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单层MoS?中的耦合等离激元-声子模式
摘要： 我们采用图解自洽场理论，对悬浮单层MoS2与MoS2衬底系统中的等离激元-声子耦合进行了理论研究。由于自旋轨道耦合和电子-光学声子相互作用，观测到四组耦合的等离激元-声子模式和四组等离激元-表面声子模式。其中两组为类光学模式，另两组为类声学模式。随着电子密度或波矢增大，等离激元与MoS2中的光学声子及衬底表面光学声子产生强耦合。这种显著的等离激元-声子耦合表明，单层MoS2的光电特性明显受电子-声子相互作用调控。通过强光-物质相互作用可实现等离激元-声子极化激元杂化。本研究对开发MoS2作为新型等离激元和纳米光子器件具有重要应用价值。
关键词： 等离激元-声子耦合，等离激元，二维材料
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有近红外传感能力的等离子体开关的等效电路模型与传输矩阵分析方法
摘要： 本文提出并研究了一种基于银膜常规矩形孔的紧凑型等离激元结构，该结构同时具备开关与传感功能。所提出的结构具有高达3000 nm/RIU的超灵敏度及170 RIU?1的高品质因数。仿真结果表明，该折射率传感器有望检测疟疾感染、癌细胞、杆菌细菌以及水中的葡萄糖溶液。同时，通过改变入射光波偏振方向，该结构可在850、1310和1550 nm三个电信波长下分别实现15.81、31.20和25.03 dB的高消光比，表现为等离激元开关特性。在1056至1765 nm波长范围内，该开关功能实现了20 fs的超快响应时间，适用于宽带应用。此外，推导了等效电路模型和传输（ABCD）矩阵方法以验证仿真结果。该结构简单的设计、数值与解析结果的高度一致性、生物医学应用潜力、超高灵敏度及超快性能，为近红外区域其他多用途等离激元器件的设计与实现开辟了路径。据我们所知，所述解析方法此前尚未在近红外波长范围内进行研究，因此这些成果可为未来研究中验证等离激元纳米结构的仿真结果奠定基础。
关键词： 近红外、开关、电路模型、传输矩阵、传感器、生物医学、偏振复用、等离激元
更新于2025-09-23 15:19:57
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长程等离子体光学波导拐角镜芯片
摘要： 我们提供了基于超长程表面等离子体极化激元波导的片上90°转角波导阵列的实验概念验证，该波导在1.55微米波长下以TM偏振模式工作。单模波导由嵌入SU-8包层中的薄金-光刻胶芯构成，其典型传输损耗约为1分贝/毫米。集成于包层中并与波导转角对齐的棱镜腔确保了全内反射。我们展示了一种基于多步光刻自对准的波导转角镜集成制造方法。该芯片有望成为单模高速通信互连的低损耗垂直接口。
关键词： 平面光波电路、等离激元、光互连、集成波导、等离激元光学
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用电子能谱技术监测非局域等离子体中的强耦合现象
摘要： 等离激元-激子极化激元为纳米尺度下调控光-物质相互作用提供了令人振奋的可能性，既能深入探究量子光学效应，又可推动基于玻色-爱因斯坦凝聚和极化激元激光等新技术的发展。然而观测与可视化这些极化激元具有挑战性，传统光学显微技术常导致对等离激元-激子耦合产生机制及强度的判断存在歧义。电子显微镜虽能更可靠地研究和验证极化激元本质，但仍受仪器局限性和分辨率制约。因此建立电子束激发极化激元的简明理论描述，对补充现有实验研究至关重要。 本研究运用电子能量损失概率与光子发射概率的解析解，评估通过新兴的电子能量损失谱技术或迄今未应用于此领域的阴极荧光谱技术所研究的等离激元-激子耦合。预见到需在等离激元响应中考虑量子修正，我们在广义非局域流体动力学框架下扩展了这些解决方案。以核壳球形等离激元-分子杂化体为具体案例，通过流体动力学德鲁德模型处理屏蔽效应、采用广义非局域光学响应理论处理非局域阻尼，从而突破标准局域响应近似。研究表明：电子显微技术在描述发光体与光学手段难以激发的更高阶等离激元多极子相互作用方面极具优势——这种响应在采用量子修正模型时依然存在。因此，本研究既为强耦合纳米光子学领域改进和深化利用电子显微技术这一开放课题，提供了坚实的理论基础与支撑论证。
关键词： 电子能量损失谱、非局域流体动力学描述、阴极荧光光谱、量子等离激元学、等离激元-激子极化激元
更新于2025-09-23 15:19:57
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MLG-2DEG异质结构中的等离激元模式：温度效应
摘要： 我们采用随机相位近似介电函数，并考虑系统介电背景的非均匀性，在有限温度下计算了由单层石墨烯和砷化镓量子阱构成的双层体系中的等离激元频率与阻尼率。研究表明，温度、层间关联参数以及介电背景的非均匀性会显著影响体系的等离激元频率和阻尼率。低温条件下，声学（光学）等离激元频率随温度升高而增大（减?。?。同时发现，两种等离激元模式的阻尼率较零温情况均有显著提升。
关键词： 石墨烯、等离激元、集体激发、温度效应
更新于2025-09-23 22:38:46
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长程多层混合等离子体波导器件与集成电路
摘要： 本研究首次在1.55微米工作波长下，提出并研究了基于CMOS兼容的混合绝缘体-金属-绝缘体（HIMI）平面等离子体激元波导的组件，包括跑道形环形谐振器、Y型分束器、耦合器以及双抛物线轮廓纳米天线。利用CST微波工作室分析了这些组件在不同参数变化下的性能。所提出的跑道形环形谐振器在0.40微米半径和0.49微米间隔长度下，实现了153.88纳米的自由光谱范围、0.3232纳米的半高全宽和46.57分贝的消光比。Y型分束器在两个输出臂中均分配了46.85%的等功率，耦合器则在耦合臂中实现了高达86.5%的功率耦合。双抛物线轮廓纳米天线分别提供了7.99分贝的增益、203太赫兹的带宽和84.56%的效率。基于所有这些组件，还设计并研究了用于片上应用的HIMI等离子体激元集成电路。所提出的组件在芯片级集成电路中表现出极高的工作效率。本研究为未来的芯片级应用奠定了基础。
关键词： 分束器、等离激元、环形谐振器、集成电路、混合、耦合器
更新于2025-09-12 10:27:22
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高能量密度物理与激光技术
摘要： 本文为纪念俄罗斯科学院朗道理论物理研究所创始人兼首任所长I.M. Khalatnikov的周年庆而作。I.M. Khalatnikov创建了一流的科研机构，其研究涵盖广泛领域。该研究所等离子体与激光部门开展等离子体物理问题、激光与物质相互作用、激光应用相关课题及流体力学问题的研究，重点关注强激光辐照下物质在极端条件中的行为表现等固态物理领域。文中呈现多项新成果：金属在双温态（超快激光加热导致金属电子子系统温度远高于离子子系统时）的行为特征；确定延性金属晶体中弹塑性冲击波单波传播模式的存在边界；金属激光烧蚀过程中靶材与周围液体相互作用形成的激光火炬现象；以及等离激元-极化子与激光电磁场干涉导致的非均匀（沿辐照表面）能量耗散所引发的物理力学效应（熔融、毛细作用、再结晶）。
关键词： 激光与物质相互作用、等离子体物理、激光烧蚀、流体动力学、双温态、等离激元-极化子、固体物理、高能量密度物理、激光技术、弹塑性冲击波
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于纳米环等离子体天线的涡旋光束全光逻辑门编码
摘要： 基于纳米环等离子体天线的集成涡旋光束编码全光逻辑门被提出在未来信息处理中具有重要意义。然而当前逻辑器件中仅少数采用涡旋光束编码，且这些器件必须依赖大尺寸空间光学元件（反射镜、道威棱镜和五角棱镜），不利于器件集成。本文提出一种基于纳米环等离子体天线的集成涡旋光束编码全光逻辑门方案：通过将输入涡旋光束的两种圆偏振态定义为输入逻辑态，以纳米环中心等离子体场的归一化强度作为输出逻辑态，当选择两个一阶涡旋光束作为输入信号时实现或门/与门（或非门/与非门）；当采用单个一阶涡旋光束作为输入时则获得非门。此外，若将输入涡旋光束的两种线偏振态（x/y偏振）定义为输入逻辑态，选择两个一阶涡旋光束作为输入信号时可构建同或门。
关键词： 涡旋光束、全光逻辑门、等离激元
更新于2025-09-11 14:15:04
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碳纳米管结晶薄膜中本征的超强等离激元-激子相互作用
摘要： 在腔量子电动力学中，与腔体强耦合的光学发射体会产生兼具发射体与腔体激发特性的极化激元。我们证明碳纳米管可结晶为芯片级二维有序薄膜，该材料能实现本征超强调控的发射体-腔体相互作用：纳米管激子并非与外部腔体作用，而是与纳米管自身的近红外等离子体共振耦合。我们的多晶纳米管薄膜具有六方晶体结构（约25纳米晶畴）和1.74纳米晶格常数。凭借这种极高纳米管密度及近乎理想的等离子体-激子空间重叠，等离子体-激子耦合强度达到0.5电子伏特——相当于裸激子能量的75%，创下室温超强调控领域的接近纪录值。结晶纳米管薄膜代表着纳米材料组装的里程碑，为高载流导体、低功耗光开关和可调谐光学天线提供了重要基础。
关键词： 纳米管、结晶化、激子、等离激元、超强
更新于2025-09-11 14:12:44
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金属纳米球链中的等离激元-极化子特性
摘要： 已分析集体波型等离激元激发沿无限金属纳米球链的传播，包括近场、中场和远场对等离激元偶极相互作用的贡献，并考虑了所有延迟效应。研究证明该链中存在弱阻尼的自模式等离极化激元，其传播范围仅受相对较小的欧姆损耗限制。在此状态下，链中每个纳米球上的洛伦兹摩擦辐射损耗被来自链其余部分的能量输入完全补偿。当链的某段持续受到外部激励时，可观测到完全无阻尼的集体波。这些激发的特性与实验观测结果高度吻合。
关键词： 辐射无阻尼传播、洛伦兹摩擦、等离激元极化子、金属纳米链、等离激元
更新于2025-09-10 09:29:36