操作。
2018-07-17 physics.optics
Hyper-Plasmonics: hyperbolic modes of a metal-dielectric interface
等离子体共振，与强耦合的光电子在金属-电介质界面，允许光限制和控制在亚波长尺度。它从根本上受到电子固有迁移率的限制，导致电磁响应的相应非局部性。我们报告说，这种非局部性也导致在金属-电介质界面附近形成双曲线层，其电磁响应具有很强的各向异性。虽然由此产生的“双曲线阻塞”导致抑制传统的等离子体共振，双曲线层也支持一个全新的类别的表面波，提供更长的传播距离和更强的场约束，同时。此外，这些“超等离子体激元”不限于等离子体激元共振的接近，这显著地扩展了等离子体激元设备的操作带宽。
2017-12-10 physics.optics
Plasmonic Tamm states: second enhancement of light inside the plasmonic waveguide
提出了金属-绝缘体-金属（MIM）波导中的一类Tamm态。采用基于阻抗的传输矩阵方法对其进行了研究和优化，在等离子体Tamm态的参与下，场可以得到两次增强：第一次是由于普通波导和纳米等离子体波导之间的耦合，第二次是由于Tamm态的强局域化和场增强。如我们的二维耦合配置所示，当1550 nm光从300 nm Si平板波导耦合到40 nm MIM波导中时，|E| ^2被增强高达1050倍。
2014-01-21 physics.optics
On-chip broadband plasmon-induced transparency based on plasmonic metal-insulator-metal waveguides
等离子体激元诱导透明（PIT）作为电磁感应透明（EIT）的一种类似物，已经在等离子体超材料和波导结构中实现。利用等离子体超材料，通过单胞内的近场耦合，可以产生宽带的PIT，然而，这在片上等离子体波导结构中还没有实现。在这里，我们介绍了宽带PIT的等离子体激元金属-绝缘体-金属（MIM）波导系统的基础上。利用直接耦合结构，PIT出现在一个容易制造的结构的基础上，没有间隙。通过调谐耦合距离，透明窗口可以从窄到宽带连续调谐。这种器件在宽频率范围内的传感、滤波和慢光等片上应用方面具有广阔的前景。
2019-04-23 physics.app-ph 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
How to face the loss in plasmonics and metamaterials
金属损耗会影响每个等离子体或超材料结构的性能;处理它们将决定这些结构的实际应用程度。
2014-11-24 physics.optics
Ultrafast active plasmonics: transmission and control of femtosecond plasmon signals
我们报告说，飞秒表面等离子体激元脉冲可以沿着金属-电介质波导传播，并且它们可以通过金属的直接超快光激发在飞秒时间尺度上进行调制，从而提供前所未有的太赫兹等离子体带宽-这是下一代纳米光子器件的表面等离子体激元作为信息载体的发展中缺少的关键组成部分。
2008-07-16 physics.optics
Demonstration of a Plasmonic Dimple Lens for Nanoscale Focusing of Light
将电磁能量聚焦到亚波长尺寸已经成为一个日益活跃的研究领域，用于各种应用，例如热辅助磁纪录（HAMR）、纳米光刻以及使用近场扫描光学显微镜（NSOM）技术的生物细胞和单分子的纳米级光学表征。金属-绝缘体-金属（MIM）几何结构中的双面表面等离子体激元已经被示出对于厚度小于10 nm的电介质具有非常小的波长。夹在金属之间的锥形电介质结构可以用于将来自自由空间光子的电磁能量有效地耦合到纳米级的等离子体波长。在本文中，我们提出了一种新的MIM等离子体透镜结构的制造和表征。
2009-06-10 physics.optics
Actively tunable plasmonic lens for subwavelength imaging at different wavelengths
提出了一种可调谐等离子体透镜，用于不同波长的远场亚波长成像。等离子体透镜中的纳米狭缝阵列具有恒定的深度但变化的宽度，可以基于金属-电介质-金属（MDM）狭缝波导中的表面等离子体激元（SPP）的特定传播特性产生期望的光学相位延迟。从理论上和数值上证明了通过调节周围介质流体，单等离子体透镜可实现亚波长成像（半高宽0.37 ~0.47），从而实现了紧凑的面内可调谐等离子体透镜。这项工作提供了一种新的方法来开发集成可调谐等离子体透镜的各种芯片上的实验室应用。
2011-12-01 physics.optics
Plasmonic Induced Potential in Metal-Semiconductor Composits
我们利用实验工具，如导电原子力显微镜和静电力显微镜上的光激发的铟锡氧化物衬底上的金纳米粒子阵列。纳米颗粒部分被薄的半导体聚合物覆盖。分析了在金属纳米颗粒的等离子体共振频率下激发后复合金属-半导体样品的电流和电势分布的变化。
2015-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonlinear plasmonics at high temperatures
我们解决麦克斯韦方程和热方程自洽的金属纳米粒子在强烈的连续波（CW）照明。与以前的研究不同，我们依赖于{ \em实验}测量的数据的金属介电常数增加的温度和可见光谱范围。我们表明，金属的热非线性可以导致大量的偏离线性模型的预测的温度和场分布，因此，可以定性地解释实验观察到的这种配置的强非线性散射。我们还表明，现有数据的不完整性的系统的热性能的温度依赖性，防止达到定量测量和计算的散射数据之间的协议。这种建模方法是必不可少的识别的基本物理机制负责的金属的热光学非线性，并应采用在高温非线性等离子体激元的所有应用，特别是对于难熔金属，无论是连续波和脉冲照明。
2016-07-12 physics.optics
Preventing Corrosion of Aluminum Metal with Nanometer-Thick Films of Al2O3 Capped with TiO2 for Ultraviolet Plasmonics
将等离子体激元扩展到紫外线范围需要使用铝来实现最佳的光学性能。然而，水腐蚀是UV铝等离子体的主要限制问题，因为这种现象在UV光存在下发生得更快，即使在几微瓦的低激光功率下也是如此。在这里，我们评估了纳米厚层的各种金属氧化物的性能，这些金属氧化物是通过原子层沉积（ALD）和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）在铝纳米孔顶部沉积的，以保护金属免受紫外光腐蚀。由5 nm TiO2覆盖的5 nm Al2O3层的组合提供了最佳的电阻性能，而单个10 nm SiO2或HfO2层是一个很好的替代方案。我们还报道了激光波长，激光操作模式和溶液的pH值的影响。适当地选择这些条件显著地扩展了铝纳米结构可用于的光功率的范围。作为应用，我们展示了具有改进的信噪比的链霉亲和素蛋白的无标记检测。我们的方法也有利于促进铝纳米结构的长期稳定性。找到合适的纳米级铝腐蚀保护是使UV等离子体在化学和生物学中应用发展的关键。
2021-06-17 physics.optics
Polychromatic nanofocusing of surface plasmon polaritons
我们介绍了多色等离子体的概念，并提出了一个宽带等离子体透镜的表面等离子体极化激元的纳米聚焦。该透镜采用抛物线调制的金属-电介质-金属结构。这种等离子体透镜具有超过光学倍频程的带宽，从而为宽带等离子体应用开辟了新的机会。
2010-11-21 physics.optics
Hyper-Selective Plasmonic Color Filters
等离子体滤波器的亚波长模体积与便携式电子设备中使用的CMOS图像传感器阵列中的最先进的有源像素的小尺寸（~ 1 μm）很好地匹配。典型的等离子体滤波器表现出宽（> 100 nm）的传输带宽。大幅降低滤波器透射光谱的峰宽将允许实现CMOS高光谱成像阵列，其要求透射峰的半高宽小于30 nm。我们发现，5层金属-绝缘体-金属-绝缘体-金属结构的设计产生了多模干涉现象，抑制了寄生传输特性，产生了一个单一的窄传输带，半高宽小至17 nm。这些多层狭缝模式等离子体滤波器（MSPF）的透射峰可以在整个可见光和近红外光谱中系统地变化，因此相同的基本结构可以在大范围的波长上用作滤波器。
2016-12-06 physics.optics
Plasmonic Luneburg and Eaton Lenses
等离子体激元学是一个跨学科领域，重点研究局域和传播表面等离子体激元（SPP）的独特性质，SPP是准粒子，其中光子与金属的准自由电子耦合。特别是，它允许将光限制在比自由空间中光子的波长更小的尺寸中，并且使得可以在单个纳米级器件中匹配与光子学和电子学相关联的不同长度尺度。等离子体激元在生物传感、亚衍射极限成像、聚焦和光刻、纳米光学电路等方面有着广泛的应用。基于等离子体的光学元件，如波导，透镜，分束器和反射器已经通过结构化金属表面或在金属上放置介电结构来实现，旨在操纵二维表面等离子体波。然而，这些元件的材料特性或几何形状的突然不连续性导致SPP的散射增加，这显著降低了这些部件的效率。变换光学提供了一种前所未有的方法，通过空间变化材料的光学特性来随意路由光。在这里，出于这种方法的动机，我们使用灰度光刻来精确地定制与金属表面相邻的电介质层的拓扑结构，以展示可以聚焦SPP的等离子体Luneburg透镜。我们还实现了一个等离子体伊顿透镜，可以弯曲SPP。由于这些透镜的光学性质是逐渐改变的，而不是突然改变的，因此与先前报道的等离子体元件相比，由于散射引起的损失可以显著减少。
2011-01-13 physics.optics
UV plasmonic properties of colloidal liquid-metal eutectic gallium-indium alloy nanoparticles
由非贵金属如镓制成的纳米颗粒最近由于在UV等离子体激元中的有前途的应用而引起了显著的关注。迄今为止，实验主要集中在固体和液体纯镓颗粒固定在固体基板上。然而，对于许多应用，胶体液体金属纳米颗粒溶液是至关重要的。在这里，我们实验证明了强紫外等离子共振的共晶镓铟（EGaIn）液态金属合金纳米粒子悬浮在乙醇中。我们合理化的实验结果，通过基于米氏理论的理论模型。我们的研究结果有助于了解紫外等离子体共振的胶体液体金属EGaIn纳米粒子悬浮液。他们还将进一步研究紫外等离子体在生物医学成像，传感，可拉伸电子，光声和电化学中的新兴应用。
2018-10-15 cond-mat.soft physics.optics
Reconsidering the design of planar plasmonic lasers: gain, gap layers, and mode competition
因为表面等离子体激元可以被限制在衍射极限以下，所以支持等离子体激元模式的金属激光器可以提供小型化的电磁波源。这种器件通常采用多层设计，其中半导体增益层放置在金属界面附近，其间具有间隙层。然而，尽管有许多实验证明，这些平面金属激光器的关键考虑因素仍然没有得到充分研究，导致关于最佳设计的错误结论。在这里，我们追求一个详细的实验和理论研究的平面金属激光器，探索设计参数的激射行为的影响。我们打印半导体纳米片作为一个可控厚度的增益层上的氧化铝涂层的银膜集成平面法布里-珀罗腔。激光行为，然后监测光谱和偏振分辨远场成像。的结果进行了比较与理论波导模型和详细的速率方程模型，考虑等离子体和光子模式。我们表明，激光模式的性质是由增益层的厚度。此外，通过明确地处理增益在我们的波导模型中，我们发现，与传统的智慧，具有高折射率的间隙层是有利的等离子体激元激光。此外，我们的速率方程模型揭示了一种机制，其中等离子体和光子模式在同一设备内竞争，提高了轻松，主动模式切换的可能性。这些发现为金属激光器的未来设计提供了指导，并可能导致具有可控光子和等离子体输出的片上激光器，可高速切换。
2021-01-14 physics.optics
Adjustable subwavelength localization in a hybrid plasmonic waveguide
混合等离子体激元波导由嵌入在金属表面附近的低介电常数电介质中的高介电常数电介质层组成。这种结构被认为是最有前景的候选人之一，为远程亚波长引导。我们提出了定性分析和数值结果，揭示了特殊的波导设计的优点时，圆柱体的介电常数大于金属的介电常数的绝对值。在这种情况下，可以通过控制间隙宽度来实现任意的亚波长模式尺寸。我们的定性分析是基于考虑类的导体间隙介质系统。通过将混合等离子体激元模式扩展到单个圆柱模式和金属屏的表面等离子体激元-极化激元模式，并匹配边界条件，得到了数值解。
2013-01-16 physics.optics
The energy point of view in plasmonics
等离子体导模的群速度可以写为坡印亭的通量与沿模的轮廓的能量密度的积分的比率。这一定理将能量在金属中的传播方式与多层膜中的导模和布洛赫模的性质联系起来，为等离子体提供了独特的物理见解。它允许更好地理解金属的负介电常数与等离子体中发生的各种奇异现象之间的联系-如导模的减慢，高波矢量和负折射。
2019-04-04 physics.optics
Analytical study of the plasmonic modes of metal nanoparticle circular array
我们分析了金属纳米颗粒圆形阵列的等离子体模式。给出了本征模问题的封闭形式解。对于每一个极化，等离子体模式与最高的质量被发现是一个反相模式。我们发现，在辐射损失的显着抑制可以理解为在辐射线宽的偶极辐射项的取消。剩余的有限辐射线宽随着粒子数的增加而指数减小。
2007-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Epsilon-Near-Zero behavior from plasmonic Dirac point: theory and realization using two-dimensional materials
嵌入在介电基质的周期性阵列中的二维金属的电磁响应可以引起模拟ε近零（ENZ）行为的等离子体狄拉克点。这一理论结果对电介质的周期性和厚度缺陷等结构特征极为敏感。我们提出，这样的器件实际上可以通过使用石墨烯作为2D金属和层状半导体过渡金属二硫属化物或六方氮化硼等材料作为电介质主体来实现。我们提出了一个系统的方法，在设计特性方面，用于构建具有线性，椭圆和双曲色散关系的超材料，产生ENZ行为，正常或负衍射。
2016-10-11 physics.optics
Plasmonic Airy Beam on Metal Surface
光学艾里光束作为一种新型的无衍射自加速波包，自2007年首次实现以来，由于其独特的物理性质和令人兴奋的应用前景，引起了人们极大的兴趣。在这里，我们报告了这种有趣的波包的一种新形式-等离子体艾里光束，这是第一次在银表面上实验实现。通过精心设计的纳米阵列结构中的特殊衍射过程，直接产生了一种新型的平面表面等离子体激元（SPP）艾里光束，并提出了一种依赖于结构的相位调谐方法来调制光束特性。这种SPP艾里光束被认为是一个二维（2D）的亚波长对应的3D光学艾里光束在自由空间，允许片上光子操纵。此外，这可能意味着在极化激元体系中对这种独特的波包的认识在经历了从自由粒子到纯光波的演化之后取得了突破性进展。
2011-05-16 physics.optics
Epoxy-inspired Nonlinear Interface Integrating Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides with Linear Plasmonic Nanosieves
虽然TMDC单层膜在几埃的厚度内提供巨大的光学非线性，但仍然难以调制和设计非线性发射的波前。高质量单层的晶粒尺寸也限制了经典光源赋予相位和振幅的不均匀或梯度分布的可能性。等离子体纳米筛可以支持巨大的场增强和精确的非线性相位控制，具有数百纳米像素级的分辨率，但它们具有固有的弱非线性极化率。在自然界中，环氧树脂代表一种强力胶，其神奇的粘合力来自两种内在的松散和非粘性树脂的粘合。受环氧树脂性质的启发，我们报道了一种多功能和强大的非线性界面，通过将过渡金属二硫属化物（TMDC）单层与线性等离子体纳米筛相结合，这两种成分都无法访问。我们实验证明轨道角动量（OAM）的产生，光束转向，多功能偏振控制和全息图和SH发射，与建议的非线性接口。此外，对于这样的系统，获得了~25 nm/V的有效二次谐波（SH）非线性\c{hi}（2）。该设计平台协同TMDC单层，等离子体纳米筛，几何相位和场增强的互补优势，为设计师，多功能和超紧凑的非线性光学器件铺平了独特的道路。
2019-05-27 physics.optics
Is there a proper figure of merit for a plasmonic structure involved in metal-enhanced fluorescence?
本文提出以本征量子产率为1时的极限荧光增强因子作为金属增强荧光等离激元结构的恰当品质因数，并给出通过1/q0缩放恢复实际增强因子的方法。
2022-02-01 physics.optics
Ultrafast Surface Plasmonic Switch in Non-Plasmonic Metals
我们证明，超快载流子激发可以极大地影响电子结构，并诱导非等离子体金属的短暂表面等离子体响应，可能会产生等离子体开关。使用第一性原理分子动力学和Kubo-Greenwood形式主义的激光激发钨，我们表明，载流子加热动员d电子到集体间和带内跃迁导致的符号翻转的虚光学电导率，激活初始非等离子体相的等离子体性质。光学演化的驱动力可以被可视化为在可见频率处的越来越阻尼的准共振，用于将载流子泵送穿过位于具有能量依赖的占据程度的d带伪带隙中的化学势。激发材料的光学指数的后续演变证实了时间分辨超快椭圆偏振。大的光学可调谐性在激光自组织纳米结构中通常要求的范围内扩展了表面等离子体的存在光谱域。因此，非平衡加热是工程光学控制倏逝激发波的一个重要因素，特别是在激光纳米结构化策略中。
2015-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Silver nanowires with optimized silica coating as versatile plasmonic resonators
金属纳米粒子是等离子体中最常用的纳米结构。然而，除了纳米颗粒之外，金属纳米线还具有几个应用优势。它们的伸长提供了更大的相互作用体积，它们的共振可以达到更高的品质因数，并且它们的模式结构提供了更好的耦合到集成混合介电-等离子体电路中。然而，控制导线到支撑衬底、到另一金属层或到具有亚纳米精度的活性材料的距离是至关重要的。电介质涂层可以用于距离控制，但它不能降低等离子体特性。在本文中，我们介绍了一种控制合成和涂层的银纳米线的方法，以满足这些要求。我们合成和表征直径约70 nm的银纳米线。这些纳米线使用改进的Stöber方法涂覆有nm大小的二氧化硅壳，以实现均匀和光滑的表面质量。我们使用透射电子显微镜，暗场显微镜和电子能量损失光谱学的形态和等离子体共振的个别纳米线和量化的二氧化硅涂层的影响。彻底的数值模拟支持的实验结果表明，涂层不恶化的等离子体特性，从而引入银纳米线作为可用的构建块集成的混合等离子体系统。
2018-11-19 physics.optics
Plasmonic effects in rod-like metal-dielectric nanoparticles
本文基于等效长椭球模型研究棒状金属-介电双层纳米颗粒的等离激元光学性质，分析尺寸、形状及核壳材料对极化率和吸收散射截面的影响，并给出获得最大辐射效率的形状与尺寸比建议。
2024-06-30 physics.optics
Penetration depth reduction with plasmonic metafilms
在许多光学系统中，包括金属膜、介质反射器和光子晶体，电磁波可以经历渐逝衰减。这种衰减的空间长度尺度定义了穿透深度。减小穿透深度的能力对于自由空间和集成光子学中的许多应用是重要的。在本文中，我们考虑了一种由金属和电介质交替区域组成的半导体薄膜结构。我们表明，这样的metafilm的渗透深度可以显着小于相应的金属薄膜相比。穿透深度的减小是由于光子能带结构中有效质量的增强而引起的。这种效应可以用来提高反射镜的反射率，并增加亚波长等离子体激元波导的封装密度。
2019-04-16 physics.optics
Nanoporous Metals: From Plasmonic Properties to Applications in Enhanced Spectroscopy and Photocatalysis
本文综述了纳米多孔金属作为等离激元材料的特性，系统讨论了从纳米多孔金到混合金属化合物的不同体系，并分析了它们在增强光谱和光催化应用中的潜力与局限。
2023-12-05 physics.app-ph physics.optics
The Effect of Metal Thickness on Si Wire to Plasmonic Slot Waveguide Mode Conversion
我们研究了1550 nm电信波长的Si线等离子体缝隙波导模式转换器。该结构基于锥形几何结构。我们为30-250 nm之间的金属（Au）厚度范围提供最佳尺寸，功率传输率超过90%。我们提供了关于如何区分总功率和等离子体缝隙波导的主模式中的功率的细节。我们的分析是基于一个适当的内积定义的缝隙波导模式的正交性。我们的研究结果对于降低等离子体激元调制器的插入损耗和误码率具有重要意义。
2017-12-29 physics.app-ph physics.optics
Chipscale plasmonic modulators and switches based on metal-insulator-metal waveguides with Ge2Sb2Te5
我们将相变材料Ge_2Sb_2Te_5（GST）引入到金属-绝缘体-金属（MIM）波导系统中，以实现通信波段的芯片级等离子体调制器和开关。利用非晶GST和晶体GST光学特性的差异，这三种结构可以作为可重构的非易失性调制器和开关，具有良好的调制深度（14 dB）和纳秒级的快速响应时间，同时具有封装面积小、结构简单、易于制造等优点。该工作为MIM波导系统中有源器件的设计提供了新的解决方案，并可在更紧凑的信息处理和存储全光电路中找到潜在的应用。
2019-06-18 physics.app-ph physics.optics
