Possible surface plasmon polariton excitation under femtosecond laser irradiation of silicon
研究了飞秒激光在硅表面形成波纹的机理。我们证明了瞬态演化的激发自由载流子的密度。结果，表面等离子体激元激发所需的实验条件被揭示。所得到的结构的周期，然后研究作为激光参数的函数，如入射角，激光能量密度，和偏振。所获得的依赖性提供了一种更好地控制由飞秒激光在半导体材料表面上诱导的周期性结构的性质的方法。
2013-08-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics physics.plasm-ph
Plasma waves excited at interface by femtosecond laser irradiation enabling formation of volume nanograting in glass
强超快激光脉冲在玻璃中的照射可以导致形成纳米光栅，其周期显著小于入射照射波长。这种奇异现象的机制仍在争论之中。在这里，我们访问在多孔玻璃中的激光影响区域的形貌的快照，揭示了随着激光脉冲的数量增加，形成纳米光栅的演变。结合进一步的理论分析，我们的观察提供了重要的线索，这表明，在飞秒激光照射的改性和未改性的区域之间的界面处的等离子体驻波的激发起着至关重要的作用，促进周期性纳米光栅的生长。这一发现表明，飞秒激光脉冲辐照诱导的体积纳米光栅的形成是以类似于表面纳米涟漪形成的机制开始的。
2014-11-10 physics.optics
2D-Material-Assisted Bistable Switching of Gap Plasmons Disclosed By Femtosecond Pulse Scattering Spectra
用飞秒激光泵浦镜上纳米球等离子体天线，每个天线在间隙中具有单层石墨烯或MoS2片。实验观察到散射线宽和峰值强度随激光功率变化趋势的突变。动态等离子体激元演化的理论模型将这种转向归因于两个等离子体激元态之间的转换，四波混频效率的通用转换阈值约为0.14%。这种双稳态是由非线性隙电流到隙等离子体激元的强反馈以及四阶和高阶波混频的参与引起的。这项工作揭示了一种途径，使能源效率的非线性等离子体元件。
2020-12-23 physics.optics
Highly ordered LIPSS on Au thin film for plasmonic sensing fabricated by double femtosecond pulses
提出双飞秒脉冲技术，在薄金膜上单步制备大面积高度有序LIPSS，实现超窄表面晶格共振，为低成本生物传感等应用提供新途径。
2025-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Influence of Antireflection Si coatings on the Damage Threshold of fused silica upon irradiation with Mid-IR femtosecond laser pulses
本研究探究不同厚度Si增透膜对中红外飞秒脉冲辐照下熔融石英损伤阈值的影响，发现Si/SiO₂结构的反射、透射特性具厚度依赖性，可用于调节基底损伤阈值，为中红外增透涂层设计提供新路径。
2023-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Femtosecond nonlinear ultrasonics in gold probed with ultrashort surface plasmons
由超快时间尺度上的晶格振动引起的基本相互作用对于现代纳米科学和技术变得越来越重要。在太赫兹频率范围内和整个布里渊区的声学声子的物理性质的实验访问是至关重要的理解电和热传输固体及其化合物。在这里，我们报告的产生和非线性传播的巨型（1%）声应变脉冲的混合金/钴双层结构探测超快表面等离子体干涉。这种新技术允许任意超快声学瞬态的明确表征。在晶体金层中传播距离为100 nm之后，巨大的声脉冲已经经历了实质性的非线性整形。与Korteveg-de Vries模型的良好一致性表明，未来在室温下金属中纳米尺度的定量非线性飞秒太赫兹超声。
2012-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Formation of in-volume nanogratings with sub-100 nm periods in glass by femtosecond laser irradiation
本研究通过实验观测飞秒激光诱导玻璃内亚100nm周期纳米光栅的形貌演化，提出散射光相长干涉使周期减半的形成机制，可解释超出纳米等离子体模型预测的光栅周期现象。
2015-06-02 physics.optics
Controllable Femtosecond Laser-Induced Dewetting for Plasmonic Applications
金属薄膜的去湿处理是制备等离子体功能纳米结构最常用的方法之一。然而，简单的热致去湿不允许在没有附加的光刻工艺步骤的情况下控制纳米结构的有序度。在这里，我们提出了一种新的方法，通过可控的飞秒激光诱导去湿光刻和等离子体纳米结构的大规模制造。该方法是基于飞秒激光表面图案化的薄膜，然后由纳米级流体动力学不稳定性，这被发现是非常可控的特定照射条件下。通过改变激光照射参数和薄膜厚度，实现了对纳米结构有序度的控制。这使我们能够利用该方法进行广泛的应用：共振光吸收和散射，传感和薄膜太阳能电池的潜在改进。
2015-12-10 physics.optics
Rippled area formed by surface plasmon polaritons upon femtosecond laser double-pulse irradiation of silicon: the role of carrier generation and relaxation processes
本文通过数值模拟研究飞秒双脉冲照射硅时载流子产生与弛豫对表面波纹形成的影响，定量解释了LSFL面积随脉冲延迟下降的两个时间常数。
2013-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics physics.plasm-ph
Femtosecond pulse with THz repetition frequency based on strong coupling between quantum emitters and a plasmonic resonator
纳米级脉冲光在纳米集成光学中是非常需要的。在这篇文章中，我们通过量子发射体（QE）和等离子体共振器之间的强耦合获得了具有太赫兹重复频率的飞秒脉冲。我们的结构包括一个V型槽（VG）等离子体共振器和一个纳米线嵌入两个能级量子阱。通过半经典理论和数值模拟研究了入射光强和量子效率数密度对该混合系统传输响应的影响。研究发现，传输响应可以调制成脉冲形式。其原因是强耦合导致纳米线的输出功率表现为振荡形式，振荡的输出功率又导致谐振器中的场幅度随时间振荡。在纳米线中的等离子体谐振器和量子阱之间形成反馈系统。这为在等离子体激元系统中利用连续波输入产生重复频率为1000 MHz的窄脉冲激光提供了一种新的方法，在产生纳米尺度的光时钟信号方面具有潜在的应用价值。
2017-12-11 physics.optics
Hot ion generation from nanostructured surfaces under intense, femtosecond irradiation
我们提出了纳米结构表面对来自强（5-36 Petwatt per sq.cm）飞秒激光产生的等离子体的离子和电子的发射的影响。从光学抛光的铜靶涂覆有铜纳米颗粒（CuNP）的电子被观察到比那些未涂覆的抛光靶热。在14-74 keV范围内的离子，观察到近两倍的增强，而离子产率在74-2000 keV范围内减少了2倍。使用大面积法拉第杯测量的总离子产率是更多的从铜NP目标比抛光铜目标，表明由于表面调制离子束发散增加。
2006-10-17 physics.optics physics.plasm-ph
Mode surgery of LN micro-resonator by femtosecond laser irradiation
铌酸锂（LN）微谐振器是光子集成电路中的关键器件。观察到一个有趣的现象，即特定模式的谐振腔的品质因数可以进一步提高飞秒激光照射。高重复率激光脉冲通过在表面上形成缺陷而散射到腔中，并且被限制在边缘中。然后，局部耦合激光精炼过程将修复外围的晶格无序和微小缺陷。测量模式的固有品质因数可以从2.17 $\times$ 10 $^5$提升到1.84 $\times$ 10 $^6$，指示一个数量级的改进。这种高度可控的方法在提高集成谐振腔的质量方面有其独特的优势，为LN光子集成电路的单元件工程开辟了新的前景。
2018-08-22 physics.app-ph physics.optics
Hybrid Stimulated Raman Scattering -- Two Plasmon Decay Instability and 3/2 Harmonic in Steep-Gradient Femtosecond Plasmas
混合受激拉曼散射-两个等离子体振子衰变不稳定性已显示在非常强的飞秒倾斜入射$p$偏振激光脉冲（强度$10^{17}-5\cdot10^{19}$ W/cm $^2$）与接近四分之一临界表面的陡梯度（$L\sim λ$）等离子体相互作用时（即在现代实验的典型条件内）对等离子体波激发和能量吸收起主导作用。等离子体激元被激发为两个波包，被限制在该表面附近，沿其法线具有非常宽的$\approx ω_0/c$空间谱。因此，3/2谐波产生的相位匹配条件立即满足，并包括来自等离子体波的高次谐波的新机制。后一种机制已被实验证明，观察一个额外的3/2谐波光束。
2020-06-29 physics.optics physics.plasm-ph
The impact of the substrate on the opto-thermal response of thin metallic targets following irradiation with femtosecond laser pulses
飞秒脉冲激光由于其能够在微米和纳米尺度上制作精确图案的能力，在过去的几十年中得到了广泛的应用。有效材料加工的一个关键问题是确定实验装置中使用的激光参数。尽管已经进行了系统的调查，以突出每个参数独立的影响，很少有人注意到被照射的固体被放置在其上的基板材料的作用。在这项工作中，强调了基板的影响的各种厚度的膜，这表明，基板的光学和热物理性质的影响的热指纹上的照射膜，而表现出的影响是在较小的膜尺寸较高。两种代表性的材料，硅和熔融石英已被选为典型的基板薄膜的不同的光学和热物理行为（金和镍）和热响应和损伤阈值进行评估的辐照固体。衬底的显著影响旨在为基于激光的制造装置和加工方案的新的和更优化的设计铺平道路。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Visible luminescence from hydrogenated amorphous silicon modified by femtosecond laser radiation
利用飞秒激光辐照氢化非晶硅（a-Si：H）薄膜，在空气中制备了SiO2/SiO2/SiO2纳米晶复合材料，并观察到了可见光发射。光致发光起源于硅微晶与SiO2基体界面处的缺陷态。该方法可用于制备发光层以提高a-Si：H太阳电池的能量转换。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coherent Plasmonic Absorption in the Femtosecond Regime
电磁能量通过吸收的耗散是一个基本过程，它支撑着从光子学到摄影、分析光谱学、光合作用和人类视觉的现象。吸收也是取决于光学照射的持续时间的动态过程。在这里，我们报告的共振等离子体吸收的纳米结构的超材料和非结构化的金膜在不同的光脉冲持续时间的非共振吸收。通过研究行波和驻波中的吸收，我们观察到11 fs的等离子体弛豫时间作为特征跃迁时间。超材料作为一个分束器，对于较短的脉冲具有低吸收，而对于较长的脉冲则是一个很好的吸收体。吸收的瞬态性质使相干控制的全光开关器件的带宽限制在~90 THz，这仍然比其他领先的开关技术快1000倍。
2022-09-10 physics.optics
Correlated emission of X-ray and sound from water film irradiated by femtosecond laser pulses
在飞秒激光（35 fs，800 nm，1 kHz）单脉冲和双脉冲强辐射下，利用盖革计数器和传声器同时测量了空气中薄水膜的硬X射线和可听声（10 Hz-20 kHz）。在单脉冲辐照下，通过改变水膜位置沿激光入射方向（Z轴）的变化，X射线和声波的发射轮廓显示出相同的峰值位置，但声波的发射（FWHM为403μm）比X射线（37μm）宽。在时间延迟为0 ps和4.6 ns的双脉冲照射条件下，清楚地观察到声信号强度与X射线强度增强相关联地增强。增强可以被分配到激光烧蚀动力学，如预等离子体的形成和瞬态表面粗糙度的形成诱导的预脉冲照射。对于具有时间延迟的双脉冲照射下的声信号，观察到对激光焦点处的预脉冲照射位置的弱依赖性。这与长击穿细丝的形成一致，这使得麦克风检测的位置不太敏感。
2019-02-13 physics.app-ph physics.optics
Chromatic annuli formation and sample oxidation on copper thin films by femtosecond laser
我们报告了在环境空气和液态水中用高重复率飞秒激光脉冲（1040 nm，50 MHz）照射铜薄膜的实验研究。我们观察到一个新的，显着的现象，彩色氧化铜（氧化铜和氧化亚铜）环的产生。利用显微拉曼光谱、光学显微镜和扫描电子显微镜研究了彩色氧化铜环的特征。在水中照射的情况下，很少调查的浸泡时间的影响，照射后，与固定数量的脉冲，进行了分析，并观察到一个有趣的依赖性的颜色的彩色环上的浸泡时间。这一显着的行为是通过提出一个解释方案来解释的过程中涉及的各种过程。我们的实验结果表明，氧化亚铜纳米粒子（约20 nm的大小）和氧化亚铜纳米立方体（纳米立方体的边缘约30，60 nm）具有极细的尺寸可以有效地产生利用高重复率的激光辅助氧化。
2015-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Raman spectroscopic characterization of crater walls formed upon single-shot high energy femtosecond laser irradiation of dimethacrylate polymer doped with plasmonic gold nanorods
该研究通过拉曼光谱分析单发飞秒激光在掺金纳米棒聚合物中形成的弹坑壁，发现新的C–D/N–D振动峰，并推测其源于等离子体增强强激光场诱导的核反应。
2024-02-28 physics.optics physics.plasm-ph
Coherent Field Emission Upon Ultrafast Laser Irradiation of the Tip Plasmon
University of Nevada, Reno（内华达大学里诺分校）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
研究通过超快激光照射银尖端，揭示了多光子吸收与场发射的相干机制及其非局域光-物质相互作用。
2025-12-08 physics.optics
Application of a two-temperature model for the investigation of the periodic structure formation on Si surface in femtosecond laser interaction
我们考虑的情况下，表面照射少量的飞秒激光导致表面波纹的形成。为了解释这种效应，我们提出了一个数值模型，占以下过程：（i）与电磁表面波在硅样品上传播的激光照射的干扰;（ii）自由载流子的形成和激光能量吸收;（iii）能量弛豫和电子-声子耦合。我们进行数值计算，考虑到与激光的表面波的干扰，并提出所获得的模拟结果，以解释实验观察到的图案的形成机制。
2011-10-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics physics.plasm-ph
Photoluminescence of Femtosecond Laser-irradiated Silicon Carbide
RPTU University Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道莱布尼茨技术大学）；Universität des Saarlandes（萨尔兰州立大学）；Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)（卢森堡科学与技术研究所）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Institut für Oberflächen- und Schichttechnik GmbH（表面与薄膜技术研究所有限公司）
研究飞秒激光照射对碳化硅表面改性和光致发光的影响，探讨其在量子技术中的应用潜力。
2026-03-30 cond-mat.mtrl-sci 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
Micro-Structuring, Ablation and Defect Generation in Graphene with Femtosecond Pulses
飞秒微加工提供了一种无接触和无掩模的材料图案化技术。利用超快激光照射，可以通过材料烧蚀或缺陷引入来诱导对单层石墨烯的性质的永久修改。研究了多个飞秒脉冲与单层石墨烯的相互作用，并报道了15秒照射时间的低激光烧蚀阈值~9.2 mJ/cm 2。清洁烧蚀的结构产生在这样的多脉冲照射配置在低脉冲能量作为一个有吸引力的替代烧蚀与单飞秒，高能量脉冲。对于完全烧蚀的石墨烯孔，从烧蚀边缘延伸约2 μ m的径向对称区域的特征在于强缺陷生成。点缺陷之间的平均距离下降到~58 nm的推导和拉曼光谱意味着，总体上有很强的相似性，无定形结构。对于约75%的烧蚀阈值的注量值，报告了具有低至~48 nm平均缺陷长度的缺陷产生的改性，同时保持底层石墨烯结构。因此，取决于激光器参数选择，相同的激光器配置可用于烧蚀石墨烯或主要引入缺陷态。所提出的研究结果为飞秒诱导的石墨烯结构修饰提供了有趣的见解，这些结构修饰可以在微米和纳米尺度上提高单层材料的精确烧蚀和图案化。此外，这对于石墨烯或基于碳的器件制造以及传感器和晶体管应用是有吸引力的，其中需要不同载流子浓度和不同电、光学或物理性质的区域。
2019-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantum micro-nano devices fabricated in diamond by femtosecond laser and ion irradiation
金刚石由于其光学活性的氮空位中心（NV）而引起了人们对量子技术平台的极大兴趣。NV的基态自旋可以光学读出，即使在环境温度下也表现出约1 ms的长自旋相干时间。此外，NV的能级对外部场敏感。这些性质使得NVs作为基于电子自旋的高效纳米级分辨率传感和量子信息系统的可扩展平台而具有吸引力。金刚石光子学增强了与纳米粒子的光学相互作用，这对量子传感和信息都是有益的。金刚石由于其出色的生物相容性以及由NVs提供的传感功能，对于微流体应用也具有吸引力。然而，在金刚石中制造光子学、纳米粒子和微流体仍然是一个重大挑战。在这份报告中，离子辐照和飞秒激光写入，两个有前途的金刚石基量子技术器件的制造方法提供了一个概述。介绍了这两种技术的独特性能，并报道了在金刚石中制备色心、光波导和微流体的最重要的结果，重点是面向未来高性能量子传感器和量子信息系统的集成器件
2020-04-16 physics.app-ph physics.optics
Time Response Dynamics of Plasmon Excitation in Cobalt Nanoparticles on Glass Substrate
利用飞秒激光脉冲，利用超快泵浦-探测透射光谱技术测量了镶嵌在玻璃衬底上的钴纳米颗粒中电子的弛豫时间。我们发现，等离子体激元激发是不均匀加宽的快速激发时间为23 fs。等离子体弛豫时间为97 fs。实验中使用的飞秒激光脉冲来自钛宝石谐振腔，该谐振腔采用基于非线性克尔效应的自锁模机制。获得了重复频率为103.52MHz、脉宽为64.5fs、中心波长为810 nm的脉冲。
2013-07-09 physics.optics
Hybrid Femtosecond Laser and Ion-Implantation Processing for Controlled, Deep, High-Efficiency Ablation in Fused Silica
Instituto de Optica Daza de Valdes (IO), CSIC（西班牙科学研究中心光学研究所）；HiLASE Centre, FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所 HiLASE 中心）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Centro de Microanálisis de Materiales (CMAM), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学材料微分析中心）；FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
通过结合金离子注入与飞秒激光处理，实现熔融石英的可控深度高效率消融，用于制造高质量光学元件。
2026-02-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Femtosecond laser carbonization of polystyrene
本研究通过多脉冲飞秒激光辐照聚苯乙烯微球及衬底，利用微球聚焦产生的高峰值强度引发多光子吸收与碳化，制备出含碳晶纳米结构的宽带激发依赖发光碳纳米材料。
2024-12-09 physics.app-ph physics.optics
Collision quenching in the ultrafast dynamics of plasmonic materials
我们探讨了等离子体激元材料的非线性响应的超短脉冲的电磁辐射的持续时间为几个飞秒和高峰值强度。通过发展电子碰撞的Fokker-Planck-Landau理论，我们解析地求解了碰撞积分，并导出了一组新的流体动力学方程，该方程描述了超短时间尺度下的等离子体动力学。而在小的光强度的限制，我们恢复了良好建立的Drude模型的等离子体，在高强度的限制，我们观察到非线性淬火的碰撞诱导阻尼导致吸收饱和。我们的研究结果提供了一个一般的背景，以了解电子动力学在等离子体材料与有前途的光子应用在操纵等离子体波减少吸收在飞秒时间尺度。
2018-08-10 physics.optics
Mechanistic Insights into Nonthermal Ablation of Copper Nanoparticles under Femtosecond Laser Irradiation
本文研究飞秒激光辐照下铜纳米颗粒的烧蚀机制，通过实验与双温模型分析，证明热电子爆炸而非库仑爆炸是主导路径，并提出降低热电子温度可抑制烧蚀、扩大烧结窗口。
2025-07-23 physics.optics
Ripple formation on silver after irradiation with radially polarized ultrashort-pulsed lasers
本文报道了在亚烧蚀条件下，圆柱偏振飞秒激光照射银（Ag）引起的不均匀吸收所引起的形貌效应。对表面等离子体激元激发在自生周期性波纹结构产生中的作用的理论预测进行了评估。此外，结合流体动力学和热弹性模型来考虑与温度相关的晶格运动的影响，在激光束的条件下，足以产生材料熔化。通过调制光束偏振来控制形态变化的大小的能力旨在提供用于控制和优化激光微加工的结果的系统方法。
2017-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Near-field enhanced optical tweezers utilizing femtosecond-laser nanostructured substrates
我们目前的实验证据等离子体增强的光镊，聚苯乙烯珠在去离子水附近的金属涂层的纳米结构。光镊使用连续波（CW）近红外激光器工作。我们采用了Cu/Au双层，显着提高了由捕获激光束所产生的热量的耗散，并避免从热对流中脱陷。我们调查的光学捕获力的改善，有效的捕获品质因数，并观察到指数距离依赖的捕获力从纳米结构，预期从倏逝等离子体场。
2015-11-18 physics.optics
Plasmonic crystals for ultrafast nanophotonics: Optical switching of surface plasmon polaritons
我们证明，表面等离子体激元的色散在周期性穿孔的金膜可以有效地操纵飞秒激光脉冲的波长远离本征共振的金。使用时间和频率分辨的泵浦探测技术，我们观察到移动的等离子体极化激元共振的响应时间从200到800 fs取决于探测光子的能量，通过它，我们获得了全面的洞察电子动力学在金。我们发现，在0.5 mJ/cm ^2的中等泵浦能量密度下，光学光谱中的伍德异常在差分透射和反射中提供了显著的共振，其幅度高达3%。
2011-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic photothermal response of a phantom embedded with gold nanorod aggregates on broadband near-infrared irradiation
较长的近红外波长在生物组织中提供更好的穿透深度，因此这些对于等离子体光热癌症治疗是有用的。在用于此类应用的纳米颗粒的上下文中，可以针对更长的NIR波长来调谐吸收。然而，在增加纳米颗粒的尺寸时，散射增强，因此不适用于等离子体治疗。因此，为了克服这个问题，合成了不同类型的小金纳米棒并将其转化为稳定的聚集体，以将等离子体共振波长红移到更长的近红外波长。将金纳米棒聚集体嵌入琼脂糖凝胶模型中，模拟肿瘤组织样结构。使用宽带近红外线光源通过制备的体模测量光热响应。结果表明，即使在极稀浓度的金纳米棒中，聚集后的光热产热也可以增加，并且还提供更深的热能渗透。观察到的光热响应也通过数值模拟进行了验证。目前的研究表明，通过增加等离子体耦合，减少聚集体的第二生物治疗窗口中等离子体共振位移的失配问题，而不增加单个纳米颗粒的尺寸，可以获得更好的性能。聚集体通过红移吸收共振波长在更深的组织处提供更好的光穿透，这对于等离子体光热癌症治疗是有用的。
2023-03-20 physics.app-ph physics.optics
Sub-40nm Nanogratings Self-Organized in PVP-based Polymer Composite Film by Photoexcitation and Two Sequent Splitting under Femtosecond Laser Irradiation
激光诱导周期性表面结构（LIPSS）由于其广泛的应用而受到广泛的关注。不同材料的组合允许更大的自由度来定制它们的功能并实现在均质材料中不可能实现的响应。利用飞秒（fs）激光照射Fe掺杂的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）复合膜，可以在表面以极高的效率自组织出周期小至35.0（$\pm$ 2.0）nm的高度规则的超细纳米光栅（U-纳米光栅）。U纳米光栅的周期可以通过改变激光束的扫描速度（沉积能量）和复合膜的厚度来控制。基于实验、理论和模拟结果，我们提出了一个两步形成机制：复合膜激发和两次光栅分裂。该复合膜的高光敏性和低玻璃化转变温度有利于超细纳米结构的制备。所提出的复合材料设计方法和制备工艺不仅可以为获得高度规则的U纳米光栅提供策略，而且还可以为探索极端条件下超短脉冲与物质之间的相互作用物理提供平台。
2022-03-15 physics.app-ph physics.optics
Control of optical properties of hybrid materials with chirped femtosecond laser pulses under strong coupling conditions
啁啾飞秒激光脉冲与混合材料的相互作用-等离子体激元维持结构和共振分子组成的材料-使用耦合麦克斯韦-布洛赫方程的自洽模型仔细检查。以周期性正弦光栅为例，研究了这种系统的光学特性。结果表明，在强耦合条件下，可以控制光传输使用啁啾脉冲在时空的方式。控制的时间起源依赖于在时间上非对称的啁啾，而空间控制是通过由于等离子体共振而引起的电磁能量的空间定位来实现的。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transverse writing of three-dimensional tubular optical waveguides in glass with slit-shaped femtosecond laser beams
本文报道了基于横向飞秒激光直写技术在ZBLAN玻璃中制备埋管光波导的研究。用聚焦飞秒激光脉冲照射ZBLAN，导致改性区域的折射率降低。利用飞秒激光脉冲狭缝成形包层的方法，在包层的四个侧面形成了变模区的管状光波导，保证了单模波导的模场尺寸小至~ 4 μm。
2016-05-11 physics.optics
Femtosecond all-optical polarization manipulation of harmonic generation in an anisotropic strongly coupled plasmon-epsilon-near-zero metasurface
Key Laboratory for Physical Electronics and Devices of the Ministry of Education and Shaanxi Key Lab of Information Photonic Technique, School of Electronic Science and Engineering, Xi’an Jiaotong University（教育部光电技术与器件重点实验室、陕西省信息光子技术重点实验室，西安交通大学电子科学与工程学院）
该研究利用ITO薄膜与等离子体共振的强耦合瞬态非线性，实现了紫外至可见光的飞秒偏振操控，同时完成THG与SHG的偏振旋转，为高速偏振光子学提供新范式。
2026-10-15 physics.app-ph physics.optics
Control of the damage threshold of Si via a SiO2 coating upon irradiation with Mid-IR femtosecond laser pulses
本文建立理论模型研究中红外飞秒脉冲激发 SiO2/Si 两层结构，证明通过调节 SiO2 膜厚可控制硅的超快响应与损伤阈值，且阈值最高可降低27%。
2024-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Nanoscale local modification of PMMA refractive index by tip-enhanced femtosecond pulsed laser irradiation
本文提出利用金属化针尖增强飞秒激光在 PMMA 表面实现横向尺寸小于 200 nm、脉冲能量低于 0.5 nJ 的折射率局域改性，精度和能量效率均显著优于现有技术，并有望用于光子晶体与表面波导制备。
2022-11-11 physics.optics
Polarization-insensitive space-selective etching in fused silica induced by picosecond laser irradiation
众所周知，当用聚焦的飞秒激光束照射熔融石英时，可以实现空间选择性化学蚀刻。蚀刻速率敏感地取决于激光的偏振。令人惊讶的是，我们观察到，通过啁啾的傅里叶变换限制的飞秒激光脉冲皮秒脉冲，蚀刻速率的偏振依赖性消失，而仍然可以保持有效的蚀刻速率。用扫描电子显微镜观察发现，啁啾脉冲可以在辐照区域中诱导互连的纳米裂纹，这有助于有效地将蚀刻剂引入到微通道中。报道的技术对于三维（3D）微流体系统的制造和基于玻璃的3D打印非常有用。
2018-12-27 physics.app-ph physics.optics
Formation of femtosecond laser induced surface structures on silicon : insights from numerical modeling and single pulse experiments
利用飞秒激光多次辐照硅靶，在硅表面形成激光诱导周期性表面结构（LIPSS）。在本文中，我们集中和讨论的表面等离子体激元机制的瞬态相位匹配条件的分析的基础上，单脉冲的实验和数值模拟。两个制度的波纹形成机制，在低数量的镜头被确定和详细说明。数值计算结果与实验结果的相关性良好。
2011-10-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Spatiotemporal control of surface plasmon polariton wave packets with nanocavities
通过原子和材料共振的方式调制光学指数为控制自然和人工制造的材料中的光传播提供了基础。此外，最近在超短激光脉冲的时空耦合调谐方面的进展已经使得对光的群速度的几乎任意控制成为可能。在这里，使用飞秒时间分辨显微镜和数值计算，我们调查的时空动力学的表面等离子体激元波包（SPP WP）与等离子体纳米腔相互作用。该纳米腔由金属-绝缘体-金属多层膜组成，其功能为亚波长元原子，具有可调谐的离散本征模。当啁啾诱导的飞秒SPP WP入射到纳米腔上时，只有与谐振能量匹配的光谱分量被透射。这种光谱削波效应伴随着WP的空间移位。通过控制谐振能量或啁啾，可以在正方向或负方向上调节偏移。如果这种空间位移被视为纳米腔中的表观群速度的调制，则调制的范围包括超光速、亚光速和负群速度。
2021-03-12 physics.optics
Mechanism for self-formation of periodic structures on a plastic polymer surface using a nanosecond and femtosecond laser pulses
在正常照射下，193 nm的高紫外激光剂量在聚烯丙基二甘醇碳酸酯PADC（CR 39）上诱导凹槽。空间周期表现出几乎不变的方位角和极角表示松散的依赖于入射角，但LIPSS（激光诱导的周期性表面结构）总是平行于入射光束的P偏振分量。解释LIPSS形成的最常见方法与Sipe理论有关，该理论不能解释所有观察到的现象，特别是周期性大于激光波长的LIPSS。实际上，LIPSS是一种基于表面波纹、声调制和激光烧蚀等多参数的机理。在对CR-39聚合物的实验中，激光辐照在聚合物表面产生了一个非常微小的单体混合物熔融层，由于聚合物表面的解聚作用，毛细管波似乎是沟槽形成的原因。
2015-09-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
All-optical control in metal nanocomposites due to a reversible transition between the local-field-enhancement and a local-field-depression upon irradiation by ultrashort control-pulses of light
基于金属纳米颗粒的本征三阶非线性响应，对金属纳米复合材料的非微扰有效非线性响应进行了理论研究。金属纳米颗粒具有很大的三阶非线性极化率，在超短脉冲光的照射下，具有足够高的峰值强度和中等的注量，可以在金属纳米颗粒中产生局域场抑制和饱和等离子体漂白。如果控制脉冲开启，则金属纳米复合材料可以表现得像电介质，这是由于局部场抑制，而如果控制脉冲关闭，则金属纳米复合材料可以表现得像金属，这是由于等离子体共振处的局部场增强。这种现象可以应用于金属纳米复合材料中的光的超快和遥控。
2014-04-29 physics.optics
Silicon formation in bulk silica through femtosecond laser engraving
由飞秒激光束的受控照射引起的非线性吸收现象可用于定制大部分衬底内的材料性质。该技术最成功的应用之一是能够在单个衬底上制造集成光学、机械或流体处理功能的三维微型器件。在这种情况下，无定形SiO2是研究最广泛的材料。在这里，我们表明，短（50 fs）飞秒脉冲诱导分离的Si和O离子在SiO2衬底，导致形成微晶，我们确定为纯晶相的Si。有趣的是，这种多态相变发生在没有激光诱导的限制微爆炸和中等数值孔径。这些发现不仅揭示了与材料转变及其后续性质相关的关键机制，而且为开发嵌入纯二氧化硅相中的三维富硅结构铺平了道路，最终导致用于制造三维微器件的新的破坏性方法。例如，人们可以想象二氧化硅基质衬底，其中使用飞秒激光直接写入任意三维硅基组件，而不是通过组装来自不同衬底的组件或使用多个处理步骤。
2018-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmon enhanced optical tweezers with gold-coated black silicon
等离子体光镊是一种普遍存在的工具，用于在低光子通量下精确操纵纳米颗粒和生物分子，而飞秒激光光镊可以探测被捕获物质的非线性光学性质，并应用于生物诊断。为了在实际应用中采用等离子体光镊，必须在不影响捕获效率的情况下开发大规模的制造工艺。在这里，我们开发了一种新的平台，连续波（CW）和飞秒等离子体光镊，基于镀金的黑硅。与传统的光刻方法相比，该制造方法依赖于简单的、单步的、无掩模的桌面激光处理水中的硅，这有利于可扩展性。镀金黑硅支持可重复的捕获效率，可与迄今为止报道的最高效率相媲美。从更基本的方面来看，等离子体激元介导的效率增强是共振效应，并且因此取决于捕获光束的波长。令人惊讶的是，等离子体增强的捕获效率的波长表征已经回避了文献。在这里，我们利用记录的捕获效率的可重复性，提供的镀金的黑硅平台，并执行的捕获过程的波长相关的表征，揭示了共振特性的捕获效率最大值。镀金黑硅是一个有前途的大规模并行捕获应用平台，将扩大纳米工程，生物学和集体生物光子效应研究中的光学操纵范围。
2016-06-27 physics.optics
Plasmonic Spin-Hall Effect of propagating Surface Plasmon Polaritons in Ni$_{80}$Fe$_{20}$ microstructures
银和金微结构表面等离子体激元的光激发和成形是近年来等离子体激元自旋霍尔效应的重要发现。银由于其异常低的等离子体频率和弱阻尼而通常是选择的材料，但铁磁金属的类似观察结果尚未报道。在这项工作中，我们报告了在Ni $_{80}$ Fe $_{20}$微结构上传播SPPs的光电子发射电子显微镜（PEEM）成像结合可调谐飞秒激光系统在MHz的重复率。阈值PEEM中的圆二向色性（CD）图像显示出清晰的边缘诱导SPP，其具有亚微米波长和约3.5 $μ$ m的传播长度。的干涉图案，以及所观察到的条纹场的光学自旋角动量的耦合的分析揭示专属倏逝波的传播特性和等离子体自旋霍尔效应的存在。我们的工作提供了直接的证据，许多材料具有高等离子体频率允许激发和观察传播SPP在电介质/金属界面通过CD PEEM成像，使磁等离子体调查常见的铁磁体纳米长度和飞秒时间尺度。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Integration of an optical fiber taper with an optical microresonator fabricated in glass by femtosecond laser 3D micromachining
本文报道了一种高品质因数的微环谐振器的研制。例如，在临界耦合条件下测量的Q因子为约3.24x10^6），使用飞秒激光三维（3D）微加工。光耦合进和出的微谐振器已经实现了可靠地组装与微环的光纤锥。通过使用CO2激光照射将光纤锥焊接到微环的侧壁上来实现光纤锥到微环的组装。集成微谐振器在空气中测量时保持3.21x10^5的高Q因子。
2014-02-06 physics.optics
Controlled spatiotemporal excitation of metal nanoparticles with femtosecond pulses
我们讨论了飞秒脉冲与银纳米线和纳米颗粒相互作用的时域有限差分模拟。我们展示了如何在金属表面附近的局部热点可以产生和控制的时空方式。通过使脉冲啁啾使得有效频率随着时间经过与纳米结构的不同空间区域相关联的表面等离子体共振而使得控制成为可能。这种纳米结构对啁啾脉冲的响应可以提供一种编码或解码光学信号的新方法。
2004-06-08 physics.comp-ph physics.optics
Tuning the period of femtosecond laser induced surface structures in steel: from angled incidence to quill writing
在一定条件下，金属表面暴露于多个超短激光脉冲导致形成定义明确的周期性表面结构。我们展示了如何通过控制材料中触发的复杂相互作用机制，在很宽的范围内调整钢中这种结构的周期。在影响诱导结构的性质的不同照射参数中，激光束的入射角占据突出的作用。我们提出了一个实验和理论研究的角度依赖于钢照射时，与激光脉冲的持续时间为120 fs和800 nm的波长，同时以恒定的速度移动样品。我们的研究结果可以分为两个部分。首先，我们观察到两个不同的波纹周期在钢表面的空间共存，都具有反向缩放角度增加，这是有关的前向和后向传播的表面等离子体激元。为了理解潜在的物理现象，我们扩展了最近开发的模型，考虑到吸收金属（介电函数的大虚部）的情况下的表面粗糙度的定量特性，并获得了良好的匹配与实验观察到的角度依赖性。作为第二个重要的发现，我们观察到的羽毛笔书写效果，也称为非互易性的写作，在一个显着的变化的纹波周期后，扭转样品的运动方向的形式。到目前为止，这种显着的现象只在电介质材料中观察到，我们的工作也强调了它在激光表面处理中的重要性。我们属性的对称性破缺的起源静态多脉冲照射后引起的非对称的微米和纳米级的粗糙度，导致耦合表面等离子体激元的波矢量的非对称修改。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph 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
Metamaterial-based polarization control plate for producing incoherent laser irradiation
我们提出了一种基于超材料的随机偏振控制板，通过利用超材料的局部偏振操纵光束传输的能力，通过调整其局部几何形状来产生非相干激光照射。作为原理证明，我们在一个简单的光学系统中，使用一个典型的L形等离子体超材料与局部变化的几何形状，从所需的偏振分布，可以得到这个想法的数值。计算结果表明，该方案能有效地抑制散斑衬度，提高辐照均匀性，有望满足日益增长的非相干激光辐照要求。
2012-07-07 physics.optics
Enhancement of ultrafast electron photoemission from metallic nano antennas excited by a femtosecond laser pulse
我们已经证明了第一次，在铝表面上的纳米天线（中心纳米尖端内的亚微米坑）的阵列，制造使用特定的双脉冲飞秒激光照射方案，结果在28倍的增强的非线性（三光子）电子光电发射产率，由第三个强烈的红外飞秒激光脉冲驱动。支持的数值电动力学模型表明，电子发射增加，而不是由于一个更大的有效铝表面，但由于瞬间局部电磁场增强附近的纳米天线，由尖端的避雷针效应和作为微反射器和环形边缘作为等离子体透镜的凹坑的聚焦效应。
2013-12-20 physics.optics
