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
Plasmonic Antennas as Design Elements for Coherent Ultrafast Nanophotonics
等离子体激元的相干宽带激发将超快光子学带到纳米级。然而，为了充分利用这种超快纳米光子应用的潜力，随意设计和控制等离子体系统的超快响应的能力至关重要。在这里，我们开发了一个框架，系统的控制和测量超快动力学的近场热点。我们展示了飞秒时间尺度下等离子体天线相干响应的确定性设计。利用耦合天线配置的新兴特性，我们使用校准的天线来设计超快等离子体的两个广受欢迎的应用：亚波长分辨率相位整形器和超快热点开关。此外，我们表明，混合本地化共振的有损等离子体激元粒子是纳米级相干控制背后的机制。这种简单，可重复和可扩展的方法有望将超快等离子体转变为一种直接的工具，用于室温量子光学，纳米级固态物理和量子生物学等领域。
2012-11-05 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
Extraordinary Magnetooptics in Plasmonic Crystals
等离子体已经吸引了相当大的兴趣，因为它允许在纳米尺度上的光的本地化。等离子体功能材料的制备是集成纳米光子学的一个突破。这类系统可能表现出丰富多样的新现象，也具有巨大的应用潜力。特别地，磁光材料是有吸引力的，因为它们可以经由外部磁场提供对激光和表面等离子体的超快控制。在这里，我们展示了一种新的磁光材料：一维等离子体激元晶体形成的周期性穿孔的贵金属膜上的铁磁介质膜。它提供了巨大的法拉第和克尔效应，通过观察Ebbesen的非凡透射峰附近的横向克尔效应增强了三个数量级来证明。表面等离子体激元在这种增强中起着决定性的作用，因为克尔效应敏感地依赖于它们的性质。等离子体晶体可以在传输中操作，使得其可以在用于电信、等离子体电路、磁场感测和全光磁数据存储的设备中实现。
2010-11-10 cond-mat.other 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
Near-Field Analysis of Bright and Dark Modes on Plasmonic Metasurfaces Showing Extraordinary Suppressed Transmission
等离子体超颖表面的研究，包括一个亚波长线图案的银膜（~ 10 nm），在可见光谱范围内的特别抑制传输（EOST）的设计。用近场扫描光学显微镜（NSOM）的测量表明，远场照射产生共振激发的天线一样（明亮）的模式，是本地化的金属脊。相比之下，从NSOM尖端发射的束缚（暗）表面等离子体激元（SPP）在超颖表面上传播良好，优选地垂直于光栅线。
2014-07-18 physics.optics
Color Tuning by Spontaneous Propagation of Gap Surface Plasmons in Epsilon Near Zero Nano-Cavity
本文介绍了等离子体金属-绝缘体光学纳米腔的数值计算和实验结果。该体系由银作为金属，聚乙烯吡咯烷酮或铟锡氧化物或氧化锌作为绝缘体组成。所提出的纳米腔表现出非凡的效果，如颜色的入射角/视角的函数变化，增强的实验实部和虚部的伪介电常数，一个非凡的传输50 $\%$和零反射的两个偏振在谐振波长。这些结果导致表面等离子体激元的形成和传播以及它们在间隙表面等离子体激元中的杂化。这些效应的同时发生允许通过利用非常窄的$Δ$和$Ψ$椭圆偏振仪参数来研究古斯-汉兴位移。由于它们的光学性质，所提出的纳米腔可以应用于几个领域，如可调谐滤色器，光学，光子学和传感。
2020-02-17 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast dynamics of surface plasmon nanolasers with quantum coherence and external plasmonic feedback
Spasers已被理论预测和实验观察，并有望提供新的令人兴奋的纳米光子和生物医学应用。本文从理论上研究了具有外等离子体反馈的超快激光的动力学性质。我们认为spaser作为一个纳米级的源和等离子体激元，可用于设计新的纳米成像和传感技术的检测器。我们表明，与传统的激光器，spasers是敏感的外部反馈。然而，与激光器不同，spasers具有更快的弛豫动力学，可用于开发新的超灵敏近场成像技术。我们研究了Spaser弛豫振荡对反馈参数的依赖性，并表明量子相干性可以用来增加反馈的灵敏度。
2014-10-10 physics.optics
Tracking surface plasmon pulses using ultrafast leakage imaging
我们介绍了一种新的方法进行超快成像和跟踪表面等离子体波包，在金属薄膜上传播。我们证明了效率的泄漏辐射显微镜实现在时域测量近场脉冲的群速度和相速度与高精度水平。我们的远场成像方法的多功能性在超快近场光学的背景下特别有吸引力。
2015-10-16 physics.optics
Extraordinary Optical Transmission Induced by Excitation of a Magnetic Plasmon Propagation Mode in a Diatomic Chain of Slit-hole Resonators
在这篇论文中，我们将提出金属表面的磁共振纳米结构可以用来实现非常光传输（EOT）。为此，我们设计并制作了一维双原子链缝孔谐振腔。由于强的交换电流相互作用，在该系统中建立了一种具有宽频带的磁等离子体（MP）传播模式。在我们测量的红外光谱中观察到由MP模式引起的明显EOT峰。当入射角为20 °时，在1.07 eV处得到最强的EOT峰。测量的EOT峰与入射角的关系与理论结果吻合得很好。该模式在多频非线性光学过程中具有良好的应用前景。
2009-02-06 physics.optics
Extraordinary nonlinear plasmonics in graphene nanoislands
非线性光学过程依赖于光子与物质耦合所产生的固有的弱相互作用。不幸的是，传统材料的小响应严重阻碍了非线性光学的许多应用。金属纳米结构部分缓解了这种情况，因为与其局部等离子体相关的大的光增强放大了其非线性响应以记录高水平。石墨烯拥有长寿命的、电可调的等离子体激元，这些等离子体激元也与光发生强烈的相互作用。在这里，我们表明，石墨烯纳米岛的非线性极化率可以电调谐到超过几个数量级的类似大小的金属纳米粒子。对于由数百个掺杂有中等载流子密度的碳原子组成的岛，这种非凡的行为延伸到可见光和近红外线。我们对纳米石墨烯等离子体增强光学响应的量子力学模拟表明，这种材料是开发电可调非线性光学纳米器件的理想平台。
2014-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The marriage of plasmonics, magnetism, acoustics and ultrafast optics
表面等离子体激元（SPP或SP）是沿金属/电介质界面传播的电磁波，存在于很宽的频率范围内。它们已经变得流行，因为它们的亚波长限制和执行超灵敏光学测量的可能性。在纳米纤维技术和超快激光技术的巨大进步的推动下，SP纳米光学的应用超出了纳米等离子体的边界。在这里，我们回顾如何使用新的混合多层结构结合不同的功能，允许开发有源等离子体器件和新的计量。磁等离激元，声等离激元和使用超短SP脉冲产生高能光电子代表了几个例子，如何结合在各个子领域开发的想法可以用来产生新的知识，提出大量令人兴奋的应用在纳米光子学。
2012-07-11 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
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
Thermometric Calibration of the Ultrafast Relaxation Dynamics in Plasmonic Au Nanoparticles
超短激光脉冲对等离子体纳米粒子的激发启动了一个复杂的超快弛豫过程，该过程涉及系统的电子气、晶格和环境的逐渐重新平衡。研究这些过程的主要障碍之一是缺乏对系统子组件的动态温度演变的直接测量。我们测量了超短脉冲激发后的等离子体Au纳米粒子的集合的动态光学响应，并将其与相应的静态光学响应作为热力学浴温度升高的函数进行了比较。评估这两组数据，可以清楚地识别平衡或非平衡响应的光学指纹，使我们能够提取弛豫过程的动态测温校准尺度，得到等离子体粒子的实验超快温度演化作为时间的函数。
2021-04-02 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 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 Plasmon-mediated Superradiance from Vertically Standing Molecules in Metallic Nanocavities
十年前提出了金属纳米球周围分子的等离子体介导的超辐射。然而，由于分子定位的实验困难，以及理论上对低激发态分子的增强集体速率的限制，它的演示还没有实现。在这封信中，我们提出，超快等离子体介导的超辐射脉冲可以观察到强烈激发的亚甲蓝分子垂直内的金纳米粒子镜纳米腔。我们的模拟表明，在这个系统中的分子可以相互作用，通过等离激元和自由空间介导的相干和耗散耦合。更重要的是，由短程传播的表面等离子体介导的相干耦合在很大程度上抵消了由自由空间场介导的直接偶极-偶极耦合，而由相对长程的间隙等离子体介导的主导耗散耦合使得皮秒尺度内的超快超辐射脉冲成为可能。我们的研究开辟了通过工程等离子体激元环境来研究亚波长体积中量子发射体的丰富超辐射效应的可能性。
2023-03-05 physics.optics quant-ph
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
Ultrafast Energy Transfer Between Molecular Assemblies and Surface Plasmons in the Strong Coupling Regime
采用基于耦合Maxwell-Liouville-von Neumann方程的自洽模型研究了纳米材料中等离子体激元与量子发射体相互作用的非线性光学动力学。结果表明，超短共振激光脉冲显着修改这样的混合系统的光学性质。它进一步表明，相互作用的分子和等离子体激元之间的能量转移发生在飞秒时间尺度上，可以控制与材料和激光参数。
2013-10-18 cond-mat.mes-hall 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
Ultrafast Control of Lifetime in High Q Anisotropic Plasmon Polaritons
Photonics Initiative, Advanced Science Research Center, City University of New York（纽约市立大学先进科学研究中心光子学倡议）；Center for Nano Science and Technology, Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia（意大利技术研究院纳米科学与技术中心）；Physics Program, Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生院物理学项目）
该研究针对光频表面等离激元损耗的技术障碍，利用MoOCl₂材料观测到高Q各向异性等离激元极化激元，通过非线性泵浦实现了其寿命的超快可调，为突破损耗限制提供了新途径。
2026-09-07 physics.optics
Plasmon-enhanced ultrafast time-resolved spectroscopy of NV-containing diamond
该研究采用泵浦-探测反射率技术，结合镀金闪耀衍射光栅的传播表面等离激元增强电场，提升含NV色心金刚石的光学克尔效应和双光子吸收信号，通过实验与时域有限差分法模拟证实增强效果，为金刚石非线性光学应用奠定基础。
2025-08-26 physics.optics
Electromagnetic coupling between subradiant plasmons and dye molecular excitons analyzed by spectral changes in ultrafast surface-enhanced fluorescence
Health and Medical Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所健康与医学研究所）；School of Materials Science, Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST)（日本高级科学技术研究院材料科学学院）
研究通过超快表面增强荧光光谱变化分析亚辐射等离子体与染料分子激发态的电磁耦合，利用电磁增强因子评估耦合强度，结合耦合振子模型揭示静态与动态光谱特性。
2026-03-20 physics.chem-ph 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
Feedback-optimized Extraordinary Optical Transmission of Continuous-variable Entangled States
我们报道了连续变量纠缠态通过六边形金属孔阵列的反馈优化的非寻常光传输。首次证明了非简并光学参量放大器中的连续变量纠缠在光子-等离子体-光子转换过程后仍然存在。通过控制金属孔阵列的反射光，实验上实现了量子关联的显著增强，与没有这种相干反馈控制的情况相比。这一结果提出了一种有用的技术，以有效地恢复在量子信息处理的等离子体电路中的大量反射损失。
2015-01-06 physics.optics quant-ph
Coherent Field Emission Upon Ultrafast Laser Irradiation of the Tip Plasmon
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
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
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
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
Active plasmon interference control on ultrafast time scales by free electrons
光波之间的干涉是物理学中广为人知的现象之一，广泛应用于现代光学，从纳米级的精确检测到引力波观测。与光类似，表面等离子体激元（SPP）之间的经典干涉和量子干涉都已得到证实。然而，在时间上的子周期内（通常小于可见光范围内的几个飞秒）主动控制SPP干涉仍然缺失，这阻碍了SPP干涉在超快时间尺度上的最终操纵。在本文中，由空穴二聚体发射的SPP之间的干涉，这是由掠入射的自由电子束激发没有直接接触，通过传输和初始相位差控制。特别是，使用阴极射线发光光谱，高阶干涉订单的外观，通过传播相位控制，通过增加分离距离的二聚体。同时，通过改变加速电压，观察到了特定波长处的峰-谷-峰演化，这源于空穴发射SPP的初始相位差控制。特别是，这种控制的时间分辨率被证明是在超快阿秒（AS）区域。我们的工作表明，快电子束可以是一个有效的工具，以控制偏振干涉在亚周期的时间尺度，这可能是潜在的用于超快光学处理或传感。
2021-04-01 physics.optics
Periodic Modulation of Extraordinary Optical Transmission through Subwavelength Hole Arrays using Surrounding Bragg Mirrors
研究了通过由布拉格反射镜包围的亚波长孔阵列的增强光传输，表明反射镜的作用是限制与非凡光传输效应相关的表面等离子体，形成表面谐振腔。总体效果是光透射强度增加超过已经增强的透射的三倍以上，而与布拉格反射镜是在入射光的输入侧还是输出侧无关。布拉格反射镜结构的几何形状控制增强，并且甚至可以将透射减少一半。通过改变这些几何参数，我们能够周期性地调制特定波长的光的传输，与谐振腔中表面等离子体波的传播和干涉一致。FDTD模拟和波传播模型验证了这种效果。
2007-08-09 physics.optics
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
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
Indirect multiphoton scattering between light and bulk plasmons via ultrafast free electrons
提出以超快透射电镜中的自由电子为量子中介，通过多光子吸收/发射与体等离激元散射路径的干涉，实现并表征光与体等离激元的间接相干耦合。
2025-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
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
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
Plasmon triggered ultrafast operation of color centers in hBN layers
二维材料中的高质量发射中心是未来光子学和光电学应用的有前途的元件。富碳六方氮化硼（hBN：C）层具有原子状色心（CC）缺陷，在室温下具有强而稳健的光电发射。将hBN：C层放置在Ag三角形纳米颗粒（NP）的顶部上加速了CC缺陷的衰减，从它们的参考体积值350 ps下降到46 ps。超快衰减是由于通过CC的近场有效激发Ag NP的等离子体模式而实现的。CC/Ag NP相互作用的模拟呈现出预期更高的Purcell值，尽管所测量的CC的衰减受到仪器响应的限制。分析了NP厚度对CC的Purcell因子的影响。hBN：C层中CC的超快操作为其在苛刻应用中的使用铺平了道路，例如单光子发射器和量子器件。
2022-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
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
A unified analytical model for extraordinary transmission in subwavelength metallic gratings
提出了一个直观的分析模型，通过波纹金属薄膜的异常光传输（EOT）。在该模型的框架中，EOT出现于不同衍射级的驻波共振，并且是周期性结构的固有性质，其不需要特定的偏振相关性质，诸如表面等离子体激元。该模型正确预测的EOT共振在各种几何配置的条件下，在TE和TM偏振，并在亚波长和非亚波长光谱制度，使用相同的基本机制。
2010-11-16 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
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
Voltage-controlled extraordinary optical transmission in the visible regime
研究提出在可见光波段利用嵌入纳米孔的量子发射体诱导Fano共振，通过偏置电压实现异常光学透射的电学主动控制，使其成为集成光子电路中适用于生物传感等领域的紧凑元件。
2024-03-07 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Extraordinary Transmission in the UV Range from Sub-wavelength Slits on Semiconductors
在本文中，我们描述了一种方法来实现非凡的传输制度，从亚波长狭缝刻在半导体衬底上。与金属不同，典型半导体如GaAs或GaP的介电常数在极端紫外范围（λ <= 270 nm）开始为负。我们发现，金属样的散装半导体的响应表现出表面等离子体波，导致在紫外线和软X射线范围内的非凡的传输。现实的材料响应与完美导体的重要性也进行了讨论。这些发现在高分辨率光刻、近场光学器件和超高密度光存储等方面具有重要意义。
2009-09-29 physics.optics
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
Single-molecule-resolution ultrafast near-field optical microscopy via plasmon lifetime extension
最近的一项研究表明：当长寿命粒子位于等离子体金属纳米粒子附近时，等离子体振荡的寿命延长，但“仅”在该长寿命粒子附近[PRB 101，035416（2020）]。在这里，我们表明，这种现象可以用于超快（单分子）分辨率超快无孔（散射）SNOM应用。我们使用三维麦克斯韦方程组的精确解。我们用飞秒激光照射金属涂层的硅尖端，量子发射器（QE）放置在尖端顶点。除了在亚纳米尺寸的QE附近，在顶点处的诱导近场迅速衰减。因此，解决方案只受到量化宽松规模的限制。由于在尖端顶点上定位QE具有挑战性，我们建议使用一种新发现的现象; 2D材料中的应力诱导缺陷形成。当单层，例如，当过渡金属二硫属化物（TMD）转移到AFM针尖时，2D TMD的针尖压痕起源于正好位于针尖的最尖锐点处的缺陷中心;即正好在其顶点处。此外，缺陷的谐振是可调的，通过施加到尖端的电压。我们的方法同样可以用于无背景噪声的非线性成像和促进单分子大小的化学操作。
2020-06-30 cond-mat.mes-hall 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
Tunable extraordinary optical transmission for integrated photonics
Akdeniz University（安塔利亚大学）；Turkiye National Observatory, TUG（土耳其国家天文台）
本文综述了通过主动量子等离子体控制实现可调异常光学传输，为集成光子学提供了一种芯片级电光可编程元件。
2025-01-21 physics.optics quant-ph
Terahertz Emission from Spintronic Stack Nanodecorated with Drop-Cast Core-Shell Plasmonic Nanoparticles
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
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
Ultrafast dynamics and surface plasmon properties of Silicon upon irradiation with mid-infrared femtosecond laser pulses
我们提出了一个尚未探索的超快过程和动力学的产生的激发载流子在中红外（中红外）光谱区域的飞秒脉冲激光照射硅后的理论研究。分析了在2.2 μm ~ 3.3 μm范围内不同波长λL下电子-空穴子系统和晶格子系统的载流子密度和热响应的演化，探讨了双光子和三光子吸收机制的影响。诱导克尔效应的作用是突出的，它表现出更明显的影响，在较小的波长在中红外范围。对激发表面等离子体激元（SP）的条件的研究表明，在材料表面形成了弱束缚SP波。所示的激发SP的寿命上升时，产生的波长增加一个大于一个预测的更高的激光频率。对不同脉冲宽度τp下的损伤阈值的计算表明，损伤阈值的增加遵循幂律（τ p^{λ L}），其增加率由指数λ L决定。对不同τp下的多光子吸收率和碰撞电离贡献的研究表明，当τp较长时，λL=2.5 μm的损伤比λL=2.2 μm的损伤小。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci 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
Interference of surface plasmon polaritions controlled by the phase of incident light
在光学厚金属板的亚波长孔的非寻常光传输中观察到表面等离子体激元（SPP）的干涉图样。结果表明，入射光的相位可以转移到表面等离子体。我们可以通过调制两束入射光之间的相对相位来控制SPP的相消干涉和相长干涉。利用稍有位移的马赫-曾德尔干涉仪，我们还观察到了由亮条纹和暗条纹组成的表面等离子体干涉图样。
2008-06-04 physics.optics
