Imaging of plasmonic modes of silver nanoparticles using high-resolution cathodoluminescence spectroscopy
在扫描电子显微镜装置中对银纳米颗粒进行阴极发光光谱。出现在可见光范围内的硅衬底上制造的粒子的峰示出到达从激发的平面外的本征模的电子束。单色发射图已经被示出为在小于25nm的长度尺度上解决共振等离子体激元模式的空间场变化。对光激发和电子激发两种情况进行了时域差分数值模拟。在电子激发下的辐射发射的结果表明，与实验符合得很好。给出了诱导场的完整矢量描述，补充了实验结果。
2009-06-05 physics.optics
Plasmonic abilities of gold and silver spherical nanoantennas in terms of size dependent multipolar resonance frequencies and plasmon damping rates
球形等离子体纳米天线的吸收和发射光学性质的多极表面等离子体激元（SP）的尺寸依赖的谐振频率和阻尼率方面进行了描述。我们提供的等离子体激元的大小特性的金和银的球形粒子的大尺寸的延迟制度，其中等离子体激元辐射阻尼是显着的。我们强调的辐射阻尼的作用相比，能量耗散阻尼形成的等离子体粒子的接收和发射性能。两者的大小依赖性：多极SP谐振频率和相应的阻尼率可以是为给定应用定制等离子体纳米天线特性的方便工具。这样的特性使得能够控制等离子体纳米天线的操作频率，并且将操作范围从光谱宽改变为光谱窄，反之亦然。也可以在粒子接收（增强吸收）和发射（增强散射）能力之间切换。改变观察的偏振几何形状，可以有效地将偶极子和四极等离子体激元辐射与对散射光的所有非等离子体激元贡献分离。关键词：表面等离子体共振，等离子体阻尼率，多极等离子体
2011-04-04 physics.optics
Quantum-Spillover-Enhanced Surface-Plasmonic Absorption at the Interface of Silver and High-Index Dielectrics
我们证明了一个意想不到的强大的表面等离子体吸收的界面处的银和高指数的电子和光子光谱的基础上。测量的吸收带宽和强度与经典理论有很大的偏差。我们的密度泛函计算很好地预测了这种现象的发生。结果表明，由于在这样的界面处的低金属-介电功函数，传导电子可以显示出剧烈的量子溢出，导致界面电子-空穴对的产生主导表面等离子体的衰减。这一发现对于理解和设计利用贵金属和高折射率金属的量子纳米等离子体器件具有根本的重要性。
2015-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electrically Controlled Plasmonic Lasing Resonances with Silver Nanoparticles Embedded in Amplifying Nematic Liquid Crystals
我们研究了银纳米粒子在染料掺杂的液晶中的电控相干随机激光，记录了与外电场相关的发射强度和频率分裂。提出了一个修正的速率方程模型来解释所观察到的相干激光，这是由Ag粒子的等离子体激元-极化激元近场引起的激光染料分子的布居数反转和激光模的光学能量密度的双重增强的表现。激光共振在弱外加场中的显著猝灭是由于NLC主体的不规则指向矢波动引起的动态光散射，其洗掉了不同粒子palsmon-polariton场之间的相干干涉。这提供了一个证据，以支持目前的激光共振是非常敏感的主介质中的介电扰动，因此可能与一些耦合的金属纳米粒子的等离子体振荡。
2014-05-05 physics.optics
Extending the Propagation Distance of a Silver Nanowire Plasmonic Waveguide with a Dielectric Multilayer Substrate
化学合成的银纳米线被证明是一种有效的等离子体波导结构，但其高的传输损耗限制了其广泛的应用。在这里，我们证明了沿银NW的等离子体激元的传播距离可以延长，如果银NW放置在含有光子带隙的电介质多层基板上，但不放置在常用的玻璃基板上。在630 nm波长下，即使银纳米线直径为90 nm，其传输距离也可达到16 μ m。实验和模拟结果进一步表明，这种传播的等离子体激元模式的偏振方向几乎平行于介质多层膜的表面，因此它是由沿同一介质多层膜上直径仅为170 nm的聚合物纳米线传播的横向电偏振布洛赫表面波激发的。数值模拟结果与实验结果吻合较好。我们的工作为扩展等离子体波导的传输距离以及光子和等离子体波导在纳米尺度上的集成提供了一个平台。
2017-11-01 physics.optics
Nonlocal effects: relevance for the spontaneous emission rates of quantum emitters coupled to plasmonic structures
在非局域流体动力学模型下，研究了等离子体二聚体附近偶极发射体的自发发射率。由于量子发射体在金属纳米粒子的直接环境中探测其电子结构，因此必须使用非定域模型。与当地计算相比，排放率显著降低。如果发射器位于靠近尖锐边缘的位置，则这种影响最为显著。我们建议在实验可行的配置中使用量子发射器来测试非局域效应。
2014-10-15 physics.optics
Real-time surface plasmon polariton propagation in silver nanowires
Max-Born-Institut（马克斯·伯恩研究所）；Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Center for the Science of Materials Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin（柏林材料科学中心，柏林洪堡大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin for Materials and Energy（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）；Friedrich-Schiller-University（弗里德里希·席勒大学）
本文通过电子能量损失光谱技术研究银纳米线中等离子体激发的实时动态，分析了电子与等离子体激发的相互作用，为等离子体传感器和量子光学应用提供理论支持。
2024-11-29 physics.optics
Multimodal Tip-Enhanced Nonlinear Optical Nano-Imaging of Plasmonic Silver Nanocubes
等离子体尖端-样品纳米结处的光场局部化已经使得能够通过尖端增强的线性光学光谱进行高空间分辨率化学分析，包括拉曼散射和光致发光。在这里，我们说明了非线性光学过程，包括参量四波混频（4 WM），二次谐波/和频产生（SHG和SFG），和双光子光致发光（TPPL），可以增强在等离子体结和空间光谱解决同时与几nm的空间分辨率在环境条件下。更重要的是，通过对我们的光谱纳米图像的详细分析，我们发现，局部非线性信号的效率是由尖锐的尖端样品结的共振，变化在几个纳米的长度尺度，因为波纹性质的探针。即，通过TPPL跟踪以不同非线性信号为中心或周围的等离子体共振，并且发现它们选择性地增强具有紧密匹配的光学共振的非线性信号。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhanced plasmonic coloring of silver and formation of large laser-induced periodic surface structures using multi-burst picosecond pulses
我们报告的创建角度独立的颜色银使用紧密的时间间隔的激光脉冲。与传统的非突发模式相比，使用突发模式可以将色度（色彩饱和度）提高约50%，并将亮度范围扩大约60%。扫描电子显微镜分析使用突发模式产生的表面，揭示了3组不同的激光诱导周期性表面结构（LIPSS）的产生：低空间频率LIPSS（LSFL）、高空间频率LIPSS（HSFL）和大激光诱导周期性表面结构（LLIPSS），其是激光波长的10倍并且平行于激光偏振。纳米粒子负责每种等离子体颜色，并且观察到它们的分布对于突发和非突发模式都是相似的，这表明底层结构（即LIPSS）负责增加的色度和亮度。双温度模型模拟的激光脉冲照射的银显示显着增加的电子-声子耦合系数，这是至关重要的创建定义良好的波纹结构。彩色表面的时域有限差分（FDTD）模拟表明，色度的增加可归因于突发模式中产生的HSFL。
2016-09-15 physics.optics
Plasmonic and silicon spherical nanoparticle anti-reflective coatings
在过去的十年中，等离子体抗反射纳米结构已被广泛研究，以用于各种光学和光电系统，如透镜，太阳能电池，光电探测器等。随着对全电介质光子学作为替代光学技术以及等离子体的兴趣日益增长，促使我们比较基于银和晶体硅的全电介质和等离子体纳米颗粒涂层的介电特性。我们的数值模拟结果的非晶硅顶部的球形纳米粒子的周期性阵列表明，硅和银纳米粒子涂层表现出很强的抗反射性能在可见光谱范围内。在这项工作中，我们首次表明，开花效应，即零反射的结构，与硅涂层起源于干扰的电和磁偶极子的纳米粒子与从基板反射的波的响应，我们称之为基板介导的Kerker效应。对于银涂层，我们的研究结果与先前观察到的衬底诱导的双各向异性和晕，由衬底诱导的磁响应所造成的。最后，我们用数值方法显示了硅和银涂层在薄膜光伏元件中的应用的高效率，这与抑制高折射率衬底的反射和增加有源层的吸光度有关。根据纳米颗粒的尺寸，硅或银涂层更有效，并且可以实现高达30%的吸收总体增加。
2015-08-26 physics.optics
The Chimaerical Quest for the Optical Plasmonic Superlens
这篇评论旨在揭露声称等离子体银膜超透镜能够成像真正的亚波长物体的谬论。这种透镜是由伯克利小组提出的，他们在误导性实验中不恰当地将亚波长孔径视为要成像的对象，而这些孔径的主要功能是将自由空间激光转换为激发银中的表面等离子体共振现象所必需的倏逝场。此外，孔径还决定了银膜上可能发生这种现象的受限有效面积。我们提供了一个新的有见地的物理解释如何激发这种现象，它需要什么。我们强调的现象的重要影响的亚波长转换（减少）所产生的表面等离子体及其相关的约束增强倏逝场。
2014-04-04 physics.optics
Quantum plasmonic N00N state in a silver nanowire and its use for quantum sensing
近年来，随着等离子体激元的使用，在纳米尺度上控制光的量子态已经成为可能。在这里，已经提出了许多类型的纳米光子器件和应用，它们利用量子光学效应，尽管存在固有的损耗。一个关键的例子是量子等离子体传感，它提供了超过经典极限的灵敏度，使用纠缠N00N状态和它们的概括在一个紧凑的系统操作低于衍射极限。在这项工作中，我们实验证明了两个等离子体纠缠态N00N（N=2）在银纳米线的激发和传播，并评估我们的系统进行量子传感的性能。偏振纠缠光子对在银纳米线中被转换成等离子体激元，其在5 μ m的距离上传播并重新转换回光子。对等离子体激元系统的全面分析发现，高质量的纠缠始终保持不变。我们通过符合测量测量了纠缠态的特征超分辨相位振荡。我们还确定了在我们的设置中的各种损失来源，并展示了如何在原则上减轻它们，以达到超越经典传感极限的超灵敏度。我们的研究结果表明，极化纠缠可以保持在等离子体纳米线和传感与量子优势是可能的适度的损失。
2018-10-08 physics.optics quant-ph
Inhibited spontaneous emission of quantum dots weakly coupled to off resonant silver nanoplatelets and silver nanowires
任何光发射器的自发发射（SE）速率直接与光子的局部可用模式成比例。通过改变光发射器的介电环境，可以修改发射速率。通常，具有与光发射频率共振的模式的腔用于放大光发射速率。费米黄金法则预言，如果腔模与发射频率非共振，则SE率被抑制。在这项研究中，我们证明了胶体合金量子点的SE通过将它们耦合到化学合成的银纳米线和银纳米片系统来抑制。银纳米片和银纳米线等离子体共振模式在电磁波谱的紫外和红外区域中。量子点在可见光区发光。这种非共振弱耦合的发射器和腔体的发射速率抑制的结果，并量化的时间分辨光致发光（TRPL）测量。TRPL衰减曲线表明，通过将自组装量子点单层分别与单个银纳米片和单个银纳米线耦合，可以抑制发射速率。
2023-02-16 physics.optics
Mutually enhancing light emission between plasmonic nanostructures and fluorescent emitters
我们证明了荧光发射体可以反过来增加等离子体纳米结构的光发射。在原子力显微镜的帮助下，由荧光纳米金刚石和金纳米颗粒组成的混合系统被组装成一步一步的原位光学测量。我们发现，从纳米粒子的发射增加相比，耦合前。等离子体纳米结构和荧光发射体之间的相互作用被理解为基于量子化光学腔的概念的实体，通过将纳米金刚石和纳米颗粒分别考虑为两级能量系统和纳米谐振器。理论计算表明，等离子体激元耦合效应和介电纳米天线效应都有助于增强金纳米颗粒的发光。
2017-04-25 physics.optics
Coupling a single solid state quantum emitter to an array of resonant plasmonic antennas
等离子体共振阵列或元表面形成入射光场和发射过程的局部态密度。与单个纳米天线相比，它们提供了来自发射器的增强发射的大区域和更大的设计灵活性。这使得它们对于工程光学吸收和发射具有极大的兴趣。在这里，我们研究了一个单一的量子发射器，一个自组装的半导体量子点，等离子体元表面的耦合。我们调查的纳米天线的光谱特性的影响和发射器的结构中的单位细胞的位置。我们观察到的共振增强，由于在远场制度的发射器阵列耦合，并找到一个明确的区别，从一个发射器与单个天线的相互作用。
2018-01-10 physics.optics
Beyond single-crystalline metals: ultralow-loss silver films on lattice-mismatched substrates
高品质因数等离子体激元器件是纳米光子学、量子计算和传感领域中的关键部件。这些器件中的大多数需要在非晶格匹配或透明的非晶衬底上制造。等离子体激元器件品质因数主要由金属-衬底系统的欧姆损耗、晶界处的散射损耗和平面内等离子体激元散射损耗来定义。在这里，我们展示了沉积技术，电子束蒸发超低损耗的银薄膜上的透明晶格失配基板。这个过程是基于进化选择生长。我们的方法的关键特征是在冷却的衬底上沉积的明确控制，自结晶和随后的退火，用于精确的应力松弛，促进进一步的晶粒生长。我们能够沉积100纳米厚的超平多晶银薄膜，具有微米级晶粒和超低的光学损耗。最后，我们展示了超高品质因数等离子体纳米银透明晶格失配衬底上的外延银。这对于高性能或单分子光学传感器应用可能具有极大的兴趣。
2022-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
How to Fix Silver for Plasmonics
本研究提出通过热共蒸发将银与金合金化，显著提升了银薄膜的结构、光学质量及化学稳定性，其中Ag$_{95}$Au$_5$薄膜在可见光波段展现出优于纯银的等离激元特性，可直接沉积于玻璃基底，为等离激元器件应用提供了实用解决方案。
2025-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Tracking the Coupling of Single Emitters to Plasmonic Nanoantennas with Single-Molecule Super-Resolution Imaging
金属纳米天线通过将光限制在非常小的体积内，使得能够在单光子水平上操纵光发射和检测。因此，耦合到这些等离子体结构的发射器是用于量子信息技术的理想候选者。然而，由于所涉及的系统的尺寸，可控地和可再现地将量子发射器放置到纳米腔中一直是具有挑战性的。在这里，我们研究了单发射到纳米腔通过光学梯度力的捕获动力学，通过使用单分子超分辨率成像和跟踪。我们发现，被困在蝴蝶结天线的纳米间隙中的分子与远离该结构的分子相比，具有更高的光稳定性和轨道长度。对于谐振天线，由于更强的光捕获效应，这些效应与非谐振情况相比被放大。这些结果为使用等离子体光学捕获将单个发射器可靠地耦合到单个纳米天线开辟了道路，从而能够进一步研究这些耦合系统。
2020-08-09 physics.optics
Quantum Emitters near Layered Plasmonic Nanostructures: Decay Rate Contributions
我们介绍了一个数值框架，用于计算衰减率的贡献时，激发的两级量子发射体位于附近的层状等离子体纳米结构，特别强调的情况下，金属基板上的等离子体纳米结构，其中存在三个衰减通道：自由空间辐射，欧姆损失，和激发表面等离子体极化激元（SPP）。衰变率贡献的计算是基于惠更斯的等效原理连同近场到远场的局部电场的变换，从而使我们能够辨别与自由传播波而不是SPP相关联的电磁场的部分。该方法被施加到一个发射器内部和附近的间隙等离子体共振器的情况下，强调强的位置和方向的总衰减率的依赖关系，不同的衰减通道，辐射模式，SPP激励的方向性的贡献。
2016-09-15 physics.optics
Propagation mechanism of surface-enhanced resonant Raman scattering light through one-dimensional plasmonic hotspot along silver nanowire dimer junction
我们研究了几微米的表面增强共振拉曼散射（SERRS）光通过位于等离子体纳米线二聚体（NWD）之间的一维热点（1D HS）的传播。传播表现出的属性，例如，一个有效的传播诱导的激发和检测偏振正交的1D HS长轴，由明亮的短和黑暗的长传播，SERRS光谱形状独立于本地化等离子体（LP）共振的NWD，在SERRS光谱的红移在1D HS的边缘，和相当大的NWD-由-NWD的传播长度的变化。这些属性是很好地再现基于电磁的数值计算。这些计算揭示了以下的传播机制：激发光与LP在一维HS的边缘共振耦合，和光能量被转移到两种类型的结SP模式支持短和长的传播，这些模式归因于耦合的两个SP模式的上，下分支。该机制全面阐明了上述性质。
2021-04-06 physics.optics
Comparative study of plasmonic antennas for strong coupling and quantum nonlinearities with single emitters
在各种量子光学应用的背景下，实现单个量子发射器（QE）与光学腔之间的强耦合是至关重要的。虽然已经在许多配置中报道了耦合到高Q衍射极限腔的单量子发射器的拉比分裂，但是用等离子体纳米结构实现单发射器拉比分裂仍然是难以捉摸的。在这里，我们建立了一个单一的QE和等离子体纳米腔之间的强耦合的分析条件，并将其应用于研究各种等离子体的安排，使拉比分裂。我们研究数值的光学响应和由此产生的拉比分裂金属纳米结构，如蝴蝶结纳米天线，纳米球二聚体和纳米球的表面上，并找到最佳的几何形状出现的强耦合制度与单一的QE。我们还提供了一个主方程的方法来显示一个单一的量化宽松的银蝴蝶结纳米天线的间隙中的饱和。我们的研究结果将有助于实现现实的量子等离子体纳米系统涉及单一的QE。
2018-03-13 physics.optics
Quantum emitter coupled to plasmonic nanotriangle: Spatially dependent emission and thermal mapping
在这里，我们报告我们的研究辐射和非辐射之间的相互作用的单个量子发射体和各向异性的等离子体纳米结构：一个黄金纳米三角形。我们的理论和三维电磁模拟研究突出了量子发射体的偶极取向、等离子体纳米结构的各向异性以及发射体和等离子体几何结构之间的辐射和非辐射能量转移过程之间的有趣联系。对于量子发射体的面外取向，总衰减率和非辐射衰减率被发现是最大的，示出辐射提取效率为0.678。此外，对于相同的取向，辐射衰减速率更大，并且相对于纳米三角形显示出明显的空间依赖性。我们的研究有两个方面的直接影响：设计纳米粒子的光学天线，以控制从单个原子和分子的发射和几何控制到等离子体衰变通道的发射淬灭。
2018-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Significant Radiation Enhancement in Photoconductive Terahertz Emitters by Incorporating Plasmonic Contact Electrodes
University of Michigan（密歇根大学）
针对太赫兹源输出功率低、效率差的应用瓶颈，提出采用等离子体接触电极的光电导太赫兹发射器，通过缩短载流子输运路径、扩大有源区抑制屏蔽与热击穿，实现太赫兹辐射功率50倍提升。
2012-09-08 physics.optics
Efficient single-emitter plasmonic patch antenna fabrication by novel deterministic in situ optical lithography using spatially modulated light
单发射极等离子体贴片天线是室温确定性单光子源，其表现出高度加速和定向的单光子发射。然而，为了有效地操作，这些结构需要对器件内的发射极定位进行三维纳米级确定性控制，这是一项苛刻的任务，尤其是当制造期间的发射极损坏是主要问题时。为了克服这一限制，我们的确定性室温原位光学光刻协议使用空间调制的光定位等离子体结构非破坏性的任何选定的单发射器与三维纳米级控制。在本文中，我们分析了这样的等离子体天线，嵌入一个确定性定位的单个胶体CdSe/CdS量子点，突出的加速和亮度的发射统计。我们表明，天线诱导的发射器吸收截面增加了1000倍，在高泵浦下，这些天线表现出非线性增强发射。
2021-10-14 physics.optics quant-ph
Fano resonances and fluorescence enhancement of a dipole emitter near a plasmonic nanoshell
基于Lorenz-Mie理论，我们解析地研究了等离子体纳米壳层附近单个光偶极发射体的自发发射。我们发现，由于光发射体和球之间的耦合的荧光增强可以通过核壳纳米球的纵横比和量子发射体与其表面之间的距离来调节。特别是，我们证明了荧光强度的增强和淬灭都与近场和远场相互作用引起的等离子体Fano共振有关。这些Fano共振具有不对称参数，其符号取决于偶极子相对于球形纳米壳的取向。我们还表明，如果原子偶极子是切向纳米壳层取向，相互作用表现出鞍点的近场能量流。这导致在近场中的洛伦兹荧光增强响应和在远场中的法诺线形。这种相互作用的签名可能有感兴趣的应用程序，用于感测的存在和方向的光发射器在靠近等离子体纳米壳。
2017-10-31 physics.optics
Finite element modeling of spontaneous emission of a quantum emitter at nanoscale proximity to plasmonic waveguides
我们发展了一种自洽有限元方法来研究等离子体波导在纳米尺度附近的自发发射。在该模型中，假设只有一个导模是由量子发射体主导激发的。利用这样一个主导模式假设，等离子体激元波导的截面可以是任意的。我们应用我们的数值方法来计算一个量子发射器的耦合到一个圆柱形纳米线和一个矩形波导，并比较圆柱形纳米线以前的工作有效的准静态近似。耦合到等离子体激元模式的能量的分数可以被精确地计算，其可以用于确定量子发射器的单个光学等离子体激元产生效率。对于金纳米线，我们观察到的协议与准静态近似的半径低于20 nm，但对于更大的半径的总衰减率高达10倍大。对于矩形波导，我们估计自发发射因子β的最佳值高达80%。
2009-09-26 physics.optics
Suppressed Quenching and Strong Coupling of Purcell-Enhanced Single-Molecule Emission in Plasmonic Nanocavities
在金属纳米结构附近的发射体通过其通过非辐射通道的衰变而淬灭，从而导致对于放置在等离子体纳米结构的$<$ 10 nm内的发射体的不活动区的信念。在这里，我们表明，在紧密耦合的等离子体共振器形成纳米腔“淬火淬火”由于等离子体混合。与孤立的纳米粒子不同，等离子体纳米腔显示出模式杂交，其通过辐射通道大大增强了发射体激发和衰变。这为实现与等离子体激元的单分子强耦合创造了理想的条件，这在动态拉比振荡中是显而易见的，并且通过DNA折纸的横向依赖发射器放置进行了实验证实。
2017-02-22 physics.optics
Enhancing diamond color center fluorescence via optimized plasmonic nanorod configuration
本文提出了一种新的数值方法，可以对任意目标函数的任意发射偶极子和等离子体纳米谐振器结构进行优化。通过选择量子效率作为必须在预选的Purcell因子标准下最大化的目标函数，已经实现了基于等离子体纳米棒的配置的优化，以增强金刚石中NV和SiV色心的荧光。基于金和银纳米棒的配置已被优化，以分别增强激发和发射，以及同时增强这两个过程，并比较了底层的纳米光子现象。已经表明，银纳米棒实现了相当大的激发增强，而由两种金属制成的纳米棒适合于增强发射。通过银纳米棒可以在两个色心的两个波长处实现更显著的改善。已经证明，源自金属介电性质的理论极限可以通过同时优化来接近，这导致由对应于发射的偏好确定的配置。与NV中心相比，在SiV中心的情况下通过两种金属实现更大的发射增强。提出了基于金和银纳米棒的结构，使得SiV中心的量子效率可以提高1.18和5.25倍，这在量子信息处理中具有潜在的应用。
2016-09-21 physics.optics
Modulating the temporal dynamics of nonlinear ultrafast plasmon resonances
超快等离子体激元共振的时空调控在非线性光学和超快量子技术中具有重要意义，近年来引起了人们的广泛关注。特别是，超短等离子体激元振荡的寿命已经成为最近的实验和理论研究中的一个有争议的主题，以满足未来的挑战，有关其在等离子体激元工业的广泛应用中的有效就业。在这里，我们研究了金属纳米结构中的非线性等离子体激元模式的时间特性，通过将它们与弱耦合机制中的量子对象相互作用，以将其与基本等离子体激元模式区分开来。首先，我们提出了一个非线性超快动力学的局域表面等离子体激元模式时，二次谐波等离子体激元模式与长寿命的暗模或量子发射体相互作用的解析描述。随后，以两种不同的方式实现耦合的等离子体激元系统，以通过将i）驱动模式耦合到暗模式（或长寿命量子发射器）ii）其自身耦合到暗模式（或长寿命量子发射器）来控制二次谐波模式的寿命。驱动耗散动力学的解决，通过一个数值技术管理的空间和时间的变化，在第二谐波等离子体响应支持金纳米粒子。最后，非线性等离子体激元模式的寿命增强表现为进行FDTD模拟的非线性等离子体激元系统的金纳米粒子耦合的长寿命量子发射器。
2021-09-14 physics.app-ph physics.optics
Coupling of deterministically activated quantum emitters in hexagonal boron nitride to plasmonic surface lattice resonances
本文提出一种可扩展耦合方法，使六方氮化硼中的色心系综与离域高品质等离激元表面晶格共振耦合，为室温单光子源及片上光子量子应用提供新平台。
2019-09-05 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Broadband Absorbers and Selective Emitters based on Plasmonic Brewster Metasurfaces
我们讨论了基于适当图案化的等离子体亚结构实现超宽带全向吸收器和角度选择性相干热发射器的可能性。而不是依赖于固有限制带宽的共振浓度效应，我们的设计基于两个固有的非共振效应的组合：等离子体布鲁斯特函数和绝热等离子体聚焦。通过这种方法，我们展示了跨越太赫兹，红外和光学频率的紧凑，宽带吸收和发射，非常适合各种能源和国防应用。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical study of lithographically defined, subwavelength plasmonic wires and their coupling to embedded quantum emitters
我们提出了一个光学调查的表面等离子体激元传播沿纳米金线，光刻限定在GaAs衬底上。一个两轴共聚焦显微镜被用来执行空间和偏振分辨测量，以确认引导表面等离子体激元的长度范围从$5-20 μm$沿纳米线的横向尺寸只有$\approx 100 nm$。有限差分时域模拟用于证实我们的实验观察，并强调潜在的近端量子点发射器耦合到传播等离子体激元模式在这样的极端亚波长设备。我们的研究结果是基于半导体的集成等离子体和有源量子等离子体纳米系统，合并量子发射器与纳米等离子体元件的发展具有很强的相关性。
2014-01-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Watching a Single Fluorophore Molecule Walk into a Plasmonic Hotspot
等离子体纳米天线允许增强自发发射，改变发射偏振，并成形量子发射器的辐射图案。实验实现的一个关键挑战是将单个发射器定位到具有纳米级精度的等离子体天线的热点中。我们展示了一个动态的光-物质相互作用的DNA折纸技术使纳米系统。单个荧光团分子可以沿着指定的折纸轨道自主地且单向地走进等离子体纳米天线的热点。使用单分子荧光光谱法原位监测连续的荧光强度增加和寿命减少，而荧光团步行者逐渐接近并最终进入等离子体热点。我们的方案提供了一个动态的平台，可用于开发功能材料，研究有趣的光-物质相互作用现象，并作为原型系统检查的理论模型。
2021-04-30 physics.app-ph physics.optics
Strong coupling out of the blue: an interplay of quantum emitter hybridization with plasmonic dark and bright modes
单量子发射体与电磁模之间的强耦合是量子光学中的关键效应之一。在腔QED等离子体方法中，强耦合系统通常被理解为共振耦合到单个辐射等离子体模式的单跃迁发射器。然而，等离子体腔还支持非辐射（或“暗”）模式，其提供高得多的耦合强度。另一方面，现实的量子发射器通常支持各种对称性的多个电子跃迁，这可能与更高阶的等离子体跃迁重叠-在光谱的蓝色或紫外部分。在这里，我们表明，真空拉比分裂与一个单一的发射器可以通过利用暗模式的等离子体纳米腔。具体来说，我们表明，一个显着失谐的电子跃迁可以与暗等离子体激元假模杂交，导致在真空拉比分裂的明亮的偶极等离子体激元模式。我们开发了一个简单的模型，说明在“暗”强耦合制度的系统响应的修改，并证明单光子非线性。这些结果可能会发现重要的影响，在新兴领域的室温量子等离子体。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Controlling collective spontaneous emission with plasmonic waveguides
我们展示了一个等离子体激元的路线来控制集体自发发射的二能级量子发射。超辐射和亚辐射效应的观察距离相当于等离子体纳米通道内的工作波长。这些等离子体激元波导可以在其截止频率下提供有效的ε近零操作，并且在较高频率下提供法布里-珀罗谐振。相关的等离子体共振模式被发现有效地提高建设性（超辐射）或破坏性（亚辐射）位于波导内的不同的量子发射器之间的干涉。通过增加位于伸长的等离子体激元通道中的发射器的数量，超辐射效应在ε近零操作下增强，导致集体自发发射率的强相干增加。此外，可以改变相邻发射器之间的间隔距离及其发射波长，以动态地控制等离子体系统的集体发射性质。量子超辐射模和量子次辐射模之间的动态变化在量子比特的量子纠缠、低阈值纳米激光器和高效传感器等方面有着广阔的应用前景。
2016-10-24 physics.optics
Single-peak and narrow-band mid-infrared thermal emitters driven by mirror-coupled plasmonic quasi-BIC metasurfaces
针对中红外窄带热源的温度稳定性与Q因数难题，提出镜面耦合等离激元准BIC超表面热发射器，实现Q约100、可调超窄单峰及300°C以上稳定共振。
2023-10-18 physics.app-ph physics.optics
Quantum Plasmonic Immunoassay Sensing
等离子体激元是下一代光学传感器中最有前途的候选者之一，因为它们能够支持极其有限的电磁场，并使光和物质的强耦合成为可能。在这里，我们提出量子等离子体免疫检测作为一种创新的方案，它嵌入免疫检测与最近证明的室温强耦合在纳米等离子体腔。在我们的方案中，抗体-抗原-抗体复合物与量子发射体标签化学连接。将量子发射体增强的抗体-抗原-抗体复合物放置在纳米等离子体（半球二聚体）腔内或附近促进等离子体-极化激元和发射体标记之间的强耦合，导致签名拉比分裂。通过严格的统计分析随机分布在基板上的多个分析物在广泛的现实计算实验，我们证明了一个急剧提高的灵敏度高达近1500%相比，传统的移位型等离子体传感器。最重要的是，与经典传感形成鲜明对比的是，我们在强耦合（量子）传感机制中实现了增强的灵敏度，不再依赖于抗体-抗原-抗体复合物的浓度-下降到单一分析物的极限。因此，量子等离子体免疫测定方案不仅导致单分子等离子体生物传感的发展，而且还开辟了通过与量子纳米等离子体相关的生物分子启发方案实现的室温量子传感的新途径。
2019-08-09 physics.app-ph physics.optics
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
Coupling single emitters to quantum plasmonic circuits
近年来，单光子发射体与传播的表面等离子体激元的受控耦合得到了广泛的研究，这是由纳米尺度平台上的巨大光子非线性的前景所推动的。本文综述了近年来单发射体与纳米线耦合的研究进展，以期构建一个新的光-物质强相互作用平台。对这种平台的控制可能会为纳米尺度的量子信息处理和量子传感以及超强耦合机制下的基础物理研究打开新的大门。
2016-04-04 physics.optics quant-ph
Longitudinal quantum plasmons in copper, gold, and silver
等离子体波在各种金属量子纳米结构中的传播因其在技术上的应用而受到关注。金属纳米结构在量子尺寸范围内的量子等离激元性质一直难以用合适的模型来描述。在这里，非局域量子等离子体激元研究在最重要的金属铜，金，银。利用一种新的非局域量子介电常数模型研究了这些金属的色散特性和高光子能区纵向量子等离子体激元的传播。研究了这些金属中纵向量子等离子体激元的近零特性，得到了它们的光谱和阻尼率。量子等离子体的波函数的经典和量子极限。结果表明，银是最适合的量子金属结构的发展，下一代的量子光学和传感技术，由于低的本征损耗。
2017-08-14 physics.optics
Top-down fabrication of plasmonic nanostructures for deterministic coupling to single quantum emitters
金属纳米结构可用于通过表面等离子体激元在芯片上捕获和引导单光子发射器的发射。为了开发和表征基于发射体-等离子体激元混合结构的光子器件，期望用于这种结构的确定性和可扩展的制造方法。在这里，我们展示了确定性和可扩展的自上而下的制造金属线到预选的氮空位中心的纳米金刚石使用洁净室纳米制造方法。我们观察到发射器发射的寿命减少，这与使用非确定性制造方法的早期原理验证实验一致。这一结果表明，自上而下的制造是一个有前途的技术，用于处理未来的设备具有单光子发射器和等离子体纳米结构。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Lasing in an Assembled Array of Silver Nanocubes
本文提出利用银纳米立方体胶体组装实现基于表面晶格共振的等离激元纳米激光器，在非完美排列下仍实现低阈值、窄线宽激光发射，可大规模集成于诊断、光子电路和光通信。
2024-12-17 physics.optics
Plasmonic lenses for tunable ultrafast electron emitters at the nanoscale
同时时空约束的高能电子脉冲到飞秒和纳米尺度是一个非常感兴趣的科学界的话题，考虑到这种发展的潜在影响，广泛的科学和工业应用。例如，在超快电子散射中，纳米级探针将使具有纳米级异质性的材料中的结构动力学的精确地图成为可能，从而了解边界和缺陷对宏观性质的作用。另一方面，这一领域的进展主要受到电子源亮度和尺寸的限制。我们提出了下一代超快电子源的靶心等离子体透镜的设计，制造和光学特性。使用电磁模拟，我们研究光等离子体激元耦合，等离子体激元传播，色散和共振之间的相互作用如何支配的光发射电子脉冲的属性。我们还说明了如何脉冲宽度和强度可以调谐的几何设计，并预测亚10 fs的纳米级直径的脉冲可以实现。然后，我们在金膜中制造透镜，并用阴极发光光谱显微镜表征其等离子体特性，证明了适合超快纳米级光电发射的等离子体行为。
2019-12-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Vacuum Rabi splitting in a plasmonic cavity at the single quantum emitter limit
单个量子发射体与共振腔的强相互作用是理解光物质相互作用的基本兴趣。等离子体腔保持实现强耦合制度的承诺，即使在环境条件下和subdiffraction体积内。最近的实验揭示了单个等离子体结构和多个有机分子之间的强耦合，但到目前为止，在单个量子发射体的极限下的强耦合还没有报道。在这里，我们展示了真空拉比分裂，强耦合的表现，使用银蝴蝶结等离子体腔装载半导体量子点（QD）。在具有一到几个QD的单个蝴蝶结的散射光谱中观察到透明度下降，直接在它们的间隙中观察到。高达120毫电子伏的耦合率登记，甚至与一个单一的量子点，放置蝴蝶结量子点结构接近强耦合制度。这些观测结果得到了极化相关实验的验证和电磁计算的验证。
2016-05-03 physics.optics quant-ph
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
Extreme multiexciton emission from deterministically assembled single emitter subwavelength plasmonic patch antennas
等离子体天线在纳米和量子技术中的许多应用中是有吸引力的光学结构。通过在纳米发射器和光之间提供增强的相互作用，它们有效地加速和引导自发发射。然而，一个挑战是发射器在结构中的精确纳米级定位。在这里，我们提出了一个激光蚀刻协议，确定性地定位一个单一的胶体CdSe/CdS核/壳量子点发射器内的亚波长等离子体贴片天线与三维纳米尺度控制。通过利用纳米级的金属-绝缘体-金属结构的特性，所制造的单发射器天线表现出极高的Purcell因子（>72）和70倍的亮度增强。由于俄歇过程的空前猝灭和多激子发射的强烈加速，单个量子点每个脉冲可以发射超过4个光子。我们的技术允许制造明亮的室温单发射源发射多个或单个光子。
2018-11-28 physics.optics quant-ph
Enhanced spontaneous down-conversion in a nonlinear crystal embedded with plasmonic-quantum emitter hybrid structures
通过路径干涉效应，即Fano共振，控制纳米结构的非线性响应已被广泛研究。在这样的材料中，已经考虑了在热点附近发生的频率转换过程。在这里，我们研究一个不同的案例。频率转换过程沿着非线性晶体的主体发生。金属纳米粒子-量子发射体二聚体通过引入干扰转换路径来控制在整个晶体中发生的下转换过程。二聚体作为相互作用中心。我们表明，2个数量级的增强是可能的，超出了由于本地化效应的增强。该因子乘以由于场局部化而发生的增强。
2020-03-23 physics.optics
Increasing the photon collection rate from a single NV center with a silver mirror
在追求实现量子光网络的过程中，已经研究了大量不同的方法来实现按需的单光子源。这些方法的共同目标是在保持高信噪比的同时，将来自量子发射器的所有发射收集到单个空间光学模式中。在这项工作中，我们使用一个单一的氮空位中心在金刚石作为量子发射器在环境条件下工作，我们证明了增加的光子计数率高达1.76的一个因素，通过放置银镜制造的光纤端面附近的发射器。
2014-06-16 physics.optics quant-ph
Strong exciton-plasmon coupling in MoS2 coupled with plasmonic lattice
我们证明了强烈的激子-等离子体激元耦合在银纳米盘阵列集成与单层二硫化钼通过角度分辨反射显微镜光谱的耦合系统。观察到强激子-等离子体激元耦合，激子-等离子体激元耦合强度在77 K下高达58 meV，其在室温下也存活。强耦合涉及三种类型的共振：二硫化钼激子，局部表面等离子体共振（LSPR）的个别银纳米盘和等离子体晶格共振的纳米盘阵列。我们发现，激子-等离子体激元耦合强度，极化激元成分和色散可以有效地工程通过调整等离子体晶格的几何形状，这使得该系统有望实现新颖的二维等离子体激元极化激元器件。
2015-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fano-control of down-conversion in a nonlinear crystal embedded with plasmonic-quantum emitter hybrid structures
通过路径干涉效应控制纳米结构的非线性响应，即，Fano共振，已被广泛研究。在这样的研究中，频率转换过程发生在热点附近。这里，我们研究频率转换过程发生\textit{along the body of a nonlinear crystal}的情况。金属纳米粒子-量子发射体二聚体通过引入干扰转换路径来控制在整个晶体中发生的下转换过程。二聚体作为相互作用中心。我们表明，2个数量级的增强是可能的，由于本地化效应的增强。也就是说，该因子乘以由于场局部化而发生的增强。
2020-08-17 physics.optics
A Single-Emitter Gain Medium for Bright Coherent Radiation from a Plasmonic Nanoresonator
我们从理论上证明了相干纳米等离子体激元的产生和辐射由一个单一的三能级量子发射器上的等离子体激元纳米谐振器。通过泵浦拉曼配置中的三能级发射器，我们展示了一种途径，以实现宏观积累的纳米等离子体由于受激发射的纳米谐振器，尽管他们的快速弛豫。由于纳米谐振器的天线效应，该系统作为一个高效和明亮的纳米相干光源，具有数百太赫兹的光子发射率，可以在室温下以脉冲模式用固态发射器实现。我们提供的结果的物理解释，并讨论其实现和超紧凑的光电子集成的影响。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Super-Resolution imaging of plasmonic Near-fields: Overcoming Emitter Mislocalizations
等离子体纳米物体在增强生物和化学传感、光捕获和能量转移以及光学和量子计算等方面显示出巨大的潜力。因此，在优化等离子体系统和利用其场增强特性方面已经投入了大量的努力。量子点超分辨成像是探测等离子体近场的一种很有前途的方法，但其发射强度和辐射方向图的畸变阻碍了其应用。在这里，我们研究了量子点和“L形”金纳米天线之间的相互作用，并从理论和实验上证明，这种强相互作用可以诱导依赖于偏振的修改的表观量子点的发射强度，偏振和本地化。基于FDTD模拟和偏振调制单分子显微镜，我们表明，位移的发射器的本地化是由于发射器和诱导偶极子之间的干扰，可以高达100 nm。我们还发现，由于散射，发射偏振可以向对称轴或L形的一个臂旋转。我们的研究结果可能有助于为更高精度的等离子体近场映射及其潜在应用铺平道路。
2021-10-22 physics.chem-ph 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
'Flying Plasmons': Fabry-Pèrot Resonances in Levitated Silver Nanowires
等离子体纳米结构，如线波导或天线是新型高度集成光子学的关键构建块。因此，对纳米尺度上单个结构的光学材料性质的定量理解对于预测和设计复杂复合元件的功能是必不可少的。在这封信中，我们研究了传播的表面等离子激元在单个银纳米线孤立的悬浮在一个线性保罗陷阱的环境。对称破坏效应，例如，以这种方式完全消除了来自支撑衬底的污染。在超连续谱光源的白光照射下，在纳米线末端获得的散射光谱中观察到法布里-珀罗共振。等离子体激元性质的信号进行了验证，通过本地激发和光子收集对应于一个干净的传输测量通过法布里-珀罗谐振器。数值模拟是用来计算复杂的有效折射率的纳米线作为输入参数的一个简单的法布里-珀罗模型，很好地再现测量光谱，尽管系统的高度色散的性质。我们的研究为几乎任何可捕获的等离子体纳米物体的定量表征铺平了道路，即使是脆弱的，如液体或熔融金属的液滴和几乎任何基于有限波导的纳米谐振器，其影响是复杂的混合结构，具有强耦合或激光的建模。此外，该配置有可能被气体传感器补充，以研究热电子对等离子体粒子附近催化反应的影响。
2017-09-27 physics.optics
