Ultrawide-band Unidirectional Surface Plasmon Polariton Launchers
等离子体激元器件和电路是集成光子技术和微电子技术之间的桥梁，是实现片上超宽带和超高速信息处理的有希望的候选者。然而，作为集成等离子体激元电路的核心部件之一的宽带表面等离子体激元源，至今还没有研制成功。这严重限制了等离子体激元电路的实际应用。在这里，我们报告了一个超宽带单向表面等离子体激元发射器具有高发射效率比和大消光比，实现了等离子体激元带隙工程和线性干涉效应相结合。该器件在690 ~ 900 nm的超宽波长范围内具有优异的性能，平均发射效率比为1.25，平均消光比为30 dB，横向尺寸小于4 μ m。与以往报道相比，工作带宽扩大了210倍，同时保持了最大的发射效率比、最大的消光比和较小的特征尺寸。这为片上表面等离子体激元源的构建提供了一种策略，也为集成等离子体激元电路的研究铺平了道路。
2013-08-23 physics.optics
Control of Magnetic Dipole Emission with Surface Plasmon Polaritons
理论分析和实验证明了利用表面等离子体激元增强弱磁偶极跃迁的可能性，简单的平面几何形状和正弦波轮廓调制等离子体激元薄膜。自发发射的Eu 3+在沉积到等离子体表面上的有机基质中表现出特定的角度和极化模式，在电和磁偶极跃迁具有明确定义的最大值，在等离子体去耦条件下表现出的特性和大小的效果。
2018-06-13 physics.optics
Quantitative near-field characterization of Surface Plasmon Polaritons on nanofabricated transmission structure
等离子体近场的剪裁是纳米光子学领域的核心。场分布的详细知识对于等离子体传感器、探测器、光电子学、基于等离子体的电路、纳米操纵器、电光等离子体调制器和原子器件的设计和制造是至关重要的。我们报告近场观测和数值计算之间的完全定量比较，考虑到TM和TE偏振的强度分布，在所有这些领域的设备的建设是必要的。我们提出了近场扫描显微镜（NSOM）的结果表面等离子体激元（SPPs），激发线偏振照明金，nanofricated透射光栅。优化过程中进行的红外线，为未来的应用在冷原子捕获和等离子体传感。我们展示了SPPs的建立和传播的原位过程，并确认出平面分量不耦合到孔径型NSOM探针。
2020-07-04 physics.optics
Coherent amplification and lasing of weak surface-plasmon polaritons in a negative-index metamaterial with a resonant atomic medium
表面等离子体激元（SPPs）激光需要粒子数反转，效率低，光谱特性差。我们开发了一种无反转的量子等离子体波导的概念，利用单向超辐射SPP发射的辐射产生强烈的相干表面等离子体光束。我们的方案包括一个共振驱动的冷原子介质在无损介质位于超低损耗负折射率超材料~（NIMM）层。我们提出在原子介质和NIMM层界面内产生等离子体场的单向超辐射，并通过引入超辐射SPP波和耦合激光场之间的相位匹配来实现放大的SPP。我们还建立了弱调制等离子体激元场和原子系综的集体振荡之间的参数共振，从而抑制稳定放大的定向极化激元模式的退相干。我们的方法结合了原子介质的量子增益，得到了超辐射SPP波相干放大的充分条件，并将此方法应用于与弱极化激元波耦合的原子介质的量子动力学。我们的波导配置作为一个表面等离子体激元激光器和量子等离子体激元晶体管，并打开了前景，设计可控的纳米尺度激光器的量子和纳米光子应用。
2020-10-15 physics.optics
Control of surface plasmon-polaritons in magnetoelectric heterostructures
本文研究了具有磁电性质的金属-介质异质结构中的表面等离子激元。对各种可能构型的分析表明，磁电效应影响等离子体表面波的极化、局域化和色散。的基本情况下，铬（III）氧化物作为磁电电介质的详细描述，揭示了不同制度的磁电影响等离子体极化激元之间的切换。具有磁电成分的等离子体异质结构可以用作极化和色散敏感的仪器来揭示磁电耦合，此外还可以用作通过外部电场和磁场控制表面等离子体-极化激元色散和动力学的光学工具。除此之外，所描述的效果可以应用于操纵等离子体结构的远场光学响应。表现出巨磁电效应的复合磁电材料如$\mathrm{BaTiO_3/BiFeO_3}$在这方面具有很好的应用前景。
2017-11-27 physics.optics
Unidirectional and diffractionless surface plasmon-polaritons on three-dimensional nonreciprocal plasmonic platforms
传统纳米光子结构中的光-物质相互作用通常缺乏方向性。此外，由传统材料基底支持的表面波通常没有优先传播方向，并且它们的波前在沿着表面传播时往往会扩散，除非表面或激发经过适当的设计和结构化。在这篇文章中，我们从理论上证明了在一个非互易平台上实现\emph{unidirectional and diffractionless surface-plasmon-polariton modes}的可能性，即，一个回旋磁化等离子体。基于严格的格林函数方法，我们提供了一个全面和系统的分析，所有可用的物理机制，可能赋予系统的方向性，无论是在单向激发表面波的意义上，并在沿表面的方向无衍射传播的意义上。所考虑的机制包括（i）强和弱形式的非互易性的效果，（ii）椭圆形或双曲线状拓扑的模式色散表面，和（iii）源偏振态，与相关的可能性的手性表面波激发由角动量匹配。我们发现，三维回旋等离子体平台支持一个以前未被注意的波传播制度，同时表现出这些物理机制中的几个，使我们能够在理论上证明，第一次，单向表面等离子体极化激元模式传播作为一个单一的超窄无衍射光束。我们还评估了耗散和非局部效应的影响。我们的理论研究结果可能使新一代的等离子体结构和设备具有高度的方向性响应。
2019-04-17 physics.optics
Enhancement and tunability of near-field radiative heat transfer mediated by surface plasmon polaritons in thin plasmonic films
热物体和冷物体之间的热辐射交换的性质可以被强烈地修改，如果它们在近场中相互作用，其中电磁耦合发生在比热辐射的主波长窄的间隙上。使用严格的波动电动力学方法，我们预测，超薄膜的等离子体材料可以用来显着提高近场传热。总的光谱集成的膜到膜的热传递比块体形式的相同材料之间的热传递大一个数量级以上，并且也超过了用诸如SiC的极性氮化物可实现的水平。我们将这种增强归因于由于每个薄膜两侧的表面等离子体激元（SPPs）之间的耦合而导致的辐射热传递的显著光谱展宽。我们表明，辐射热通量谱可以进一步形成的薄膜沉积在其上的基板的选择。特别是，衬底支持表面声子极化激元（SPhP）强烈修改热通量谱由于SPPs之间的相互作用的薄膜和SPhP的衬底。在极性介电基板上使用薄膜相变材料允许在SPP介导的峰和SPhP介导的峰之间动态切换热通量谱。
2016-04-27 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
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
Non-local Ponderomotive Nonlinearity in Plasmonic
我们分析了费米-狄拉克金属等离子体界面处表面等离子体激元的固有非线性，这是由于高场强区电子密度的耗尽引起的。导出的光学非线性系数与金属的实验值相当。我们计算了高强度表面等离子体激元非线性传输的色散关系，预测了非线性诱导截止和消失的群速度。
2009-07-22 physics.optics
Surface plasmon polaritons on soft-boundary graphene nanoribbons and their application as voltage controlled plasmonic switches and frequency demultiplexers
石墨烯片门与脊状接地平面，创建一个软边界（SB）石墨烯纳米，被认为是。通过调整脊参数和偏压，可以在石墨烯上创建可以引导TM表面等离子体激元（SPP）的通道。发现了两种模式：基本模式和高阶模式，没有明显的截止频率，能量分布在整个通道上;边缘模式，能量集中在软边界边缘。这些模式的色散曲线，电近场图案，和电流分布的确定。由于能量集中在边缘模式的位置可以很容易地通过偏置电压和频率进行电子控制，边缘模式现象被用来提出一种新的电压控制等离子体激元开关和等离子体激元频率解复用器。
2013-09-24 cond-mat.mes-hall 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
Non-secular polariton leakage and dark-state protection in hybrid plasmonic cavities
Politecnico di Torino（都灵理工大学）
研究探讨了等离子体腔体中非世俗极子泄漏和暗态保护机制，提出了一种考虑辐射和吸收损失的主方程，用于描述非世俗干涉效应，并提供了基于极子分裂与库容线宽比的设计准则。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Observation of the Wannier-Stark ladder in plasmonic waveguide arrays
渐逝耦合波导是研究紧束缚系统中波动力学的一个强有力的平台。在这里，我们调查的表面等离子体激元的传播介质加载的表面等离子体激元波导阵列的传播常数梯度作为一个有效的外部电位。使用泄漏辐射显微镜，我们观察到在实空间中的单站点激发的波包的周期性呼吸和振荡运动的情况下，高斯激发的多个波导。相应的动量分辨谱由等间距的模组成。我们解释这些观察作为等离子体类似物的布洛赫振荡和Wannier-Stark阶梯，分别。
2022-03-18 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
Graphene-plasmon polaritons: From fundamental properties to potential applications
由于在纳米器件中控制光的独特可能性，石墨烯等离子体为纳米光子学社区开辟了新的前景，在超材料，调制器，光电探测器和传感器中具有潜在的应用。本文简要综述了石墨烯等离子体激元研究的最新进展。我们首先对石墨烯的光学性质进行一般描述，特别关注石墨烯-等离子体激元的色散。空间扩展的石墨烯的石墨烯等离子体激元的色散关系表示在带内贡献的本地响应极限。在此基础上，我们讨论了石墨烯等离子体激元的最新研究进展，重点讨论了石墨烯等离子体激元的激发、极性衬底上石墨烯中的电子-声子相互作用以及可调谐石墨烯等离子体激元在调制器和传感器中的应用。最后，我们寻求解决石墨烯等离子体的一些明显挑战和有前途的前景。
2016-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-polariton induced modification of silicon nanocrystals photoluminescence in presence of gold nanostripes
我们报告的结果的理论和实验研究的硅纳米晶体的光致发光在不同类型的等离子体激元模式附近。在我们的样品中，等离子体激元模式的类型由一维金光栅的填充率决定，该金光栅覆盖在石英衬底上的具有硅纳米晶体的薄膜上。我们分析了硅纳米晶体的消光和光致发光光谱，并表明发射的光耦合到相应的等离子体模式。我们还证明了消光和光致发光光谱的修改下，从表面等离子体激元的波导等离子体激元的过渡与金填充比从1到0.35的减少。最后，我们分析了单个硅纳米晶体的整体光致发光强度的贡献。我们的结论是，硅纳米晶体系综可以分为光学明亮和光学黑暗的纳米晶体。实验消光和光致发光光谱与理论计算进行的傅立叶模态方法在散射矩阵的形式。
2017-06-28 physics.optics
Controlling surface plasmon polaritons in transformed coordinates
变换光学允许显着增强控制的电磁波轨迹内的超材料与有趣的应用范围从完美的透镜隐形斗篷，地毯，集中器和旋转器。在这里，我们提出了一个审查弯曲的各向异性异质元表面设计使用的工具的变换等离子体，以实现类似的控制表面等离子体激元在圆柱形和圆锥形地毯，以及圆柱形斗篷，集中器和旋转器的非凸横截面。最后，在小曲率的极限下，我们给出了表面等离子体激元几何势的渐近形式。
2010-10-25 physics.optics
Photonic band-gap engineering for volume plasmon polaritons in multiscale multilayer hyperbolic metamaterials
本文从理论上研究了大波矢波（体等离子体激元）在具有两层结构的多层双曲型超材料中的传播。我们表明，当一个亚波长的金属-电介质多层（“子结构”）的参数调制（“超结构”）在一个更大的波长尺度上，所产生的多尺度双曲型超材料中的体等离子体激元的传播受到光子带隙现象。通过改变超结构的几何形状，可以对这种等离子体激元进行很大程度的控制。当这种几何形状是周期性的时，由于布拉格反射而在体等离子体带内形成阻带。当在另外的周期性超结构中引入腔层时，法布里-珀罗性质的共振峰存在于阻带内。更复杂的上部结构的几何形状也被认为是。例如，分形Cantor类多尺度超材料被发现在体积等离子体带中表现出特征性的自相似光谱特征。多尺度双曲型超材料被证明是一个有前途的平台，大波矢体等离子体波，无论是被认为是作为一种新的信息载体或远场亚波长成像。
2014-04-17 physics.optics
Gap plasmon polariton structure for very efficient micro to nano scale interfacing
微尺度光子学和纳米尺度等离子体之间的无缝过渡需要不同波导机制之间以及场横向尺寸的几个数量级之间的缓解，下降到波长的一小部分。通过利用微米和纳米尺度的间隙等离子体激元极化激元波，可以使用超短（几微米）非绝热锥形间隙等离子体激元波导实现非常高的功率传输效率（>60%）。同样的机制可以用来收集入射光波，并将它们引导到纳米孔或狭缝中，以表现出异常传输-而没有传统的周期性结构。等离子体激元和振荡模式的特殊相互作用进行了分析。
2006-05-23 physics.optics
Tailored Hotspots from Airy-Based Surface Plasmon Polaritons
本文提出利用Airy基表面等离子体极化子生成高受限强度的等离子体热点，无需纳米结构平台，实现纳米尺度光限制，推动等离子体镊子和光信号处理发展。
2025-04-30 physics.optics
Observation of tunable charged exciton polaritons in hybrid monolayer WS2 $-$ plasmonic nanoantenna system
光-物质修饰态的形成是量子光学中的关键效应之一，表现为耦合系统本征能量的拉比分裂。在半导体中实现这一机制时，通常使光与半导体的电中性准粒子激子$-$相互作用，同时与带电三粒子态$-$ trions $-$的相互作用很少受到关注。在这里，我们报告在银纳米棱镜和带电激子$-$ trions $-$单层二硫化钨（WS $_{2}$）的等离子体激元之间的强相互作用。我们表明，在这个系统中的等离子激元激子相互作用可以有效地调整通过控制带电与中性激子的耦合过程中的贡献。特别是，我们表明，一个稳定的trion状态出现，并在低温下有效地耦合到等离子体共振，形成三个明亮的混合等离子体激子trion极化激元状态。我们的研究结果开辟了一种可能性，利用带电trion极化激元$-$以前未开发的混合状态的光和物质的纳米级混合等离子体系统。
2017-03-24 cond-mat.other physics.optics
Controlling Nanoscale Air-Gaps for Critically Coupled Surface Polaritons by Means of Non-Invasive White-Light Interferometry
我们报告了一种实验方法，以控制大面积的空气间隙在纳米范围内的倏逝波耦合的光表面波，如表面等离子体激元或表面声子极化激元。借助光谱分辨白光干涉技术，我们能够稳定和调整纳米精度和高度平行的间隙。我们的技术是非侵入性的，使耦合区域畅通无阻，并且该设置在耦合棱镜和样品之间提供了高达150 μm的无参考实时读数。此外，我们展示了棱镜耦合表面极化激元激发的应用。主动间隙控制被用来确定在中红外宽光谱范围内的临界耦合表面声子极化激元的色散。
2019-01-02 physics.optics
Optimizing strong light-matter coupling of plasmonic lattices and monolayer semiconductors
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；University of Basel（巴塞尔大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Karadeniz Technical University（卡拉登技术大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
研究通过优化等离激元晶格与单层半导体的耦合，减少界面不规则性，实现大面积极子晶格，应用于极化控制与拓扑极子学。
2026-05-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Confinement of Polariton Condensates in quasi-Flatband BICs in Plasmonic and Dielectric Metasurfaces
本文研究Si与Ag纳米盘超表面中的激子-极化激元凝聚，揭示Ag阵列中正交偏振混合BIC准平带导致实空间强限域及双十字发射。
2025-09-30 physics.optics
Plasmonic Anti-Hermitian Coupling for Controlling Light at the Nanoscale
由耦合束缚态和连续态组成的开放量子系统已经在各种物理系统中被研究，特别是在核、原子和分子物理学的范围内。在开放系统中，连续谱衰变通道的影响可以通过准束缚态之间的间接非厄米耦合来解释。在这里，我们探讨反厄米耦合等离子体系统的空间操纵光在纳米尺度上。我们表明，通过利用反厄米耦合，等离子体天线紧密包装在只有λ/15的间距可以单独激发从远场，否则彼此无法区分。
2012-09-20 physics.optics
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
Design of a plasmonic near-field tip for super-resolution IR-imaging
欺骗表面等离子体激元和绝热场压缩的概念被用来设计金属近场探针，允许引导和聚焦中红外波长的电磁辐射，并提供亚波长场约束和约10 nm的横向光学分辨率。
2016-05-13 physics.optics
Momentum-space spectroscopy for advanced analysis of dielectric-loaded surface plasmon polariton coupled and bent waveguides
我们进行先进的辐射泄漏显微镜路由介质加载等离子体波导结构。通过直接平面成像和动量空间光谱，我们分析了耦合波导之间的能量传递作为间隙距离的函数，并揭示了弯曲几何形状的动量分布。具体来说，我们观察到一个明确的简并升降机的有效指数强相互作用的波导与耦合模理论。我们使用动量空间表示来讨论曲率对介质加载波导的影响。实验图像被成功地再现的数值和分析模型的模式在弯曲的等离子体波导中传播。
2013-05-03 physics.optics
Breaking the challenge of signal integrity using time-domain spoof surface plasmon polaritons
在现代集成电路和无线通信系统/设备中，需要同时解决三个关键特征以达到更高的性能和更紧凑的尺寸：信号完整性、干扰抑制和小型化。然而，使用传统技术，上述要求几乎是矛盾的。为了克服这一挑战，在这里，我们提出了时域欺骗表面等离子体激元（SPPs）作为信号的载体。通过设计一种特殊的等离子体激元波导结构，该结构通过在具有镜像对称性的介质衬底的上下表面上印刷两个窄的波纹金属条来构造，我们证明了欺骗SPP从非常低的频率到截止频率都是支持的，并且具有很强的亚波长效应，可以转换为时域SPP。当两个这样的等离子体激元波导紧密堆积深亚波长分离，这通常发生在集成电路和无线通信由于有限的空间，我们从理论和实验证明，SPP信号在这样的两个等离子体激元波导具有更好的传播性能和更小的相互耦合比传统的信号在两个传统的微带线具有相同的尺寸和间距。因此，所提出的方法可以在非常紧凑的空间中实现显著的干扰抑制，为打破信号完整性的挑战提供了潜在的解决方案。
2015-05-05 physics.optics
Tetra-hyperbolic and tri-hyperbolic optical phases in anisotropic metamaterials without magnetoelectric coupling due to hybridization of plasmonic and magnetic Bloch high-k polaritons
在本文中，我们揭示了在没有磁电耦合的各向异性超材料中形成三-和四-双曲相的物理机制，并描述了由于等离子体和磁布洛赫高k极化激元的杂交而产生的双曲色散中的反交叉分裂现象。这大大加深了对高k极化激元和k空间中光学等频面拓扑结构的理解，并将在光学纳米分辨率成像和发射率和方向性控制中找到应用。为了实现这一点，我们开发了一系列新的技术的理论光学的双各向异性材料，包括二次折射率算子方法，适合于研究高k极化激元与有限折射率和显式表达式的特征矩阵在一般的双各向异性介质。本文介绍了各向异性均匀介质的电磁响应的空间分层方法，分析了其下伏的布洛赫波。我们相信，这里开发的形式主义可以为研究人员在各向异性和双各向异性介质的理论光学领域的未来有用。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Pliable Polaritons: Wannier Exciton Plasmon Coupling in Metal Semiconductor Structures
已知等离子体结构支持具有亚波长体积的模式，其中场物质相互作用大大增强。分子激发和等离子体激元之间的耦合导致plexcitons的形成已被研究了一些有机分子。然而，金属半导体结构中的等离子激元-激子耦合却没有受到同样程度的关注。在这项工作中，我们表明，非常强的耦合制度，其中拉比能量超过激子结合能是可实现的半导体包覆的等离子体纳米粒子，并导致形成的Wannier激子等离子体激元极化子（WEPP），它是绑定到金属纳米粒子，其特征在于显着更小的激子半径和相应的更高的电离能。CdS/Ag结构的这种超过接近100 meV的更高电离能可以使等离子体/半导体结构中的室温玻色-爱因斯坦凝聚和极化激元激光成为可能
2018-11-24 cond-mat.mes-hall 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
Controlling plasmonic Bloch modes on periodic nanostructures
我们研究并主动控制表面等离子体激元在纳米孔阵列上的相干特性。通过数字空间光调制器（SLM）外部控制光激发的振幅和相位，观察到具有高对比度的SPP干涉条纹图案。我们的干涉观测陶醉与周期性纳米结构的布洛赫模式打扮的SPP。与这些Dressed Plasmon（DP）相关的动量高度依赖于光栅周期，并且完全符合我们的理论预测。我们表明，DP波的动量原则上可以超过SPP动量。通过可编程相位图案主动控制DP波提供了适用于传感、表面增强拉曼散射和等离子体结构照明显微镜的高场限制的潜力。
2013-04-04 physics.optics
Controlling X-ray emission with dispersion-engineered surface plasmon polaritons
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）；University of Ottawa（渥太华大学）
通过工程化表面等离子体极化子实现对 x 射线发射的角谱分布控制，扩展了非线性和量子 x 射线光学的应用。
2026-01-28 physics.optics
Nonlinear plasmonic amplification via dissipative soliplasmons
在这篇文章中，我们介绍了一种新的策略，用于补偿等离子体激元损耗的基础上最近提出的非线性机制：表面等离子体激元和空间孤子之间的共振相互作用沿金属/电介质/克尔结构平行传播。这种机制自然导致产生准粒子激发，即所谓的soliplasmon共振。我们分析了该系统固有的有效非线性耦合所发挥的作用，以及如何使用它来提供一种新的表面等离子体激元准共振非线性激发机制。我们将特别注意在克尔介质中引入非对称线性增益。非线性传输、非线性耦合和增益的独特组合为激发具有独特特性的长程表面等离子体激元提供了一种新的方案。将讨论增益存在下等离子体损耗和soliplasmon共振之间的联系。
2016-11-07 nlin.PS physics.optics
Plasmonic mode converter for controlling optical impedance and nanoscale light-matter interaction
为了实现等离子体纳米电路的多种功能，控制引导光学模式的传播特性和模式分布是至关重要的，使得它们的阻抗与附近量子系统的阻抗匹配，并且可以实现期望的光-物质相互作用。在这里，我们提出了有效的模式转换器，用于操纵引导模式上的等离子体激元双线传输线。通过改变路径长度、导线截面和周围的折射率来实现模式转换。表面等离子体激元的强近场耦合导致了动量分裂和模式轮廓的变化，而不是单纯的光学干涉。我们从理论上证明了纳米天线辐射的控制，并讨论了增强纳米级光-物质相互作用的可能性。所提出的转换器可以在表面等离子体激元放大，指数传感和增强的纳米级光谱学中找到应用。
2012-08-22 physics.optics
Anderson Localization at the Subwavelength Scale and Loss Compensation for Surface-Plasmon Polaritons in Disordered Arrays of Metallic Nanowires
使用耦合金属纳米线的随机阵列作为无序等离子体激元系统的一个通用的例子，我们证明了结构无序诱导光在这些纳米结构中的深亚波长尺度的本地化。从头算分析是基于求解完整的三维麦克斯韦方程组。我们发现，耦合等离子体纳米线的半径的随机变化足以诱导表面等离子体激元（SPPs）的安德森局域化（AL），这些捕获模式的大小显着小于波长。值得注意的是，补偿系统的等离子体组件中的损耗所需的光学增益系数远小于金属的损耗系数，这显然有利于在等离子体纳米结构中实现AL。安德森局域的SPP的激发和传播的动力学也解决了。
2014-05-09 nlin.PS physics.optics
Tailoring hBN's Phonon Polaritons with the Plasmonic Phase-Change Material In3SbTe2
本文提出利用相变材料In3SbTe2在介电相和金属相间可逆切换的特性，通过直接光学编程快速原型化发射和聚焦结构，实现对范德华材料hBN中声子极化激元的高约束定制与可重构调控。
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci 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
Quantum open system description of a hybrid plasmonic cavity
Politecnico di Torino（都灵理工大学）
本文提出统一框架描述损耗等离子体腔的量子开放系统，通过Dyson方程处理相干动力学、弛豫、去相位和不可逆吸收，建立自洽的耗散极子动力学模型，适用于响应光谱和耗散工程。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Controlling plasmonic orbital angular momentum by combining geometric and dynamic phases
通过合理设计超颖表面，对表面等离子激元（SPP）的可调谐轨道角动量（OAM）进行了理论研究。通过控制纳米孔阵列的取向角和空间位置，表面波的场分布可以被设计为包含自旋相关和独立的OAM分量。对几何相位和光程差引起的相位（动态相位）的同时控制为操纵SPP的OAM提供了额外的自由度。我们发现，任意的OAM数的组合可以实现由不同的圆偏振入射光激发的SPP。这一结果为表面等离子体的OAM提供了有力的控制，在光俘获、成像、通信和量子信息处理等方面具有潜在的应用前景。
2016-11-20 physics.optics
Surface plasmon polariton assisted optical pulling force
我们证明了解析和数值的存在下，光拉力作用于粒子位于等离子体界面附近。两个主要因素促成了这种负反作用力的出现。入射波和反射波之间的干涉引起具有非对称散射图案的旋转偶极子，而表面等离子体激元（SPP）的定向激发增强了散射光的线性动量。强非对称SPP激发是由旋转偶极子和表面等离子体激元的自旋轨道耦合决定的。作为总动量守恒的结果，作用在粒子上的力指向与入射波传播相反的方向。我们推导出解析表达式的力作用在一个偶极粒子放置在附近的等离子体表面。这种拉力的解析表达式内的偶极子近似推导，并在良好的协议与电磁数值计算的结果。作用在较大颗粒上的力进行了数值分析，超越了偶极子近似。
2016-01-08 physics.optics
Enhanced Electromagnetic Chirality by Locally Excited Surface Plasmon Polaritons
通过等离子体纳米结构增强手性光-物质相互作用的可能性为大大提高手性光谱的检测限到单分子水平提供了全新的机会。这些手性相互作用中最显著的发生在电磁波谱的紫外（UV）范围内，这是传统的基于局域等离子体共振的传感器难以接近的。虽然贵金属薄膜上的表面等离子体激元（SPPs）可以在所需的光谱范围内维持共振，但其横磁性质一直是增强手旋光效应的障碍。在这里，我们证明，无论是分析和数值，近场源激发的表面等离子体可以表现出丰富的和非平凡的手征特性。特别是，我们表明，由手征源激发的SPP不仅导致局部增强的光学手征，而且还实现了净光学手征的多方面增强。我们发现，表面等离子体激元促进光谱的UV部分中的光学手性的等离子体激元增强在手性生物传感中具有极大的兴趣。
2015-05-09 physics.optics
Plasmon-Exciton-Polariton Lasing
金属纳米结构提供了一个工具包，用于产生低于衍射极限的相干光。基于等离子体激元的激光依赖于发射体（诸如有机荧光团）的粒子数反转以及由等离子体激元共振提供的反馈。在这种被称为弱光物质耦合的状态下，系统的辐射特性可以用Purcell效应来描述。分子激子与等离子体激元结构产生的电磁场之间的强轻物质耦合导致了被称为等离子体激子极化激元（PEP）的混合准粒子的形成。由于这些准粒子的玻色子性质，激子极化激元凝聚可以导致在比传统光子激光器低得多的阈值功率下的类激光发射。在这里，我们观察到PEP激光通过一个黑暗的等离子体激元模式在一个低阈值的金属纳米粒子阵列中的光泵的有机系统。有趣的是，尽管活性材料的量子效率降低，但通过增加轻物质耦合的程度来降低激光的阈值功率，突出了导致激光的超快动力学，即，受激散射这些结果展示了一个独特的室温平台，用于探索开放腔结构中激子极化激元的物理学，并为将这种片上激光器件与当前光子学和有源超材料平面技术集成铺平了道路。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Arbitrary spin-controlled directional coupling of surface plasmon polaritons
控制表面等离子体激元（SPP）的方向性已被广泛研究，但在报道的方法中，SPP的方向都是通过正交偏振来切换的。在这里，我们提出了一个计划来控制任意自旋极化的SPP的方向性。最极端的是，该器件可以将两个非常相邻的偏振分量分离到两个相反的方向。所提出的设计方案的多功能性可以提供偏振传感，偏振分裂和偏振控制等离子体器件的机会。
2018-07-27 physics.optics
Controlling Fano resonance using the Geometrical Phase of light in spatially tailored waveguided plasmonic crystals
呈现非对称谱线形状的Fano共振是在各种物理系统中观察到的普遍现象。在这里，我们通过实验建立了光谱不对称性参数和物理上可实现的相位因子之间的连续和离散模式，导致法诺共振的干扰的直接联系。使用一种特殊设计的超材料，即波导等离子体晶体与等离子体光栅的空间变化的取向轴，我们展示了控制的Fano共振的光谱不对称性通过改变偏振光的几何相位。在这种情况下，由于光栅轴的取向角的变化，导致输入左和右圆偏振光的几何相位的变化。系统的几何相位和由此产生的法诺共振的q-参数的变化被解释由一个适当的理论模型连接的两个物理实体。通过调整几何相位实现的对Fano共振的谱线形状的控制可以为基于偏振的光子应用开辟新的途径。
2019-05-05 physics.optics
Relative merits of Phononics vs. Plasmonics: the energy balance approach
各种等离子体激元方案的共同特征是它们能够将表面等离子体激元（SPP）的光场限制到亚波长体积中，从而实现线性和非线性光学性质的大幅增强。然而，即使是最好的金属，这种能力也受到固有的大欧姆损耗的严重限制。然而，在光谱的中红外和远红外范围内，存在一种可行的金属、极性氮化物和半导体的替代品，其中介电常数（实部）在Reststrahlen区域变为负值。这一特征产生了所谓的表面声子极化激元（SPhPs），它能够以类似于等离子体激元类似物SPPs的方式限制场。由于极性声子的阻尼率基本上小于自由电子的阻尼率，因此期望声子器件可以胜过它们的等离子体对应物并非不合理。然而，对声子和等离子体的比较优点的更严格的分析揭示了一个更微妙的答案，即虽然声子方案确实表现出更窄的共振并且可以实现非常高程度的能量集中，但是大部分能量以晶格振动的形式包含，使得电场的增强以及因此的Purcell因子，与金属纳米天线相比是相当小的。尽管如此，声子共振的绝对狭窄性预计将使声子在频率选择性很重要的应用中可行。
2017-06-20 physics.optics
Degenerate parametric down-conversion facilitated by exciton-plasmon polariton states in nonlinear plasmonic cavity
研究了非线性等离激元腔中通过近场相互作用耦合到单个表面等离激元模的二能级量子发射体系综中的简并参量下转换效应。为了这个目的，我们开发了一个量子驱动耗散模型捕捉非平衡动力学的系统中，非相干泵浦的QE的过渡频率调谐附近的二次谐波响应的SP。考虑到强耦合机制，即，当SP-QE相互作用速率超过系统耗散速率时，我们发现了一个临界SP-QE耦合，这归因于正常态和激光定态之间的相变。检查以上系统的稳定状态的波动，我们预测新的基本激发，即激子等离子体激元形成的两个SP量子和单激子状态的QE。两个SP量子的贡献导致SP-QE相互作用速率与QE数量${\cal N}_o$的线性标度，而不是Dicke和Tavis-Cummings模型已知的$\sqrt{{\cal N}_o}$标度。我们进一步研究了SP-QE相互作用标度如何影响临界耦合附近的极化激元色散和功率谱。为了这个目的，我们比较了计算结果，假设一个有限的合奏QE和模型的热力学极限。计算的功率谱预测了二次谐波频率附近的QE的相干光子发射和SP在基频的相关光子对发射的相互作用（即，光子DPDC效应）。
2023-01-24 physics.optics quant-ph
Controlling Surface-plasmon-polariton Launching with Hot Spot Cylindrical Waves in a Metallic Slit Structure
用于产生表面等离子体激元极化（SPP）的等离子体纳米结构总是涉及电荷可以积累的尖角。这可能导致在金属角处产生强的局部电磁场，形成热点。本文从理论和实验两方面研究了金属狭缝结构中热斑对SPPs传播的影响。研究发现，从热点辐射的电磁场，称为热点柱面波（HSCW），可以大大操纵SPP在狭缝结构中的发射。通过半解析模型，阐明了利用HSCW操纵SPP发射的物理机制。利用该超高速连续波，在一个超小型金属阶梯狭缝结构中实现了单向SPP发射。HSCW将局域表面等离子体激元和传播表面等离子体激元连接在一个集成平台上，为等离子体激元器件和电路的设计开辟了一条新的途径。
2015-11-29 physics.optics
Electrical generation of surface plasmon polaritons in plasmonic heterostructures
National University of Singapore（新加坡国立大学）
本研究通过直接耦合电子-空穴偶极子到量化的SPP场，实现了等离子体异质结构中中等范围SPP的电生成，展示了非热、可调偏置的SPP发射，达到1%的功率转换效率和100的Purcell因子。
2025-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Analytical Study of Hybrid Surface Phonon-Plasmon-Polaritons (HSP3) in Symmetric Nonlinear-Graphene-hBN Heterostructures
双曲激元与THz等离子体激元的杂交由于其在这一领域的迷人应用而引起了人们的极大关注。然而，为了有效地提高这些耦合模式的性能，一种方法是在异质结构中使用智能材料。在这里，我们介绍了一种对称的石墨烯基结构，含有六方氮化硼（hBN）层，其中两个非线性层已被用作包层，以提高混合表面声子-等离子体激元-极化激元的限制。导出了一个新的分析模型。一组非线性方程数值求解，并报告所获得的结果。利用非线性介质与混合石墨烯-hBN层一起允许通过改变化学势、弛豫时间和非线性因子来调节结构的传播特性。该研究已经完成了两个频率区域：上部Reststrahlen和下部Reststrahlen带。数值计算结果表明，在45 THz频率下，HSP 3在上Reststrahlen带有很长的传输距离（Lprop=300 μm）和很大的品质因数（FOM=98）。所提出的结构及其分析模型可以打开新的见解，在中红外等离子体可调谐器件的设计。
2022-10-18 physics.optics
Second-order coherence properties of ultrafast polariton dynamics in plasmonic lattices
Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）；University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）
本研究通过测量等离子体晶格中极化子发射的二阶相干函数，展示了高度相干态（g^(2)(0)-1<10^-4）及超快（>1 THz）动力学，并提出了BEC或超辐射的物理解释。
2026-09-30 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
