Experimental observation of plasmons in a graphene monolayer resting on a two-dimensional subwavelength silicon grating
我们通过实验证明了位于二维亚波长硅光栅上的连续石墨烯单层中的石墨烯-等离子体极化子激发。以自组装纳米球阵列为模板，采用纳米球光刻技术制作了亚波长硅光栅。测量的透射光谱说明了石墨烯等离子体激元的激发，这是进一步支持的数值模拟和等离子体能带图的理论预测。我们的光栅辅助耦合到石墨烯等离子体激元形成了一个重要的平台，石墨烯为基础的光电子应用。
2013-03-22 physics.optics
Numerical optimization of a grating coupler for the efficient excitation of surface plasmons at an Ag-SiO2 interface
从自由空间光波中有效地产生表面等离子体激元仍然是该领域的一个未解决的问题。在这里，我们提出了一种方法和优化设计的光栅耦合器。在银-二氧化硅界面的表面等离子体激元的光激发的数值表明，产生大于50%的耦合从高斯光束到表面等离子体激元电压和电流。
2007-03-04 physics.optics
Terahertz composite plasmonic slabs based on double-layer metallic gratings
实验和数值模拟表明，基于双层金属光栅和介质膜的复合等离子体平板可以在太赫兹波段支持两个谐振模式，并形成宽禁带（40%）。与双层金属光栅相比，复合太赫兹平板中的介质膜显著增强了横磁（TM）模式的传输。电场矢量证明了低频共振模式来源于对称等离子体激元模式，高频共振模式是由等离子体激元模式和介电模式的混合模式引起的。通过改变光栅的结构参数，分析了金属光栅与介质膜之间固有的近场耦合。我们进一步证明，通过调整金属光栅的宽度，可以操纵的等离子体激元带隙。这些结果表明，这种复合等离子体平板具有很大的潜力，可用作太赫兹区域的滤波器，偏振器和传感器。
2020-03-09 physics.optics
Resonant Wood's anomaly diffraction condition in dielectric and plasmonic grating structures
利用准导模的有效参数描述了导致反射谱和透射谱中所谓的共振Wood异常的光散射的一般特征。给出了等离子体光栅结构的情况下确定伍德异常的光谱角依赖性的表达式，并与介电光栅结构的类似表达式进行了比较。比较共振伍德异常（RWA）的表面等离子体极化激元共振（SPPRs）进行了讨论。
2016-12-27 physics.optics
Experimental verification of the "rainbow" trapping effect in plasmonic graded gratings
我们报告了第一次实验观察到的梯度金属gratings 2 -4，旨在验证理论预测这类新的等离子体结构的被困彩虹1。制作了一维锥形光栅，通过改变光栅的周期和深度来调整其表面色散特性，其尺寸由原子力显微镜确认。观察到降低的群速度和等离子体带隙。对渐变光栅结构的直接测量表明，500- 700 nm区域内不同波长的光在光栅上的不同位置被“捕获”，与计算机模拟一致，从而验证了“彩虹”捕获效应。彩虹陷阱效应为室温下的光信息存储和光子电路中的光延迟提供了令人兴奋的途径。
2010-03-22 physics.optics
Broadband Four-Wave Mixing Enhanced by Plasmonic Surface Lattice Resonance and Localized Surface Plasmon Resonance in an Azimuthally Chirped Grating
非线性光-物质相互作用的等离子体增强可以经由共振等离子体模式的专用优化来实现，所述共振等离子体模式在光谱上匹配于特定非线性光学过程中涉及的不同波长。在这项工作中，我们研究了宽带四波混频（FWM）的产生和增强等离子体方位啁啾光栅（ACG）。ACG中的方位角变化的光栅周期性提供了良好定义的通道以在宽范围的波长上调解近场和远场。然而，在这样的平台中负责场增强的特定机制取决于由凹槽几何形状和光栅的周期性表现的效果之间的相互作用。这项工作描绘了集体贡献的凹槽几何形状相关的局域表面等离子体共振（LSPR）和结晶度相关的等离子体表面晶格共振（PSLR）在很宽的波长范围内，实现宽带FWM的增强ACG。
2022-11-12 physics.optics
Surface plasmon-polariton resonance at diffraction of THz radiation on semiconductor gratings
从理论和实验两方面研究了太赫兹HCN激光在半导体（InSb）光栅上的共振衍射。由于太赫兹表面等离子体极化激元的共振激发的镜面反射率抑制观察上的纯半导体光栅和半导体光栅上覆盖的薄条纹层的残留的光致抗蚀剂。光栅表面上的薄介质层的存在导致等离子体激元-极化激元共振的移位和加宽。本文提出了一种简单的介质覆盖浅光栅共振衍射的解析理论。计算结果与实验数据吻合较好。共振位移和加宽的解析表达式可用于感测数据解释。
2013-05-08 physics.optics
Transmission properties of one dimensional metal and left-handed gratings
我们提供严格的数值计算（使用严格的耦合波分析）的各种金属和超材料一维光栅的透射光谱，并确定负责增强传输的等离子体共振。我们认为，影响共振传输的最重要的机制是入射电磁波与两个等离子体波的耦合：纵向等离子体激元，它沿着光栅传播，和横向等离子体激元激发在空气间隙中。
2013-07-10 physics.optics
Plasmonic interferences sampled by a diffraction grating generate moir{é} fringes
本研究报道了有限范围周期性光栅衍射表面等离子体时莫尔条纹的形成机制，提出标量模型解释现象并提供估算光栅边缘表面等离子体复菲涅耳反射系数的方法。
2025-08-25 physics.optics
Simultaneously plasmon lasing and spasing behavior in a silver grating-film geometry
利用自洽的Maxwell-Bloch方法，我们证明了简单金属光栅薄膜纳米结构中同时存在的激光和脉冲行为，这可以归因于空间烧孔以及带边和等离子体带隙中不同模式的增益竞争.我们展示了三种模式：一种是品质因数高达248.54的间隙Spaser模，一种是从光栅表面垂直发射的带边等离子体激元激光模，另一种是被Spaser模抑制的带边等离子体激元激光模。该方法在低阈值相干光源、表面等离子体激元光源、表面增强拉曼散射、固体发光等方面具有重要的应用价值。
2014-03-11 physics.optics
On the giant enhancement of light in plasmonic or all-dielectric gratings comprising nano-voids
我们报告了在高折射率电介质材料中制成的浅纳米沟槽内产生巨大光场增强的可能性，因为共振行为让人想起我们用亚波长等离子体腔得到的。高品质因数通过模态分析进行解释，并可以调整适当的设计规则。这里模拟的薄介电空隙光栅可以是用于化学传感的基于等离子体激元的设备的相关替代方案，或者可以通过采用弱吸收材料来用作有效的波长选择性光吸收体。
2018-10-31 physics.optics
Second Harmonic Generation from Grating-Coupled Hybrid Plasmon-Phonon Polaritons
极化激元可以提供强的光场增强，从而增强光-物质相互作用。在这里，我们实验观察到增强中红外二次谐波产生（SHG）使用光栅耦合的表面声子极化激元的6 H-SiC表面。在我们的实验中，我们通过改变激发光的入射角来测量沿极化激元色散的二次谐波。我们观察到的传播表面声子极化激元和本地化的等离子体共振在金光栅，证明了极化激元色散的修改，因为我们改变光栅和基板的面积比之间的杂交。工程等离子体声子极化激元杂交的设计方案进行了讨论。总体而言，与棱镜耦合和纳米结构相比，我们发现这种几何结构中极化子增强的SHG产率相当低，并讨论了可能的起源。
2022-09-01 physics.optics
Detection of biomolecules and bioconjugates by monitoring rotated grating-coupled surface plasmon resonance
通过在聚合物薄膜覆盖的介电层上制作波长定标的介电-金属界面光栅，制备了等离子体生物传感芯片。将溶菌酶生物分子（LYZ）和金纳米生物复合物（AuNP-LYZ）以1：5的质量比接种到生物芯片表面。在一个修改后的Kretschmann安排和计算的反射率曲线的比较证明，监测下的最佳旋转光栅耦合条件下的较窄的次级峰，使其有可能实现增强的灵敏度在生物检测。放大的共振峰位移是由于在山谷和山丘的边缘处传播的水平和垂直反对称的长程等离子体模，其起源于布拉格散射的表面等离子体激元。在生物缀合物的情况下，由于Au NP上的耦合局部共振，灵敏度进一步增加。
2017-01-19 physics.optics
Determination of the Surface Plasmons Polaritons extraction efficiency from a self-assembled plasmonic crystal
我们实验测量和分析描述的荧光增强通过沉积到金等离子体晶体，通过金沉积在自组装蛋白石上获得的宏观尺寸的二维光栅的CdSe/CdS纳米晶体。我们发现纳米晶体近场耦合到金表面等离子体激元（SPP），然后光栅诱导SPP再发射到远场的证据。我们开发了一个理论框架和一个原始的方法，以评估，从光致发光实验，光栅的SPP提取效率。
2013-11-10 physics.optics
Compact wavelength add-drop multiplexers using Bragg gratings in coupled dielectric-loaded plasmonic waveguides
本文提出了一种利用介质加载表面等离子体激元波导（DLSPPWs）的紧凑型波长分插复用器。基于DLSPPW的配置利用定向耦合器的路由特性和布拉格光栅的滤波能力。我们提出了一个20- $μ$米长的设备在电信波长，可以重新路由约70 nm的波长带中分离的光信号工作的实际实现。我们使用扫描近场光学显微镜以及泄漏辐射显微镜表征制造的结构的性能，并支持我们的研究结果与数值模拟。
2016-09-17 physics.optics
D-shaped photonic crystal fiber plasmonic refractive index sensor based on gold grating
提出了一种基于金光栅的高分辨率D型光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。引入金光栅调制谐振波长，提高折射率（RI）灵敏度。为了优化SPR传感器的结构参数，采用有限元法对PCF和金光栅的结构参数进行了分析。仿真结果表明，空气孔间距、空气孔直径、金厚度和光栅常数对折射率灵敏度的影响很小，降低了对精密加工的要求。为了提高共振成像传感器的分辨率，采用了波长解调和振幅解调相结合的双特征解调方法，在1.36-1.38范围内，SPR传感器的最大理论分辨率达到5.98 × 10-6 RIU，波长灵敏度达到3340 nm/RIU。该SPR传感器在开发高灵敏度、实时、快速响应的SPR RI传感器方面具有潜在的应用价值。
2018-06-26 physics.optics
Enhanced second harmonic generation and photon drag effect in a doped graphene placed on a two-dimensional diffraction grating
理论上研究了平面波入射到二维衍射光栅上的掺杂石墨烯上引起的二次谐波和光子拖曳效应。石墨烯的相关非线性电导率通过半经典处理与唯象弛豫得到。光栅不仅作为等离子体耦合器，而且作为石墨烯等离子体的色散调制器。结果，通过激发第一和/或第二谐波频率的石墨烯等离子体激元极化激元，强烈增强了第二谐波产生。在第一谐波频率下激发等离子体激元也会强烈增强光子拖曳效应。由光子拖曳效应引起的直流电流向入射光的前向和后向流动，这取决于所涉及的调制等离子体激元模式。
2018-10-03 physics.optics
Plasmonic grating for circularly-polarized out-coupling of waveguide-enhanced spontaneous emission
本研究针对金属等离子体结构的焦耳损耗问题，实验验证了介质波导上的等离子体纳米颗粒阵列可实现圆偏振光的定向耦合，GaAs波导嵌入量子点的出耦合辐射圆偏振度达80%，为集成器件提供了高效耦合方案。
2022-02-28 physics.optics
Comparison between InAs-based and GaSb-based Interband cascade lasers with hybrid superlattice plasmon-enhanced claddings
本文比较了发射波长4.6 μm的InAs基与GaSb基带间级联激光器，发现GaSb基ICL因采用n+-InAsSb外包层而具有更高的光模式限制和低17.3%的室温阈值电流密度，并分析了几何与掺杂对限制因子和自由载流子吸收损耗的影响。
2024-07-05 physics.app-ph physics.optics
Grating-coupled excitation of multiple surface plasmon-polariton waves
采用严格耦合波分析方法，研究了有限厚度金属光栅和Rugate滤波器构成的表面浮雕光栅对不同线偏振态和相速的多个表面等离子体激元（SPP）波的激发。入射平面波可以是p偏振的，也可以是s偏振的。SPP波的激发由吸光度对入射角的曲线图中的那些峰的存在指示，所述峰与褶皱滤波器的厚度无关。代表s偏振SPP波激发的吸收峰比代表p偏振SPP波的吸收峰窄。两个沿不同方向传播的入射平面波可以激发同一个SPP波。线源可以同时激发多个SPP波。
2011-05-29 physics.optics
Generation of Subwavelength Plasmonic Nanovortices via Helically Corrugated Metallic Nanowires
我们表明，等离子体激元螺旋光栅由金属纳米线压印与螺旋槽或脊可以有效地用来产生等离子体激元涡旋的半径远小于工作波长。在我们提出的方法中，这些螺旋表面光栅的设计，使等离子体模式与不同的方位角量子数（拓扑电荷）的相位匹配，从而允许一个产生光学等离子体涡旋与任意拓扑电荷。设计等离子体螺旋光栅，有利于有效地产生等离子体涡流的一般原则推导和其适用性的等离子体涡流与零角动量到任意角动量的等离子体涡流的转换示出在几个特定的情况下。我们的分析，基于螺旋等离子体光栅中传播的电磁场的精确解和耦合模理论，表明即使在存在金属损耗的情况下，拓扑电荷m=0的基模也可以转换为拓扑电荷m=1和m=2的等离子体涡旋模，转换效率高达60%。在这项研究中引入的等离子体纳米涡旋为轨道角动量在宇宙中的令人兴奋的应用开辟了新的途径。
2015-07-21 physics.optics
Tunable strong plasmon-exciton coupling based on borophene and deep subwavelength perovskite grating
提出硼烯–深亚波长钙钛矿光栅强耦合系统，通过电学调谐BGP与PE模式实现230 meV Rabi劈裂、1.76π主动相位调制及PT对称性破缺。
2022-09-18 physics.optics
On-grating graphene surface plasmons enabling spatial differentiation in terahertz region
我们提出了一种石墨烯光栅纳米结构，使二阶空间微分计算太赫兹（THz）区域。微分操作是基于直接反射场和两个激发的表面等离子体激元沿石墨烯片反向传播的泄漏之间的干涉。利用空间耦合模理论，推导出二阶空间微分的要求是临界耦合条件。我们用数值方法证明了高斯光束的模拟计算。结果表明，该微分器的空间带宽足够大，即使高斯光束的束腰半径为${{w}_{0}}=0.68λ$（$λ$为自由空间波长），微分器的精度也高于95%.该微分器结构紧凑，厚度小于$0.1λ$，可用于太赫兹安全检测中的实时成像应用。
2017-05-25 physics.optics
Experimental excitation of multiple surface-plasmon-polariton waves with 2D gratings
在二维金光栅上制作的一维光子晶体（PC）结构中，证明了多个SPP波作为Floquet谐波的激发。PC的每个周期包括九层不同组成的氮氧化硅，并且每个PC具有两个或三个周期。倾斜入射的$p$ -和$s$ -偏振光的吸收率在500- 1000 nm波长范围内进行了测量，并将吸收光谱中的尖锐带与潜在的正则边界值问题的解决方案进行了比较。证实了多个表面等离子体极化激元（SPP）波作为Floquet谐波的激发。该结构表现出宽带吸收与入射角和入射光的偏振态的整体弱依赖性，并具有潜在的应用收获太阳能。
2014-07-28 physics.optics
Asymmetric transmission of surface plasmon polaritons on planar gratings
我们描述了一种表面结构，由金属-空气界面组成，其中金属部分由两个金属段组成，它们之间的界面具有周期性调制。这样的结构对于从其一侧入射到其上的表面等离子体激元具有与对于从相对侧入射到其上的表面等离子体激元不同的透射率。表面等离子体激元的这种不对称传输是基于对零阶布拉格光束的抑制，对于一定值的调制深度，零阶布拉格光束不传输通过该结构，而+1和-1布拉格光束的衍射效率可以通过改变光栅的周期和/或入射角来修改。对于一定范围的入射角，可以观察到对于-1模式的透射率的不对称性，而+1模式被完全抑制。通过改变衍射结构的材料和几何参数，可以控制表征不对称程度的对比度透射。计算机模拟计算的结果证明了这种结构的特性。
2016-09-01 physics.optics
Surface plasmon-mediated far-field emission of laser dye solutions
研究了亚波长槽金属光栅在罗丹明B和罗丹明19溶液中的角分辨反射和发射光谱。测量的反射和发射色散图分别揭示了表面等离子体激元的位置和强等离子体激元介导的发射增强。相同的光栅可以很容易地重复用于不同染料分子的表征。
2010-10-20 physics.optics
Modified rigorous coupled-wave analysis for grating-based plasmonic structures with delta-thin conductive channel. Far- and near-field study
采用改进的严格耦合波分析方法研究了具有栅控三角形薄导电沟道的等离子体结构在电磁波远场和近场区域的光学特性。该技术被应用于AlGaN/GAN异质结的共振特性分析结合深亚波长金属光栅，有利于激发的二维等离子体激元在太赫兹频率范围内。在等离子体共振附近的频率的计算的收敛性进行了讨论。详细研究了光栅的填充因子和厚度等参数对结构共振吸收的影响。在近场区中的电磁场的空间分布被用于评估分离光栅门控二维电子气和光栅耦合器的贡献的等离子体结构的总吸收。
2021-01-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
The nature of transmission resonances in plasmonic metallic gratings
使用傅里叶模态方法（FMM），我们报告了我们的分析等离子体光栅的透射共振的亚波长周期和非常窄的狭缝的波长的入射，横向磁（TM）偏振，辐射范围从240 nm到1500 nm和入射角从0度到90度。特别是，我们研究的情况下，放置在真空中的银光栅。与以前的研究一致的主题，我们强调，非常传输的主要机制是TM-Fabry-Perot（FP）分支支持的波导模式内的每个狭缝。TM-FP分支还可以通过光栅的倒易晶格矢量在空气/Ag界面处与表面等离子体激元（SP）相互作用，持续与入射波长相当的周期。当TM-FP分支与SP分支交叉时，沿着SP色散的线形成带隙。该带隙在低频带边具有Fano-费什巴赫共振，在高频带边具有极长寿命的脊共振。我们讨论了这些色散特性的性质，特别是我们描述的脊共振的框架中的导模共振（GMR）。此外，我们阐明了在Rayleigh条件下TM-FP分支与SPs之间的耦合关系。我们还研究了两个典型例子中的场局部化和能量输运的特殊特性。
2010-10-18 physics.optics
Quasi-coherent thermal emitter based on refractory plasmonic materials
研究了耐高温等离子体超材料-氮化钛一维光栅-在高工作温度（540 °C）下的热发射。通过选择耐火材料，我们制作了具有高亮度的热光栅，其发射中心约为3 $μ$ m的中红外辐射。实验表明，等离子体激元在光栅表面的热激发产生了空间相干长度为32λ（角发散度为1.8°）的准单色光束，其半峰宽为70 nm。这些实验结果显示出良好的协议与数值模型的基础上，在频域中的二维全波分析。
2015-08-28 physics.optics
Nearly perfect routing of chiral light by plasmonic grating on slab waveguide
本研究提出一种氮化硅平板波导上的等离激元光栅，可通过圆偏振光手性控制TE/TM模式的反向传播，路由效率达95%，出耦合圆偏振度达97%，为偏振复用器件等应用提供支撑。
2024-03-11 physics.optics
Theory of strong coupling between molecules and surface plasmons on a grating
分子与表面等离子体激元的强耦合导致部分分子、部分表面束缚光的混合态。由于分子共振可以获得等离子体激元的空间相干性，其具有mm尺度的传播长度，因此与分子共振的强耦合潜在地使得能够实现长距离分子能量转移。光栅通常用于通过散射光线内的非辐射表面等离子体来将入射光耦合到表面等离子体。我们计算了光栅散射时与分子共振强耦合的表面等离子体的色散关系。通过将分子视为独立的振子而不是通常认为的单个集体偶极子，我们找到了完整的多带色散关系。这种方法提供了一种将暗态包括在色散中的自然方式。我们表明，对于调谐的前向和后向光栅散射等离子体激元模式的交叉点附近的分子共振，等离子体激元和分子之间的相互作用给出了一个五带色散关系，包括使用一个单一的集体偶极子计算中没有捕获的明亮状态。我们还表明，在打破系统的平移不变性的光栅的作用出现在分子和表面等离子体激元之间的位置依赖的耦合。因此，光栅的存在不仅对于分子-表面-等离子体激元耦合的实验观察是重要的，而且还提供了调谐系统的附加设计参数。
2022-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spontaneous emission and collection efficiency enhancement of single emitters in diamond via plasmonic cavities and gratings
我们展示了一种基于等离子体孔径和光栅的方法，以提高金刚石中单个NV中心的辐射衰减率，同时提高其收集效率。我们的结构是基于金属谐振器周围的亚波长金刚石纳米柱与银膜，这可以提高嵌入的NV中心的自发发射率形成。然而，由于表面等离子体激元的损失和金刚石-空气界面处的反射，发射光子的收集效率仍然很低。在这项工作中，我们将光栅结构纳入等离子体腔系统，以减轻光子损失到这些通道。
2013-08-02 physics.optics quant-ph
Hybrid Graphene-Plasmon Gratings
本文分析了高度受限的Graphene plasmons的激发及其与gratings的强耦合，展示了这些hybrid systems在高效调控light-matter interaction方面的灵活性，为实现多种实际emerging applications提供了新途径。
2023-06-18 physics.app-ph physics.optics
Excitation of surface plasmon-polaritons through optically-induced ultrafast transient gratings
本文提出在 GaAs 薄膜中利用双泵浦脉冲干涉形成瞬态超构光栅，并建立载流子动力学模型，实现 GaAs/Ag 界面 0.1–1 ps 尺度的高效 SPP 激发。
2024-12-03 physics.optics
Plasmonic Enhancement of Emission from Si-nanocrystals
不同周期的等离子体激元光栅制作在二氧化硅中嵌入的硅纳米晶体的顶部。观察到Purcell增强高达2，这与模拟值相匹配。等离子体激元增强的前三个订单的等离子体激元模式，与峰值增强波长随周期性而变化。还制造了双谐波光栅以从第一阶等离子体激元模式提取增强的发射，从而导致具有高达16的品质因数的增强。
2008-11-29 physics.optics
Graphene, plasmons and transformation optics
在这里，我们研究了亚波长光栅耦合到石墨烯等离子体通过一个分析模型的基础上的转换光学，不限于非常浅的光栅。我们考虑的光栅，包括在石墨烯片的电荷密度的周期性调制，并通过这种电导率调制形成的光栅连同放置在石墨烯附近的介电光栅。给出了系统支持的等离子体激元的色散关系以及平面波照明下的反射率和透射率的显式表达式。我们讨论了最大化入射辐射和等离子体激元之间的耦合在石墨烯的条件，找到最佳的调制强度的电导率光栅。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent optical pulse dynamics in nanocomposite plasmonic Bragg gratings
研究了由纳米结构介质薄膜阵列构成的布拉格光栅中孤立波的传播。推导出描述这种光栅中向前和向后传播波的麦克斯韦-达芬型方程组。精确的孤波解的发现，分析，并与直接数值模拟的结果进行比较。
2007-02-16 nlin.PS physics.optics
Tailoring absorption in metal gratings with resonant ultra-thin bridges
从理论上分析了短程表面等离子体激元激发对金属光栅亚波长桥的影响。我们发现，放置在一个独立的银光栅的狭缝内的薄金属桥的局部共振显着修改透射光谱和提高吸收，而不管光栅的周期性。此外，多个局部共振的干涉使得可以定制光栅的吸收特性，而不管孔径的几何尺寸如何。考虑到金属的大的三阶极化率，这种由共振的短程表面等离子体激元触发的可调谐的窄带增强吸收机制也可以增强非线性光学过程，如谐波产生。
2013-05-24 physics.optics
Ultra-narrow spectral response of a hybrid plasmonic-grating sensor
我们配置和分析的纳米结构的设备，杂交光栅模式和表面等离子体共振。该模型使用了一个有效的折射率，考虑所涉及的材料的体积分数，和通过结构的等离子体激元的传播深度。我们的几何结构是由电介质纳米三角形制成的挤压低阶衍射光栅。表面等离子体共振在金属/电介质界面处激发，该界面通过高折射率电介质层与分析物分离。折射传感器的光学性能在灵敏度和品质因数（FOM）方面具有很强的竞争力，因为它具有超窄的光谱响应（低于0.1 nm）。此外，它在很宽的折射率范围内（从1.3到1.56）工作，并且也在垂直入射条件下工作。
2020-01-03 physics.app-ph physics.optics
Far-Field Tunable Nano-focusing Based on Metallic Slits Surrounded with Nonlinear-Variant Widths and Linear-Variant Depths of Circular Dielectric Grating
在本论文中，我们利用圆光栅的线性变化深度和非线性变化宽度，设计了一种新的可调谐纳米聚焦透镜，以应用于远场的实际应用。亚波长金属结构发射的柱面等离子体激元的相长干涉可以形成亚衍射极限聚焦，通过对圆光栅的槽深和槽宽进行跟踪配置，可以调节该结构的焦距。数值计算结果表明，该透镜的聚焦点位移范围远大于其他等离子体透镜，并且表面等离子体耦合圆光栅的非线性变宽和线性变深可以调制出射光的相对相位。仿真结果表明，不同的发射光相对相位导致不同的焦距。首次发现了圆光栅深度线性变化和宽度非线性变化时的一个独特现象，即凹槽深度和宽度的正变化和负变化会导致相对相位和焦距的变化趋势不同。这些结果为等离子体透镜在高密度光存储、纳米光刻、超分辨率光学显微成像、光阱和传感中的应用铺平了道路。
2013-01-11 physics.optics
Nonlinear optical signal generation mediated by a plasmonic azimuthally chirped grating
部署等离子体纳米结构以增强非线性信号生成需要有效的远场到近场耦合和相位匹配以用于频率转换。虽然后者可以很容易地在等离子体热点实现，但前者是一个天线问题，需要专门的结构设计和优化。等离子体光栅是用于非线性信号生成的简单但有效的平台，因为它们提供用于光子-等离子体耦合的良好限定的动量和用于频率转换的局部热点。在这项工作中，等离子体方位啁啾光栅（ACG），它提供了空间分辨的光子-等离子体耦合的宽带动量，利用两个非线性光学过程，即双光子光致发光（TPPL）和二次谐波产生（SHG）的等离子体增强效应进行了研究。通过超短脉冲激发的高光谱成像实验确定了非线性信号的空间分布。非线性信号的实验空间分布与仅基于光子-等离子体激元与ACG动量耦合的分析预测非常吻合，揭示了光栅在等离子体激元非线性信号产生中的天线功能。这项工作突出了天线效应的光栅的非线性信号产生的重要性，并提供了洞察等离子体光栅的增强机制，除了本地热点工程。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Solitary waves in plasmonic Bragg gratings
研究了光在含有金属纳米颗粒的布喇格周期结构薄膜中的传输。假设等离子体共振频率、布拉格频率和光载波频率接近。精确的解决方案描述孤立间隙波的发现，和光逮捕现象，由于等离子体激元振荡的非线性进行了研究。
2007-02-26 nlin.PS physics.optics
Mode splitting of surface plasmon resonances in super-period metal nanohole gratings
实验观察到在横向磁极化激发下超周期金属纳米孔光栅中的表面等离子体共振模式分裂。在零阶透射和一阶衍射透射中观察到模式分裂。然而，模式分裂现象在一阶传输中比在零阶传输中更明显。解释了这种模式分裂是由于亚波长周期金属纳米孔阵列中的表面等离子体激元共振模式与金属超光栅的共振模式之间的耦合。
2012-12-05 cond-mat.mes-hall physics.ins-det 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
Designer Bloch Plasmon Polariton Dispersion in Hyperbolic Meta-Gratings
双曲型超材料是一类新颖的各向异性等离子体材料，除了表面等离子体激元外，还支持高度受限的传播等离子体激元。然而，这是非常具有挑战性的定制和激发这些模式在光学频率的棱镜耦合，因为固有的困难，工程非传统的光学性质与人工纳米结构和高折射率棱镜的不可用性匹配的入射光和导模之间的动量。在这里，我们报告的高k布洛赫类等离子体激元（BPPs）模式的激发机制与超小的模态体积使用元光栅，这是一个金属衍射光栅和II型隐马尔可夫模型的组合结构。我们展示了在红外光谱范围内没有任何模式的1D等离子体光栅，如果耦合到支持高k模式的HMM，可以通过耦合到远场辐射来有效地激发这些模式。我们的理论预测证实了反射测量作为入射角和激发波长的函数。我们介绍的设计原则，以实现一个完全控制的高k模式的元光栅，从而使更好地理解这种类型的混合元结构中的光-物质相互作用。光谱响应工程有望在生化传感器、集成光学和光学亚波长成像等领域得到应用。
2020-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Perfect coupling of light to surface plasmons with ultra-narrow linewidths
我们研究了电磁波垂直入射到一个薄的银膜，形成一个振荡光栅嵌入在两个均匀的，半无限的半空间之间的耦合。两个光栅结构被认为是，在其中一个的Ag膜的中点保持固定，而厚度正弦变化，而在另一个中点正弦振荡，而膜厚度保持固定。在从长波长极限减少光波长时，我们遇到与以下相关联的透射系数T和反射系数R中的特征：i）短程表面等离子体模式，ii）长程表面等离子体模式，以及iii）与光栅相切的电磁衍射。前两个特征可被视为广义（等离子体）伍德异常，而第三个是一阶常规（电磁）伍德异常。在薄膜表面的能量密度增强对应于这三个异常的波长，特别是对于在薄膜的长程等离子体激元模式。当激发银膜与一对波从相反方向入射，我们发现，通过调整光栅振荡幅度和固定的入射波的相对相位为偶数或奇数，T+R可以为一个或其他的等离子体激元模式消失，这对应于完美的耦合（阻抗匹配在电气工程的语言）之间的入射光和这些模式。
2009-06-25 physics.optics
Hybrid Graphene-Plasmonic Gratings to Achieve Enhanced Nonlinear Effects at Terahertz Frequencies
高输入强度通常需要有效地激发非线性光学效应。这个问题在太赫兹（THz）频率下特别关键，因为高输入功率THz源不可用。在太赫兹频率的增强非线性效应的演示是特别重要的，因为这些非线性机制的承诺，发挥重要作用，在新的可重构平面太赫兹非线性器件的开发和设计。在这项工作中，我们提出了一类新的非线性混合平面太赫兹器件的基础上，石墨烯覆盖的等离子体光栅表现出非常大的非线性响应。沿着石墨烯单层的电场的鲁棒局部化和增强，与石墨烯的大的非线性电导率相结合，可以导致在太赫兹频率下的增强的三次谐波产生（THG）和四波混频（FWM）非线性过程。这些有趣的非线性效应表现出非常高的非线性转换效率，并由相对较低的实际输入强度触发。此外，THG和FWM过程可以通过所提出的混合结构的尺寸、石墨烯的掺杂水平或输入强度值来显著调谐，而非线性辐射功率对激发源的入射角保持相对不敏感。所提出的非线性混合石墨烯覆盖等离子体光栅具有相对简单的几何形状，并且可以用于以有限的制造复杂度实现高效的三阶THz效应。基于所提出的混合非线性结构，我们设想了几种新的非线性太赫兹器件，如频率发生器、全光信号处理器和波混频器。这些器件有望用于非线性太赫兹光谱学、非侵入性太赫兹亚波长成像和太赫兹通信应用。
2018-12-10 physics.optics
Influence of spatial dispersion on surface plasmons, nanoparticles and grating couplers
最近的实验表明，空间色散可能对等离子体结构的响应有显着的影响。这表明，在某些情况下，Drude模型应该被更高级的描述所取代，这些描述将空间分散考虑在内，比如流体动力学模型。在这里，我们表明，在金属响应的非局域性影响表面等离子体激元在金属和高介电常数的电介质之间的界面处传播。作为一个直接的结果，任何半径大于20 nm的纳米粒子可以预期是敏感的空间分散，无论其大小。对于允许激发表面等离子体激元的简单金属光栅，预期有相同的行为，就像伍德的著名实验一样。重要的是，我们的工作表明，对于高介电常数电介质中的任何等离子体结构，都应该考虑非定域性。
2019-04-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Design and Characterization of Plasmonic Doppler Grating for Azimuthal Angle-resolved Surface Plasmon Resonances
我们提出了二维等离子体多普勒光栅（PDG）的宽带方位角分辨纳米光子应用。PDG由一组非同心圆环组成，其模仿表现出多普勒效应的移动点源的波前，从而为光子-等离子体激元耦合提供连续的方位角依赖的晶格动量。工作频率窗口的中心和跨度完全可设计，以实现特定应用中的最佳性能。我们详细介绍了PDG的设计，制作和光学特性。多普勒光栅的设计为面内角分辨纳米光子学的应用提供了一个通用平台。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Ultrafast excitation of Bloch plasmon polaritons in hyperbolic metamaterials with an extreme ultra-violet transient grating
Umeå University（于默奥大学）；Elettra Sincrotrone Trieste（的里雅斯特同步辐射中心）；CIC nanoGUNE BRTA（nanoGUNE研究中心）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊卡巴斯克，巴斯克科学基金会）；Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia（摩德纳和雷焦艾米利亚大学）；Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability（瓦伦堡可持续材料科学倡议）
通过光操控材料性质推动材料科学和光子学发展，超高压电介质作为下一代量子光学介质具有潜力，支持布洛赫等离子体极化子，但无法通过直接光照射激发，本文通过极紫外瞬态光栅实验实现了在超高压电介质中激发布洛赫等离子体极化子，有限元模拟验证了瞬态光栅在相位匹配和模式激发中的作用，展示了空间时间上激发布洛赫等离子体极化子的途径，为永久性纳米结构光栅提供替代方案，可能实现超快光学模式激发控制。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
An Efficient Large-Area Grating Coupler for Surface Plasmon Polaritons
我们报道了一种在金属薄膜中的浅矩形槽周期光栅的设计、制作和表征，其目标是最大化可见光或近红外线的扩展平面波（PW）到平坦金属表面上的单个表面等离子体激元（SPP）模式的耦合效率。在780 nm的波长下，PW-SPP功率转换因子> 45%，这超过了迄今为止报道的任何波长下SPP光栅耦合器的实验性能一个数量级。通过将沿光栅表面的耗散SPP损耗与局部耦合强度相匹配来最大化转换效率。通过使用聚焦离子束定制沟槽深度和宽度，实验实现了这种临界耦合条件。
2011-11-03 physics.ins-det physics.optics
Enhanced Light Emission from Erbium Doped Silicon Nitride in Plasmonic Metal-Insulator-Metal Structures
在掺铒氮化硅层上制作了金属-绝缘体-金属结构中的等离子体光栅和纳米颗粒阵列。该材料系统使得能够简单地制造该结构，因为活性氮化物层可以直接生长在金属上。在共振上观察到高达12的收集发射的增强，同时也存在广泛的非共振增强。光栅和纳米粒子阵列的输出偏振行为的研究和匹配的等离子体共振，并作为粒子间距离的函数的耦合模式的行为进行了讨论。
2009-08-30 physics.optics
Plasmon-field-induced Metastable States in the Wetting Layer: Detected by the Fluorescence Decay Time of InAs/GaAs Single Quantum Dots
本文报道了一种通过激子发射与金属岛偶极场之间的辐射场耦合来降低润湿层中激子自发发射速率的新方法。其结果是，长寿命的衰减过程中检测到的InAs/GaAs单量子点（QD）的发射。发现当从WL层（QD层）到金属岛的分离距离为约20 nm并且岛具有约50 nm的平均尺寸时，QD寿命可以从约1 ns变化到160 ns。相应的二阶自相关函数g（2）（τ）由反聚束变为聚束和反聚束特性，这是由于WL中存在长寿命的亚稳态。这种现象可以通过将金属岛视为偶极子近似中的许多偶极子振子来理解，这可能导致激子偶极子场与金属岛的感生偶极子场之间的相消干涉。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Designable spectrometer-free index sensing using plasmonic Doppler gratings
典型的基于纳米颗粒的等离子体指数传感器检测局域表面等离子体共振（LSPR）的光谱偏移时的环境指数的变化。因此，它们需要宽带照明和光谱仪。基于纳米颗粒的折射率传感器的灵敏度和灵活性通常是有限的，因为LSPR峰通常是宽的，并且光谱位置不能自由设计。在这里，我们提出了一个完全可设计的指数感测平台，使用等离子体多普勒光栅（PDG），它提供了宽带和方位角角度相关的光栅周期性。与LSPR不同的是，PDG折射率传感器是基于光子与表面等离子体激元之间通过光栅的晶格动量进行动量匹配。因此，折射率变化被转化为光子-等离子体激元耦合的面内方位角的变化，其表现为反射图像中可直接观察到的暗带。PDG可以自由设计，以最佳匹配特定应用的折射率变化范围。在这项工作中，我们展示了大（n = 1.00至1.52）和小指数变化（n = 1.3330至1.3650）的PDG指数传感器。清晰地观察到水-乙醇混合物的微小非线性折射率变化，并准确定量。由于PDG是一种色散器件，因此它可以在没有光谱仪的情况下进行现场和单色折射率检测，并为片上分析应用提供了一个有前途的光谱平台。
2019-08-15 physics.app-ph physics.optics
