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
Ultrafast polarization conversion with plasmonic crystals
利用时间分辨偏振技术，在等离子体纳米光栅的光学响应中发现了飞秒尺度的偏振态转换。同时测量的斯托克斯参数作为时间的函数与平均时间门为130 fs揭示了显着的改变内的一个单一的fs脉冲从等离子体激元晶体反射的偏振态。时间依赖性的去极化实验发现，并在一个分析模型，预测四倍增强的偏振转换效果与使用较窄的门内描述。这种效应归因于激发具有高度双折射Fano型光谱轮廓的时间延迟偏振敏感表面等离子体。
2011-05-24 physics.optics
Ultrafast spatiotemporal chiroptical response of dielectric and plasmonic nanospheres
该研究从理论上探究超短脉冲激发下等离激元与电介质纳米球的近场光学手性时空演化，揭示两类谐振器的手性响应差异及机制，验证矢量光束的调控能力，为手性光-物质相互作用的时空调控提供新可能。
2023-10-22 physics.optics
Transient optical symmetry breaking for ultrafast broadband dichroism in plasmonic metasurfaces
超快纳米光子学是一个新兴的研究领域，旨在开发能够以前所未有的速度进行光调制的纳米器件。一种很有前途的方法是利用纳米结构材料（金属或电介质）的光学非线性，通过与强超短激光脉冲的相互作用来调制它们的有效介电常数。虽然这种纳米结构的光激发后的超快时间动力学已被深入研究，亚ps瞬态空间不均匀性发生在纳米尺度迄今几乎被忽略。在这里，我们从理论上预测和实验证明，光生热载流子的不均匀时空分布诱导在由高度对称的亚原子制成的等离子体超表面中的瞬态对称性破缺。该过程是完全可逆的，并且导致宽带瞬态二向色性光学响应，在小于1皮秒的时间内恢复初始各向同性状态，克服了由较慢的弛豫过程（例如电子-声子和声子-声子散射）引起的速度瓶颈。我们的研究结果铺平了道路的超快二向色性器件的发展，能够Tera位/秒的光偏振调制。
2020-07-31 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
All fiber ultrafast laser generating gigahertz pulse based on a hybrid plasmonic microfiber resonator
通过各种锁模方法产生高重复率超短脉冲的超快激光器可以使许多重要的应用受益，包括通信，材料加工，天文观测等。几十年来，基于耗散四波混频（DFWM）的锁模在产生重复率为千兆赫（GHz）量级的脉冲方面一直是基础，其中多波长梳状滤波器和长非线性元件是基本的。最近，这种方法已被改进，使用滤波器驱动DFWM，它利用两个过滤和非线性特性的二氧化硅微晶谐振器。然而，制造的复杂性和波导与光纤之间的耦合损耗是一个问题。在本研究中，我们提出一个数十至数百千兆赫的稳定脉冲全光纤激光器的基础上的混合等离子体微光纤结谐振器装置。与先前报道的脉冲产生机制不同，该操作利用由器件的偏振相关特征引入的非线性偏振旋转（NPR）效应来增加腔内功率以促进DFWM锁模，我们称之为NPR激励DFWM。这种易于制造的多功能器件同时用作偏振器、梳状滤波器和非线性元件，从而为微光纤谐振器器件在超快和非线性光子学中的应用提供了新的思路。我们相信，我们的工作为实现实用的低成本超快光源提供了重大改进。
2019-11-28 physics.optics
Ultrafast Plasmonic Control of Second Harmonic Generation
高效的频率转换技术对于用于信息处理和信号调制的等离子体超颖表面的发展至关重要。原则上，非线性材料中的纳米级电场限制使得每单位体积的谐波转换效率比块体材料中可达到的更高。在这里，我们展示了有效的二次谐波产生（SHG）在锯齿形纳米间隙等离子体几何形状，产生陡峭的电场梯度的电介质超颖表面。使用超快泵浦来控制具有反转对称性的薄膜材料中的等离子体激元诱导的电场，该薄膜材料在没有等离子体激元增强的情况下不表现出偶数阶非线性光学响应。利用一种新的非线性干涉技术，对等离子体近场的时间演化进行了表征，其分辨率约为100as。在这里展示的超材料几何形状中操纵非线性信号的能力对于理解纳米材料的超快非线性响应和制造有源的光学可重构等离子体器件都是不可或缺的
2016-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast Plasmonic Rotors for Electron Beams
本研究通过在激发金纳米棒的正交偏振激光脉冲间引入相位偏移生成旋转等离子体近场偶极子，探究其与慢电子束的相互作用，揭示了等离子体场循环方向的调控作用及同步共振的角动量传递效果，为电子波包整形及相关领域应用提供了新途径。
2025-02-24 physics.optics quant-ph
Reprogrammable plasmonic topological insulators with ultrafast control
拓扑光子学的出现彻底改变了人们对光传播的理解，但目前的研究大多集中在静态光子结构的设计上。开发一个动态的光子拓扑平台，以超快的速度切换多种拓扑功能仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们展示了一种超快可重编程等离子体拓扑绝缘体，其中拓扑传播路径可以在纳秒级的开关时间，即超过10^7倍的速度比目前最先进的动态转向。这种数量级的改进是通过使用超快电子开关以创新的方式实现可编程性。由于灵活的可编程性，许多现有的光子拓扑功能可以集成到这个敏捷的拓扑平台。我们的工作将当前光子拓扑绝缘体的研究带入了数字化和智能化时代，这将推动具有内置拓扑保护的智能和超快光电器件的发展。
2020-12-26 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast laser-induced subwavelength structures towards nanoscale: the significant role of plasmonic effects
近年来，通过控制复杂人造结构上的表面等离子体激元（SPs）来实现对光的超越衍射极限的操控，引起了人们极大的兴趣。然而，在这里，我们证明了在短脉冲激光烧蚀超快活性等离子体结构自发产生凭借等离子体效应，而不是人类的聪明才智。首先，分裂的激光诱导的亚波长光栅，实验证明在ZnO，Si和GaAs，被证实起源于SP模式的转换从共振到非共振模式，并进一步同相或反相非对称模式。此外，随着脉冲数的增加，激光诱导结构的普遍缩小是来自于等离子体相互作用的物理机制从光学机制到静电机制的转换，这可能会引起准静态SP，其相互作用尺度远远超过衍射极限，并导致超快，非热烧蚀的非凡的静电增强。等离子体激元机制揭示了超快激光诱导纳米结构的深亚波长空间尺度和超短时间尺度之间的联系：基本上，“纳米尺度”倾向于消除电磁延迟效应并对入射场产生瞬时响应，并引起静电相互作用和巨大的局域场增强，从而在巨大的静电力驱动下促进超快烧蚀。因此，同时提供“纳米级”和“超快”的活性等离子体结构易于在超快烧蚀中形成。此外，等离子体激元机制可以作为一种强大的“进化力”，在多脉冲烧蚀中发挥作用，促进共振纳米结构的生长--各种典型的等离子体激元结构可以通过多脉冲演化自生成，这可以被认为是一种自然等离子体激元。
2012-05-28 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Harnessing Plasmonic Interference for Nanoscale Ultrafast Electron Sources
提出利用金制阿基米德螺旋结构聚焦等离激元并结合非线性光电子发射，实现低发射度、纳米飞秒时空约束的平坦超快电子源。
2024-06-12 physics.acc-ph physics.optics
Ultrafast and energy-efficient all-optical switching with graphene-loaded deep-subwavelength plasmonic waveguides
全光开关因其可以克服电开关的速度限制而受到人们的关注。然而，由于现有材料中固有的小光学非线性，超快、节能的全光开关的实现一直具有挑战性。作为解决方案，我们提出了石墨烯负载的深亚波长等离子体波导（30 nm x 20 nm）。由于极端的光限制，我们显著增强了石墨烯的光学非线性吸收，并实现了超快全光开关，开关能量为35 fJ，开关时间为260 fs。开关能量比以前的石墨烯基器件小四个数量级，是有史以来报道的任何全光开关在几皮秒或更少的值。该器件可以有效地连接到传统的Si波导和Si光子集成电路。我们相信，这种基于石墨烯的器件将为片上超快和节能的光子处理铺平道路。
2019-07-03 physics.app-ph physics.optics
Strong-field control of plasmonic properties in core-shell nanoparticles
等离子体纳米系统的强场控制为非线性等离子体光谱学和拍赫兹电子学开辟了新的前景。然而，问题仍然是关于在亚波长空间和超快时间尺度上的非线性光-物质相互作用的性质。针对这一挑战，我们研究了强场控制的等离子体响应的Au纳米壳与SiO $_2$核心的强激光脉冲。我们发现，从这些核壳纳米粒子的光电子能谱显示出显着的弱和强场制度之间的过渡。这种观察到的过渡同意我们的修改米氏理论模拟，结合非线性介电纳米壳响应的预测。在原型核-壳纳米颗粒中等离子体响应的强度依赖性光学控制为使用更复杂的纳米结构实现超快开关和光电信号调制铺平了道路。
2021-08-16 physics.optics
Heat-induced soliton self-frequency redshift in the ultrafast nonlinear dynamics of active plasmonic waveguides
我们研究了在有源等离子体激元波导中发射的光的超快非线性动力学，该有源等离子体激元波导由两个硅层夹在一个金薄膜中组成，并且浸没在外部泵浦的Al $_2$ O $_3$：Er $^{3+}$中。我们通过一个广义的立方Ginzburg-Landau方程来模拟这种耗散系统中的光传播，该方程考虑了活性介质的放大效应以及金的吸收和热调制非线性效应。我们发现，加热严重影响时间耗散孤子在这样的等离子体波导中的传播，通过产生孤子自频率红移伴随着孤子减速在时域。采用半解析变分法，推导了一组脉冲参数的耦合微分方程，计算了自感红移的依赖关系。这些方程通过简单的时间和频率偏移的近似解析表达式提供了对复杂的非线性动力学的物理洞察。这样的分析预测被发现与直接数值模拟的广义立方Ginzburg-Landau方程非常吻合。我们的研究结果提供了一个普遍的理解，在金基有源等离子体波导的超快非线性动力学，特别是传播光脉冲的光谱整形特性。
2019-04-12 nlin.PS 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
Terahertz Emission from Spintronic Stack Nanodecorated with Drop-Cast Core-Shell Plasmonic Nanoparticles
Loughborough University（拉夫堡大学）；Sapienza University of Rome（罗马第一大学）
通过滴涂核心-壳层等离子体纳米颗粒提高自旋电子堆叠的太赫兹发射效率，实现高转换率的太赫兹源。
2025-12-02 physics.optics
THz lattice vibrations for active plasmonics with light: Ultrafast optical response in gold/telluride hybrid plasmonic crystals
固体中相干光学声子的激发为亚皮秒时间尺度上的光的超快调制提供了途径。在这里，我们报告的高效3.6太赫兹调制的光反射的混合金属/半导体等离子体激元晶体引起的晶格振动在几纳米厚的元素碲层。我们观察到，表面等离子体激元有助于显着的光诱导形成此薄层之间的界面碲基II-VI族半导体，如（镉，镁）碲或（镉，锰）碲，和一维金光栅。在泵浦-探测实验中，通过飞秒激光脉冲激发和探测$A_1$对称性的相干光学碲声子来监测界面成分的变化。等离子体光栅在半导体上的图案化增强了源自界面区域的瞬态信号。这允许监测层的形成和观察的声子频率的偏移所造成的限制的晶格振动在nm厚的隔离层。利用表面等离子体激元对相干光学声子的有效激发和检测可以通过信号强度对泵浦和探测脉冲的偏振及其光谱分布的依赖性来证明。
2015-11-02 cond-mat.mtrl-sci 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
Plasmonic nanoantennas: enhancing light-matter interactions at the nanoscale
等离子体激元学的研究领域承诺与传统电子器件相比，具有超小的占地面积，以超快的速度运行，并且具有更低的能耗。这些设备将与光和桥梁之间的差距微观介电光子系统和纳米电子。最近在纳米技术和光学方面的研究进展已经导致了大量新的等离子体设计的产生。其中最有前途的是在光频下工作的纳米级天线，称为纳米天线。等离子体纳米天线可以提供增强的和可控的光-物质相互作用以及远场辐射和纳米尺度的局部源之间的强耦合。在简单介绍了几种等离子体纳米天线的设计和它们的成熟的射频天线对应物之后，我们回顾了不同纳米天线配置的几种线性和非线性应用。特别是，调谐线性纳米天线的散射响应和创建强大的光无线链路的可能性。此外，不同的线性和非线性纳米天线系统的非线性和光动力学响应的报告。基于这些等离子体纳米天线配置，设想了几种未来的光学设备，例如低功率纳米开关，紧凑型超快光源，纳米传感器和高效的能量收集系统。
2015-11-10 physics.optics
Ultrafast Generation and Control of an Electron Vortex Beam via Chiral Plasmonic Near Fields
涡旋携带的物质波，如手征电子束，在应用科学和基础科学中都有重要的意义。连续波电子涡旋束通常通过被动相位掩模在电子的波函数上压印横向相位调制来制备。在这里，我们表明，飞秒手征等离子体激元近场使电子涡旋束的超快时间尺度上的产生和动态控制。由此产生的电子波包的涡旋结构探测在实空间和倒易空间使用超快透射电子显微镜。这种方法提供了一个高度的可扩展性，以小的长度尺度和阿秒精度的电子涡度的高效操纵。除了直接影响在纳米超快过程中，其中手征起着重要作用的调查，我们进一步讨论了使用这种技术的前景，以形成带电的复合粒子，如质子的波函数，以及它如何可以用来探测它们的内部结构。
2018-12-19 physics.optics quant-ph
Ultrafast photochromism and bacteriochromism in one dimensional hybrid plasmonic photonic structures
混合等离子体光子结构将等离子体响应与光子带隙相结合，有望用作光学开关和传感器。在这里，我们展示了两种不同的外部刺激，如激光脉冲和细菌的光学响应在这样的结构的主动调制。首先，我们报告了一个小型化（5 × 5 mm）的氧化铟锡（ITO）光栅采用飞秒激光微加工的制造，我们表明，通过超快光激发在光谱的红外部分调制的光子带隙在可见光的可能性。注意，所展示的频谱调制的皮秒范围内的时间响应具有工业相关性。此外，我们制造了一维光子晶体，其由暴露生物活性银的顶层的溶液处理的电介质布拉格堆叠组成。我们将系统的细菌响应度分配给Ag/细菌界面处的极化电荷，从而引起光子带隙的整体蓝移。
2020-03-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Experimental and ab initio ultrafast carrier dynamics in plasmonic nanoparticles
等离子体纳米结构的超快泵浦-探测测量探测激发载流子的非平衡行为，这涉及在典型的经验分析中模糊的几种竞争效应。在这里，我们提出了泵浦-探测测量的等离子体纳米粒子与一个完整的理论描述的基础上的第一性原理计算的载流子动力学和光学响应，免费的任何拟合参数。我们占详细的电子结构的影响，在态密度，激发载流子分布，电子-声子耦合，和介电函数，使我们能够避免有效的电子温度近似。使用这种计算方法，我们得到了很好的定量协议与瞬态吸收测量的光谱和时间特征。在我们的实验和计算中，我们确定了两个主要贡献的初始响应与不同的签名：短寿命的高度非热激发载流子和长寿命的热化载流子。
2016-12-24 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph 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
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
Optical tristability and ultrafast Fano switching in nonlinear magneto-plasmonic nanoparticles
我们考虑了一个涂层的磁等离子体纳米粒子（MPNP）与克尔型非线性等离子体外壳和磁光核心的光散射。这样的结构具有两个等离子体振子偶极模式，与壳的内表面和外表面上的电子振荡相关联。在非线性状态下驱动，每个模式都表现出一种非线性响应。内部等离子体的双稳态导致在该状态和Fano共振之间切换（Fano切换）。一旦外部光强度超过临界值，两个本征模式的双稳区重叠产生光学三稳性，其特征在于对于给定的波长和光强度的三个稳定的稳态。我们开发了一个动态的非线性稳态之间的过渡理论和估计的特征切换时间短至0.5 ps。我们还表明，磁光（MO）效应允许红色和蓝色的光谱移位的Fano配置文件的右和左圆偏振的外部光，呈现Fano开关敏感的光偏振。具体地，可以实现右圆偏振的Fano切换，同时消除左圆偏振的Fano切换。我们的研究结果指出，一类新的超快Fano开关可调的磁场在纳米光子学的应用。
2018-02-19 nlin.AO physics.optics
Non-equilibrium quantum plasmonics in nanoparticle-on-mirror nanocavities
Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学前沿科学技术研究院）；Photonics Research Centre, Universiti Malaya（马来亚大学光子研究中心）；Nanophotonics Centre, Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge（剑桥大学物理系卡文迪许实验室纳米光子学中心）
本文提出了一种利用激光诱导的弹道热电子注入控制等离子体性质的新方法，用于超快光学调制量子现象，展示了在纳米腔中实现非平衡电子系统量子纳米光子学的潜力。
2026-03-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Skyrmion Generation in a Plasmonic Nanoantenna through the Inverse Faraday Effect
本文研究利用金纳米环暗模式在逆法拉第效应感生磁场中产生斯格明子拓扑结构，揭示反向传播光电流实现金磁化的机制，为超快数据写入与处理提供新途径。
2024-02-27 physics.optics
Thermo-modulational interband susceptibility and ultrafast temporal dynamics in nonlinear gold-based plasmonic devices
从第一性原理出发，我们从理论上模拟了金基等离子体激元器件的非线性时间动力学，这些器件是由其金属组分的加热引起的。在光学频率下，金的磁化率由第一布里渊区中X，L点周围的带间跃迁决定，热调制效应由导带中电子能量分布的费米拖尾引起。作为传导电子的光致加热的结果，光学极化率变得非线性。在本文中，我们描述，为我们所知的第一次，金的热调制非线性对金纳米线上引导的表面等离子体激元的传播的影响。我们引入了一个新的非线性类薛定谔方程来描述脉冲在这种纳米线中的传播，我们预测了延迟热响应引起的强烈光谱红移的出现。
2012-08-06 physics.optics physics.plasm-ph
Ultrafast Dynamic Metallization of Dielectric Nanofilms by Strong Single-Cycle Optical Fields
我们预测一个动态的金属化效应，其中一个超快（单周期）的光脉冲与一个字段小于或1 V/埃的顺序导致等离子体金属样行为的介电膜具有几个nm的厚度。这表现在等离子体激元振荡的极化和显着人口的导带演变的飞秒时间尺度。这些现象是由于绝热（可逆）和非绝热（实际上是不可逆的）途径的结合。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plug-Play Plasmonic Metafibers for Ultrafast Fiber Lasers
通过在光纤尖端集成超表面，超光纤将传统光纤的功能扩展到前所未有的纳米级光操纵，成为纳米科学和纤维光学社区的新兴光耦合平台。目前的元光纤主要是探索孤立的裸光纤，由于缺乏与通用光纤网络的标准接口，因此仍然是概念验证。在这里，我们开发了新的方法来制造定义良好的等离子体超颖表面直接在商业单模光纤跳线使用标准的平面技术的端面上，并提供了第一个演示其实际应用中的非线性光学制度。具有即插即用连接光纤电路和任意超表面景观，与可调谐等离子体共振的超光纤实现到光纤激光器腔，产生全光纤亚皮秒（最小513 fs）孤子锁模激光器在1.5微米和2微米的光波长，展示其不寻常的偏振非线性传递函数和优越的饱和吸收响应。等离子体超颖表面的饱和吸收背后的物理机制提供了新的见解。纳米纤维工艺流程与现有的洁净室技术兼容，为超纤维成为功能化纤维组分的常规成员提供了途径。这项工作为下一代超快光纤激光器、光学频率梳、光学神经网络和用于传感、成像、通信等的超紧凑“全光纤”光学系统铺平了道路。
2022-09-28 physics.app-ph physics.optics
All-optical directional switching of non-thermal photocurrents in plasmonic nanocircuits
Sorbonne Université, CNRS, Institut des NanoSciences de Paris, INSP（索邦大学，法国国家科学研究中心，巴黎纳米科学研究所）；Université Bourgogne Europe, CNRS, Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne ICB UMR 6303（勃艮第欧洲大学，法国国家科学研究中心，勃艮第卡诺跨学科实验室）；School of Electronic and Information Engineering, Ningbo University of Technology（宁波工程学院电子与信息工程学院）
本研究通过等离子体金线实现非热光电流的全光方向控制，利用反法拉第效应和偏振调制技术，实现了亚波长尺度上的电流反转，为超快芯片内处理的可重构全光纳米电路提供了新方法。
2025-12-01 physics.optics
Optical Synthesis of Transient Chirality in Achiral Plasmonic Metasurfaces
本文提出利用热载流子非均匀时空分布重构光学几何，在非手性等离子体超表面中实现可见光波段近乎完美可逆的超快瞬态手性。
2023-06-05 physics.optics
Advances in ultrafast plasmonics
该综述探讨了超快等离激元学的现状与前景，涵盖了利用等离激元在纳米尺度上监测和控制超快光学与电子过程的方法、多功能应用及相对论领域的新进展。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electromagnetic enhancement of one-dimensional plasmonic hotspots along silver nanowire dimer examined by ultrafast surface enhanced fluorescence
本研究利用超快表面增强荧光技术直接推导银纳米线二聚体中一维热点的电磁增强光谱，结合数值计算与相位分析，揭示了偶极-四极耦合亚辐射等离激元是直径大于80nm二聚体产生电磁增强的主导机制。
2023-10-06 physics.optics quant-ph
Ultrafast structural color change in indium tin oxide/titanium dioxide 1D photonic crystal
光子晶体可以在其结构中集成诸如氧化铟锡（ITO）的等离子体材料。利用ITO等离子体特性，可以在施加外部刺激时调谐光子晶体的光子带隙。在这项工作中，我们已经通过射频溅射制备了一维多层光子晶体，我们已经触发了超快泵浦探测光谱的光学响应。在光激发时，我们观察到铟锡氧化物的折射率的变化。这种效应已被用于产生在超快时间尺度内改变其光子带隙的光子晶体。通过设计光子晶体实现了可见光区的全光调制。
2022-05-19 physics.app-ph 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
Second-harmonic generation in plasmonic waveguides with nonlocal response and electron spill-out
等离子体波导提供了一个集成平台，以开发高效的纳米超快光子器件。描述等离子体波导中的非线性光学现象的理论模型通常只包含体非线性，而由金属成分引起的非线性仍然未被探索。在这项工作中，我们提出了一种方法，使一个广义的治疗存在于等离子体波导的非线性，并使用它来计算二次谐波产生的自由电子通过流体动力学非局部描述。作为我们的方法的一般应用，我们还考虑了电子溢出的量子流体力学理论所产生的非线性。我们的研究结果可能会发现在设计和分析的集成光子平台的非线性光学纳入各种非线性材料，如重杂质半导体的中红外应用的适用性。
2022-02-07 physics.optics
Multimode plasmon excitation and in-situ analysis in top-down fabricated plasmonic nanocircuits
我们的实验证明合成和原位分析多模等离子激元激发双线传输线支持对称和反对称本征模。为此，我们照射的入射耦合天线的衍射限制的激发点利用偏振和位置相关的激发效率。通过记录传输线远端的两个模式特定的空间分离的发射点的远场发射来进行模态分析。为了说明这种方法的力量，我们选择性地确定多模超快等离子体激元脉冲的对称和反对称贡献的群速度。
2013-10-11 physics.optics
Single-step fabrication of high performance extraordinary transmission plasmonic metasurfaces employing ultrafast lasers
等离子体超颖表面基于特殊的光学透射效应（EOT），可以有效地透射从可见光到远红外的特定光谱波段，在紧凑型多光谱成像、生物和化学传感、彩色显示等重要技术领域有着广泛的应用。然而，由于它们的亚波长性质，EOT超颖表面现在用纳米和微米光刻技术制造，需要许多处理步骤并且在昂贵的洁净室环境中进行。在这项工作中，我们提出并实验证明了一种新的，单步工艺的快速制造高性能的中，长波红外EOT超颖表面采用超快直接激光写入（DLW）。微孔阵列组成的非凡的传输超颖表面的面积为4平方毫米的时间尺度的单位分钟，采用单脉冲烧蚀的40纳米厚的金膜上的电介质基板上安装在一个高精度的电动阶段。我们展示了如何通过仔细表征只有三个关键的实验参数对加工的微观形貌（即激光脉冲能量，扫描速度和光束整形狭缝）的影响，我们可以有按需控制的光学特性的非凡的传输效应的传输波长，品质因数和偏振灵敏度的共振。为了说明这一概念，一组EOT超颖表面具有不同的性能和操作在不同的光谱制度已经成功地设计，制造和测试。透射率测量和数值模拟之间的比较表明，所有制造的设备表现出预期的，从而证明了所提出的制造方法的高性能，灵活性和可靠性。
2022-01-25 physics.app-ph physics.optics
Spontaneous and Stimulated Raman Scattering near Metal Nanostructures in the Ultrafast, High-Intensity regime
拉曼散射中包含原子反转可以显着改变等离子体环境中的场动力学。我们的计算表明，大的本地字段和飞秒脉冲相结合，以产生：（i）内的热点人口反转;（ii）增益饱和;和（iii）转换效率的特征在于开关式过渡到受激制度，跨越12个数量级。虽然在拉曼散射原子反转通常被忽略，我们证明，在某些情况下，充分考虑的动力学的布洛赫矢量是必需的。
2013-05-02 physics.optics
Ultra-broadband Optical Switching Plasmons Waveguide in Ge Nanowires
针对等离子体材料响应波段窄、调谐方法有限的问题，本研究实现了光调谐锗纳米线的超宽带非平衡等离子体响应，追踪到800-2000 $cm^{-1}$范围的响应蓝移，首次完成光生载流子调谐的半导体纳米线SPPs成像，为超快全光器件提供支撑。
2024-03-11 physics.optics
Optomagnetism with plasmonic skyrmion
本文研究等离激元 Néel 斯格明子的光磁效应，证明聚焦径向偏振涡旋光束产生的斯格明子最适合在金薄膜中诱导静磁场，为全光磁化翻转等应用提供新自由度。
2024-04-04 physics.optics
Watching charge separation in nanoantennas by ultrafast point-projection electron microscopy
观察电子在自然纳米长度和飞秒时间尺度上的运动是当代超快科学的一个基本目标和公开挑战。目前，光学技术和电子显微镜主要提供时空或空间分辨率，然而，与时空分辨率相结合的显微镜技术需要进一步发展。在这里，我们创建一个超快电子源等离子体纳米聚焦在尖锐的金锥，并实现在超快点投影电子显微镜这个源。该源用于光泵-电子探针实验，研究纳米等离子体天线的超快光电发射。我们发现，真正的空间运动的光发射电子和金属中的剩余空穴探测与20 nm的空间分辨率和25 fs的时间分辨率。这是一个迈向时间分辨显微镜的电子运动在纳米结构。
2018-01-20 physics.optics
Accelerated Molecular Vibrational Decay and Suppressed Electronic Nonlinearities in Plasmonic Cavities through Coherent Raman Scattering
分子振动及其动力学对于纳米器件中的电子和热输运以及分子催化具有突出的重要性。<100个分子的振动动力学研究通过三色时间分辨相干反斯托克斯拉曼光谱（trCARS）使用等离子体纳米天线。这将分子信号与四波混频（FWM）隔离，同时使用极低的吸收功率，以避免通过单光子锁定检测造成分子损伤。发现FWM在nm宽的等离子体间隙中与等离子体纳米颗粒相比被强烈抑制。联苯-4-硫醇分子的超快振动衰减速率被这些等离子体纳米腔中的增强的脉冲光场激发的局部非平衡温度的瞬时升高加速十倍。分离振动布居衰变和退相的贡献仔细探索这些紧密限制的分子的振动衰变通道。纳米间隙内的这种极端等离子体增强开辟了测量单分子振动耦合动力学和多种分子光力学现象的前景。
2022-10-07 physics.optics
Cascaded four-wave mixing in tapered plasmonic nanoantenna
我们从理论上研究了宽带锥形等离子体纳米天线中的级联四波混频（FWM），并证明了在纳米天线远场图案的主瓣中检测到的非线性频率转换增加了300倍。这是通过调谐纳米天线的元件以共振FWM相互作用所涉及的频率来实现的。我们的研究结果在超快非线性光谱学、传感、片上光学频率转换、非线性光学超材料和光子源等领域有着广泛的应用前景。
2012-09-03 physics.optics quant-ph
Ultrafast nonlinear dynamics of thin gold films due to an intrinsic delayed nonlinearity
利用长程表面等离子体激元，光可以在金属纳米波导中传输，从而实现超小型光电子器件。金是一种重要的等离子体波导材料，但尽管其线性光学特性已被相当好地理解，但其非线性响应仍在研究中。我们考虑脉冲在非线性薛定谔方程模拟的镀金条形波导中的传播。金的非线性响应占的双温度模型，揭示了它作为一个延迟的非线性内在的黄金。其结果是，所测量的非线性强烈依赖于脉冲持续时间。到目前为止，这个问题只被解决唯象，但我们提供了一个准确的估计的定量连接，以及一个唯象的理论来理解增强的非线性响应的黄金厚度减少。与以前的工作相比，功率损耗方程的分析模型得到了改进，现在可以应用于高激光峰值功率的情况。我们展示了新的适合文献中的实验数据，并提供了更新的值为实部和虚部的非线性极化率的金为各种脉冲持续时间和金层厚度。我们的模拟表明，非线性损耗抑制了与低功率激光脉冲的有效非线性相互作用。因此，我们建议设计适用于中红外的波导，其中有质动力瞬时非线性可以主导延迟热电子非线性，并为高效的超快非线性光学提供合适的等离子体平台。
2017-06-28 physics.optics
Extreme Terahertz Nonlinearity of AlGaN/GaN-based Grating-Gate Plasmonic Crystals
该研究提出利用光栅门等离激元晶体共振激发二维等离激元以增强太赫兹非线性，通过泵浦-探测技术观测到高达45%的相对透过率及超快弛豫，并建立非线性模型揭示机制，证明AlGaN/GaN在超快THz调制中具巨大潜力。
2025-03-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast Dipolar Electrostatic Modeling of Plasmonic Nanoparticles with Arbitrary Geometry
INESC TEC - Institute of Systems and Computer Engineering, Technology and Science（系统与计算机工程、技术与科学研究所）；Department of Physics, School of Science and Technology, University of Trás-os-Montes e Alto Douro（特拉奥什蒙特和阿尔托杜罗大学理学院物理系）；Department of Physics, Faculty of Sciences, University of Porto（波尔图大学理学院物理系）
本文提出了一种超快方法，通过偶极子展开和Rayleigh商计算，实现等离子体纳米颗粒的快速建模与优化，显著降低计算成本。
2026-01-23 math-ph math.MP physics.comp-ph
Advancing Plasmonic Computing with Single-Beam Logic Primitives
本文提出基于偏振模态选择与几何调谐的单光束全局阈值等离子体逻辑方案，实验实现比较器、奇偶校验和编解码器，并显著降低面积与功耗。
2025-10-04 physics.optics
Far-field Petahertz Sampling of Plasmonic Fields
本文提出一种远场拍赫兹采样方法，直接测量任意纳米结构的等离激元场，以亚周期分辨率解析退相过程，并实现定制脉冲整形，为超快能量转换和光操控奠定基础。
2023-12-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Chiral Inverse Faraday Effect Mediated by an Inversely Designed Plasmonic Antenna
逆法拉第效应是一种磁光过程，允许通过携带非零自旋或轨道力矩的光激发来磁化物质。这种现象到目前为止被认为是对称的;右或左圆偏振产生沿光传播方向或沿相反传播方向取向的磁场。在这里，我们证明，通过操纵光的自旋密度的等离子体纳米结构，我们产生了手性逆法拉第效应，创建一个强的磁场的500 mT的光的一个螺旋度，相反的螺旋度产生这种效果，只有镜面结构。这种新的光学概念开辟了用非偏振光产生磁场的道路，在磁畴和过程的超快操纵中找到应用，如自旋进动、自旋电流和波、磁skyrmion或磁圆二色性，并直接应用于数据存储和数据处理技术。
2023-01-14 physics.optics
Energy-resolved hot carrier relaxation dynamics in monocrystalline plasmonic nanoantennas
热载流子是驱动大范围化学物理机制的高能光激发载流子。在纳米尺度下，通过照射等离子体天线来促进这些载体的有效生成。然而，超快弛豫速率分别阻碍了它们在未来基于热载流子的器件中的部署。在本文中，我们报告的皮秒弛豫动力学的热载流子在等离子体激元单晶金纳米天线。的时间动力学的热载流子的实验研究通过询问的非线性光致发光响应的天线与光谱分辨的两个脉冲的相关配置。我们测量了随时间变化的非线性阶数从1到8，这挑战了多光子金发光的常见解释。我们证明了光激发载流子的弛豫依赖于它们相对于费米能级的能量。我们发现电子-空穴对能量范围从c. a. 0.2到1.8eV。热载流子能量和弛豫动力学之间的定量关系是优化热载流子辅助过程的重要发现，并揭示了等离子体结构中非线性光致发光的复杂性。
2016-06-20 physics.optics
Ultrafast microwave sensing and automatic recognition of dynamic objects in open world using programmable surface plasmonic neural networks
State Key Laboratory of Millimeter Waves and Institute of Electromagnetic Space, Southeast University（东南大学毫米波国家重点实验室和电磁空间研究所）
本文提出一种可编程表面等离子体神经网络，实现超快微波传感与动态物体识别，刷新率超10kHz，能效达17TOPS/W，准确率91-97%。
2026-03-23 cs.IT math.IT physics.optics
Simultaneously giant enhancement of Forster resonance energy transfer rate and efficiency based on plasmonic excitations
我们提出了一个第一性原理计算的速率和效率的福斯特共振能量转移（FRET）从供体到受体时，他们位于热点的纳米粒子团簇。采用流体动力学模型考虑了非局部效应。结果发现，FRET率和效率可以同时提高超过9个和3个数量级，分别。这些现象的物理根源已经被揭示。在不同的条件下，在同一体系中观察到了能量转移率与局域光态密度无关或相关的两种相反现象。这些发现不仅有助于我们理解关于FRET速率如何取决于LDOS的未解决的争论，而且还提供了一种实现超快能量转移过程的新方法。
2017-12-27 physics.optics
