光子学报  2019, Vol. 48 Issue (10): 1004003  DOI: 10.3788/gzxb20194810.1004003
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引用本文  

邱鹏, 胡征达, 孔艳, 等. 基于表面等离子体的角动量探测器[J]. 光子学报, 2019, 48(10): 1004003. DOI: 10.3788/gzxb20194810.1004003.
QIU Peng, HU Zheng-da, KONG Yan, et al. Angular Momentum Detector Based on Surface Plasmons[J]. Acta Photonica Sinica, 2019, 48(10): 1004003. DOI: 10.3788/gzxb20194810.1004003.

基金项目

国家自然科学基金(Nos.61705092,U1730132),江苏省自然科学基金(Nos.BK20170194,BK20180598),中央高校基本科研业务费专项资金资助(No.JUSRP51721B)

第一作者

邱鹏(1994-), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为微纳光学和光电子器件.Email:297394369@qq.com

通讯作者

胡征达(1986-), 男, 副教授, 博士, 主要研究方向为量子光学、量子信息以及量子相变领域.Email:huyuanda1112@jiangnan.edu.cn

文章历史

收稿日期:2019-05-30
录用日期:2019-07-19
基于表面等离子体的角动量探测器
邱鹏 , 胡征达 , 孔艳 , 蒋志龙 , 刘诚 , 王绶玙     
(江南大学 理学院, 江苏 无锡 214122)
摘要:为了精确辨别探测光的角动量,设计了一种基于表面等离子体的角动量探测器.该探测器体积小巧,结构简单,仅通过在一块金膜层上刻蚀设计好的纳米矩孔阵列就能实现对入射光角动量的探测.当入射光照射该探测器时,首先根据表面激发产生的表面等离子体波的耦合方向辨别入射光的偏振方向;之后通过测量出射端口的光强强度与耦合方向端口光强总强度之比,定量计算出-1到+1之间轨道角动量拓扑数的精确值.该微纳结构探测器可以精确识别入射光的角动量,为光学片上系统的设计与开发提供新思路.
关键词轨道角动量    偏振    相位涡旋    表面等离子激元    微纳结构    纳米矩孔    
中图分类号:O436.1      文献标识码:A      
Angular Momentum Detector Based on Surface Plasmons
QIU Peng , HU Zheng-da , KONG Yan , JIANG Zhi-long , LIU Cheng , WANG Shou-yu     
(School of Science, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China)
Foundation item: The National Natural Science Foundation of China (Nos.61705092, U1730132), the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (Nos.BK20170194, BK20180598), the Fundamental Research Funds for the Central Universities (No.JUSRP51721B)
Abstract: In order to accurately detect the angular momentum of light, an angular momentum detector based on surface plasmons was designed. The detector is small and simple, which can detect the incident light only by etching the designed nanoslit array on a gold film. When incident light illuminates the detector, the polarization of incident light can be distinguished according to the coupling direction of surface plasmons. Moreover, by measuring the light intensity of the outgoing port compared with the total intensity of the coupling direction port, the accurate topological charge of orbital angular momentum between -1 and +1 can be quantitatively calculated. The nano-structure detector can accurately identify the angular momentum of incident light, providing a new idea for the design and development of on-chip optical system.
Key words: Orbital angular momentum    Polarization    Phase vortices    Surface plasmons    Nano-structure    Nanoslit    
OCIS Codes: 040.5570;240.3990;240.5440;240.6680
0 引言

光是一种电磁波,不仅携带能量信息,而且也携带动量信息.光的动量分为线动量和角动量,而光学角动量则包括由偏振特性决定的自旋角动量和由空间相位分布决定的轨道角动量[1-2].光学角动量在基础物理、应用物理、生物医学等研究领域都具有巨大的应用潜能.例如光学通信中的信息编码[3-4],利用自旋角动量±1偏振态可实现二进制数据编码和传输,而轨道角动量拥有更多的拓扑数,能够实现更高自由度的数据编码和传输[5-6].光照射物体时,具有能量及动量,因此在物体表面形成反射和吸收的同时会对物体表面产生光压,用激光束照射原子,如果光压方向与原子运动方向相反,就可以使原子冷却保持孤立状态[7-8].2018年获得诺贝尔物理学奖的光镊同样是利用轨道角动量光束所具有的特殊螺旋相位和中空光场与微观粒子发生力的作用,实现对微小物体的操纵[9-10].光学角动量在众多领域都发挥着巨大的作用,因此在实际应用中,精确辨别探测角动量显得尤为重要.

探测光学角动量的方法有很多.在传统的宏观光学中,轨道角动量探测最常用的方法是使平面光与涡旋光束发生干涉,根据叉形干涉条纹的分支数判断涡旋光束的拓扑数.另外,涡旋光束与球面光干涉后,干涉条纹会具有螺旋性,根据螺旋程度可实现轨道角动量定量测量;环形涡旋光束与平面波干涉后,干涉条纹会发生弯曲,根据弯曲程度可实现轨道角动量定量测量;涡旋光束与拉盖尔-高斯光束干涉后,干涉条纹会出现明亮的光斑,根据光斑数量也可以实现轨道角动量定量测量[2].而新兴的集成光学已经将复杂繁琐的光学系统微缩小型化,利用近场光学的表面等离子体[11-12]来辨别探测光学角动量.LIN J通过在金膜上刻蚀互相垂直的纳米矩孔对,使用入射光激发产生的表面等离子体辨别和区分入射光的圆偏振态[12];MIROSHNICHENKO A E同样通过在金膜上刻蚀不同结构,实现对不同光学角动量的区分[13];MEI S通过在金膜上刻蚀半圆形纳米矩孔,根据聚焦点位置的移动,可以辨别和探测入射光轨道角动量拓扑数的数值[14].另外,RODRIGUEZ-FORTUNO F J [15]、LEE S Y [16-17]、CHEN W [18]、REN H [19]、LIU T [20-21]和WANG S[22]也都分别提出了不同探测角动量的方法.

但是,目前研究大都针对单一角动量的区分,难以同时探测入射光的偏振态和轨道角动量.本文针对这一不足,设计了一种角动量探测的原理和方法,该方法可以将入射光的偏振态和轨道角动量同时测定.并且根据这一方法,提出了一种基于表面等离子体的角动量探测器.该探测器体积小巧,结构简单,仅仅通过在一块金膜层上刻蚀设计好的纳米矩孔阵列,就能实现对入射光的精确探测,更重要的是它能实现复合角动量的辨别探测.

1 原理和方法

表面等离子体波是金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的沿着金属表面传播的电子倏逝波[11-12].本文设计的角动量探测器基于金属矩孔阵列,入射光激发金属矩孔可以产生表面等离子体波,当且仅当入射光电场方向和矩形纳米矩孔长边垂直时才易被激发.此时,每一个纳米矩孔都可以看作是一个表面等离子体发生器,激发产生的表面等离子体波彼此间发生的干涉耦合.但是当入射光电场方向和矩形纳米矩孔长边平行时,表面等离子体波则不会被激发或强度非常微弱,可以忽略不计.因此该角动量探测器可以根据激发产生的表面等离子体波对偏振方向敏感,辨别入射光的偏振方向.值得注意的是,纳米矩孔阵列的分布不仅与表面等离子波长有关,还和入射光的轨道角动量有关.同时,因为矩孔对偏振光需要有一定的选择性,则长宽比要尽可能大,当矩形纳米矩孔的长和宽分别是0.2 μm和0.04 μm时,有较优的表面等离子体激发效果,同时具有较好的偏振选择性[20],所以设定本文所有纳米矩孔是同一尺寸大小长是0.2 μm,宽是0.04 μm,且分布在方位角为45°,135°,225°和315°的直线上, 如图 1(a)(b)所示.

图 1 不同轨道角动量下的相位分布及强度分布 Fig.1 Phase distribution and intensity distribution under different orbital angular momentum

图 1(a)(b)所示, 当入射光是强度均匀的平面波,偏振方向设置成平行x轴方向,从探测器背后垂直照射到金属表面时,纳米矩孔激发产生的表面等离子体波会沿着垂直矩孔长边的方向传播,同时携带轨道角动量附加的相位, 轨道角动量拓扑值可以根据需要进行调整.利用时域有限差分方法进行模拟计算,表面等离子体的激发场可以表示为

$E=E_{x} \exp (\mathrm{i} L \theta) $ (1)

式中,E表示入射光的电场,Ex表示偏振方向平行x轴的振幅强度,L表示拓扑荷数,θ表示方位角.

假设κAκB是表面等离子体波的耦合因子;EAEB是纳米矩孔AB处的入射光电场强度;kSPP是表面等离子体波的波矢;i=1, 2, 3;ΔφABφA-ΔφB=-(ΔφB-ΔφA)是纳米矩孔间的相位差;Δφ是纳米矩孔的附加相位;IL表示因为表面等离子体干涉向纳米矩孔阵列左侧传播的光强,IR表示向纳米矩孔阵列右侧传播的光强.所以纳米矩孔AB之间的相互干涉作用可以表示为

$ I_{\mathrm{L}}=\kappa_{A}^{2} E_{A}^{2}+\kappa_{B}^{2} E_{B}^{2}+2 \kappa_{A} \kappa_{B} E_{A} E_{B} \cos \left(k_{\mathrm{spp}} A_{i} B_{i}+\Delta \varphi_{A B}\right) $ (2)
$ I_{\mathrm{R}}=\kappa_{A}^{2} E_{A}^{2}+\kappa_{B}^{2} E_{B}^{2}+2 \kappa_{A} \kappa_{B} E_{A} E_{B} \cos \left(k_{\mathrm{spp}} A_{i} B_{i}+\Delta \varphi_{B A}\right) $ (3)

因为入射光的强度均匀分布,所以EA=EB=E; 假设纳米矩孔间的耦合因子相等,则κA=κB=κ.所以,式(2)和(3)可以简化为

$ I_{L}=2 \kappa^{2} E^{2}\left[1+\cos \left(k_{\mathrm{spp}} A_{i} B_{i}+\Delta \varphi_{A B}\right)\right] $ (4)
$ I_{R}=2 \kappa^{2} E^{2}\left[1+\cos \left(k_{\mathrm{spp}} A_{i} B_{i}-\Delta \varphi_{A B}\right)\right] $ (5)

设定纳米矩孔A1B1之间的距离A1B1λspp/4,C1D1之间的距离C1D1是3λspp/4,A2B2A3B3的距离分别是5λspp/4和9λspp/4,C2D2C3D3的距离分别是7λspp/4和11λspp/4,其中,λspp是表面等离子体波长.当入射光的轨道角动量相位分布是如图 1(a)所示的逆时针分布,拓扑数L从0变为-1过程中,纳米矩孔A1A2A3的附加相位从0开始逐渐增加到π/4,纳米矩孔B1B2B3的附加相位从0开始逐渐增加到3π/4,所以式(4)和(5)可以写成

$ I_{L}=2 \kappa^{2} E^{2}\left(1-\sin \Delta \varphi_{A B}\right) $ (6)
$ I_{R}=2 \kappa^{2} E^{2}\left(1+\sin \Delta \varphi_{A B}\right) $ (7)

同理,对于纳米矩孔CD,纳米矩孔C1C2C3和纳米矩孔D1D2D3的附加相位分别从0开始逐渐增加到5π/4、7π/4,左侧和右侧的光强可以分别用式(8)和(9)来表示.

$I_{L}=2 \kappa^{2} E^{2}\left(1-\sin \Delta \varphi_{C D}\right) $ (8)
$ I_{R}=2 \kappa^{2} E^{2}\left(1+\sin \Delta \varphi_{C D}\right) $ (9)

由式(6)~(7)可以看出,纳米矩孔AB和纳米矩孔CD之间的干涉作用是一致的;并且左侧和右侧的光强之和IL+IR是一个定值.用相长干涉的光强与总光强相比,即$ \frac{I_{\mathrm{L}}\left(I_{\mathrm{R}}\right)}{I_{\mathrm{L}}+I_{\mathrm{R}}}$则会是一个正弦分布曲线,可以用式(10)来表示.

$ \frac{I_{\mathrm{L}}\left(I_{\mathrm{R}}\right)}{I_{\mathrm{L}}+I_{\mathrm{R}}}=\frac{2 \kappa^{2} E^{2}\left(1 \mp \sin \Delta \varphi_{\mathrm{AB}}\right)}{4 \kappa^{2} E^{2}}=\frac{1}{2} \mp \frac{1}{2} \sin \Delta \varphi_{A B} $ (10)

图 1(c)(d)是式(10)的函数曲线图,当ΔφAB=0,即矩孔AB之间的相位差为0时,也是入射光角动量拓扑荷为0的状态,此时比值是0.5;随着入射光角动量拓扑荷逐渐增大,增大到1时,ΔφAB=π/2,即矩孔AB之间的相位差达到最大时,比值也达到最大值1,且入射光角动量拓扑荷的变化是与曲线变化是一一对应的.因为相长干涉光强与总光强的比值是正弦函数关系,而相长干涉光强又与入射光轨道角动量拓扑数有关,所以该探测器可以通过测量较强出射端口的光强大小与总光强的比值计算轨道角动量拓扑数.

综上,图 1纳米矩孔结构对水平偏振的入射光敏感:当入射光相位是逆时针分布,拓扑数L是负值时, 左侧是相长干涉,右侧是相消干涉,该探测器左侧光强明显;当入射光相位是顺时针分布,拓扑数L是正值时, 左侧是相消干涉,右侧是相长干涉,该探测器右侧光强明显.同理,将图 1纳米矩孔结构顺时针旋转90°,其它参数保持不变,它会对垂直偏振的入射光敏感:当入射光相位是逆时针分布,拓扑数L是负值时, 上方是相长干涉,下方是相消干涉,该探测器上方光强明显;当入射光相位是顺时针分布,拓扑数L是正值时, 上方是相消干涉,下方是相长干涉,该探测器下方光强明显.因此该角动量探测器可以先通过观察探测器表面等离子体波传播方向辨别入射光的偏振方向,然后再通过对比两个耦合方向光强的大小辨别轨道角动量的相位旋转方向,即拓扑数L的正负值.而且,根据式(6)~(10),不论入射光的相位是逆时针分布或者顺时针分布,也就是不管入射光轨道角动量拓扑数L是从0变化到-1或是+1,该基于表面等离子体角动量探测器表面的相长干涉光强与总光强之比都是正弦分布曲线,因此,根据出射端口探测到的强度大小,与耦合出射端口总光强相比,可以精确计算出入射光拓扑数L的值.

2 器件结构和数值模拟

该探测器是一个4 μm×4 μm的矩形结构,基底材料是二氧化硅,基底上是一层0.2 μm厚的金膜,长和宽分别是0.2 μm和0.04 μm的矩形纳米矩孔刻蚀在金膜上,贯穿整个金膜.图 2(a)(b)是角动量探测器的结构图,表 1是每个纳米矩孔几何中心的坐标值.当且仅当入射光电场方向和矩形纳米矩孔长边垂直时,表面等离子体波才极易被激发,因此对于图 2(a)的结构,入射光偏振方向设置成平行x轴方向,从探测器背后垂直入射,因此在实验测量中利用表面等离子探测器在金属上表面探测近场强度时,不会阻挡入射光的有效范围.利用时域有限差分仿真方法建立该结构模型,并且进行仿真模拟计算.

图 2 基于表面等离子体的角动量探测器结构和强度分布 Fig.2 Structure and intensity distribution of the angular momentum detector based on surface plasmons
表 1 纳米矩孔几何中心坐标值 Table 1 Coordinate of geometric center of nanoslits

图 2(c)是入射光轨道角动量L从-1到+1逐渐变化时该角动量探测器表面等离子体变化的近场仿真模拟计算结果,白色虚线位置x=±1.5 μm处设置光强探测端口,检测向该方向传播的光强大小,光强探测端口覆盖范围足够大,能够将向左传播的光强全部接收并检测表示为IL,将向右传播的光强全部接收并检测表示为IR, 与式(6)~(9)中的ILIR相对应.当轨道角动量的拓扑数是-1时,IL有最大值,该探测器左侧的相长干涉强度最强;随着拓扑数的不断增大,IL开始减小,IR逐渐增大;当拓扑数为0时,IL=IR, 左右两侧的干涉强度相等,电场强度分布呈现左右对称分布的形式;随着拓扑数的继续增大,IL继续减小,IR持续增大;当拓扑数为+1时,IR是最大值,IL是最小值,该探测器右侧的相长干涉强度最强,与拓扑数为-1时刚好完全相反.

而且,轨道角动量的拓扑数从0变化到-1和从0变化到+1的这两个过程,探测器表面的表面等离子体强度变化是相似的,只不过一个是表现为左侧干涉强度逐渐增强,一个表现为右侧干涉强度逐渐增强.但如果都只取相长干涉光强与总光强相比的话,这两个过程都应该是如图 2(d)所示的黑色曲线,该曲线与图 1(c), (d)中的黑色曲线一致,都是通过公式理论计算所得.仿真过程中,取L=-0.25、-0.5、-0.75、-1和L=0.25、0.5、0.75、1以及L=0共九种拓扑数,分别计算不同条件下相长干涉光强与总光强的比值.如图 2(d)所示,代表仿真模拟值的灰色数据点和红色数据点都分布在代表理论计算值的黑色曲线附近,说明模拟计算结果与理论计算值相近,且为一个正弦曲线趋势.因此,可以根据出射端口光强与耦合总光强比值精确计算入射光拓扑数L的值.

对于线偏振入射光来说,偏振方向可以是任意的,但是因为表面等离子体只有当入射光电场方向和矩形矩孔长边垂直时,才容易被激发,所以设置成平行x轴方向,从探测器背后入射.事实上,如果把该角动量探测器的所有参数保持不变,顺时针旋转90°,此时该探测器则会对平行y轴方向,即垂直方向的偏振入射光敏感,易激发产生表面等离子体.

用轨道角动量拓扑数从-1到+1变化的垂直线偏振光入射,该角动量探测器表面等离子体变化的近场仿真强度分布与图 2(c)相似,只不过也要顺时针旋转90°:当轨道角动量的拓扑数是-1到0变化时,该探测器上方的相长干涉强度从最强逐渐减小,下方的相长干涉强度逐渐增大;当拓扑数为0时,上下的干涉强度相等,电场强度分布呈现上下对称分布的形式;随着拓扑数继续增大从0变化到+1,该探测器上方的相长干涉强度继续减小,下方的相长干涉强度逐渐增加到最强.而且,分别计算不同条件下相长干涉光强与总光强的比值,模拟计算结果与理论计算值相近,且为一个正弦曲线趋势.因此,可以根据出射端口光强与耦合总光强比值精确计算入射光拓扑数L的值.

将对水平偏振方向敏感的该角动量探测器结构和顺时针旋转90°后对垂直偏振方向敏感的结构结合起来,可以最终形成如图 3(a)所示的基于表面等离子体的角动量探测器,图 3(b)是该探测器的俯视图.

图 3 基于表面等离子体的角动量探测器结构 Fig.3 Structure of the angular momentum detector based on surface plasmons

因为最终形成的基于表面等离子体的角动量探测器是由分别对水平偏振方向敏感和对垂直偏振方向敏感的两部分结构组成,且这两部分偏振方向互不影响,所以,该轨道角动量探测器对水平和垂直方向的偏振都敏感.当入射光是水平方向偏振时,将入射光耦合成水平方向,即左侧和右侧的传播.当入射光是垂直方向偏振时,将入射光耦合成垂直方向,即上方和下方的传播.然后再通过对比左右或者上下两个耦合方向光强的大小辨别轨道角动量的相位旋转方向,即拓扑数L的正负值.最后通过测量较强出射端口的光强大小与总光强相比,精确计算出轨道角动量拓扑数L的数值,实现复合角动量的精确探测.

图 4是利用时域有限差分仿真方法对基于表面等离子体的角动量探测器的探测效果进行仿真,图 4中白色虚线是探测出射光强的位置,箭头方向代表入射光偏振方向,白色数据是入射光轨道角动量拓扑数L的设定值,红色数据是通过测量较强出射端口的光强大小与总光强相比,轨道角动量拓扑数L的计算值.通过对比可以发现:不论是水平偏振入射光还是垂直偏振入射光,当设定的轨道角动量拓扑数是±1时,该角动量探测器计算得到的轨道角动量拓扑数L的值都是±0.99,与设定值十分接近,这是因为此时表面等离子体波在某个方向相长干涉最强,光强集中,光强测量值准确,所以最终计算的拓扑数L的值比较准确.当设定的轨道角动量拓扑数是±0.75时,该角动量探测器计算得到的轨道角动量拓扑数L的值有一定的偏差,但与设定值比较接近.当轨道角动量拓扑数是0时,这种情况最为特殊,可以直接辨别区分.另外,在拓扑数L从-1到+1范围内,计算得出的拓扑数与实际拓扑数基本一致,误差不超过10%.因此,仿真检验证明该角动量探测器可以实现入射光偏振态的辨别,以及轨道角动量拓扑数L的精确探测.

图 4 不同轨道角动量拓扑数时基于表面等离子体角动量探测器的强度分布 Fig.4 Intensity distribution of the angular momentum detector based surface plasmons with different orbital angular momentum topological charge
3 结论

设计了一种能够同时探测入射光偏振态和轨道角动量拓扑数的角动量探测器.当入射光从角动量探测器背后垂直照射时,探测器金属表面激发产生的表面等离子体波发生相互干涉作用,依据干涉结果能够实现角动量探测.首先根据入射光激发产生的表面等离子体波的耦合方向确定入射光的偏振方向;然后根据表面等离子体波强度大小确定拓扑数的正负;最后根据表面等离子体波相长干涉强度与耦合总强度的比值确定拓扑数L的数值.数值模拟表明:该角动探测器能精准辨别入射光偏振方向以及轨道角动量拓扑数的正负;而且在拓扑数L从-1到+1范围内,计算得出的拓扑数与实际拓扑数接近,误差不超过10%.该基于表面等离子体的角动量探测器体积小巧,结构简单,探测精确,相信在未来有望用于集成光学中光场角动量的测量与识别中.

参考文献
[1]
ALLEN L, BEIJERSBERGEN M, SPREEUW R, et al. Orbital angular momentum of light and the transformation of Laguerre-Gaussian laser modes[J]. Physical Review A, 1992, 45(11): 8185-8189. DOI:10.1103/PhysRevA.45.8185
[2]
WEI Gong-xiang, LIU Xiao-juan, LIU Yun-yan, et al. Spin and orbital angular momentum of light[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2014, 51(10): 100004.
魏功祥, 刘晓娟, 刘云燕, 等. 光的自旋和轨道角动量[J]. 激光与光电子学进展, 2014, 51(10): 100004.
[3]
WILLNER A, HUANG H, YAN Y, et al. Optical communications using orbital angular momentum beams[J]. Advances in Optics and Photonics, 2015, 7(1): 66-106.
[4]
LIU A P, RUI G H, REN X F, et al. Encoding photonic angular momentum information onto surface plasmon polaritons with plasmonic lens[J]. Optics Express, 2012, 20(22): 24151. DOI:10.1364/OE.20.024151
[5]
LIU Yi-dong, GAO Chun-qing, GAO Ming-we, et al. Realizing high density optical data storage by using orbital angular momentum of light beam[J]. Acta Physica Sinica, 2007, 56(2): 854-858.
刘义东, 高春清, 高明伟, 等. 利用光束的轨道角动量实现高密度数据存储的机理研究[J]. 物理学报, 2007, 56(2): 854-858. DOI:10.3321/j.issn:1000-3290.2007.02.039
[6]
LV Hong, KE Xi-zheng. Research on the beam with orbital angular momentum used in encoding and decoding of optical communication[J]. Acta Optica Sinica, 2009, 29(2): 331-335.
吕宏, 柯熙政. 具轨道角动量光束用于光通信编码及解码研究[J]. 光学学报, 2009, 29(2): 331-335.
[7]
NG J, LIN Z, CHAN C. Theory of optical trapping by an optical vortex beam[J]. Physical Review Letters, 2010, 104(10): 103601. DOI:10.1103/PhysRevLett.104.103601
[8]
ASHKIN A, DZIEDZIC J, BJORKHOLM J, et al. Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles[J]. Optics Letters, 1986, 11(5): 288-290. DOI:10.1364/OL.11.000288
[9]
GRIER, DAVID G. A revolution in optical manipulation[J]. Nature, 2003, 424(6950): 810-816. DOI:10.1038/nature01935
[10]
PADGETT M, BOWMAN R. Tweezers with a twist[J]. Nature Photonics, 2011, 5(6): 343-348.
[11]
BARNES W L, DEREUX A, EBBESEN T. Surface plasmon subwavelength optics[J]. Nature, 2003, 424(6950): 824-830. DOI:10.1038/nature01937
[12]
LIN J, MUELLER J P B, WANG Q, et al. Polarization-controlled tunable directional coupling of surface plasmon polaritons[J]. Science, 2013, 340(6130): 331-334. DOI:10.1126/science.1233746
[13]
MIROSHNICHENKO A E, KIVSHAR Y S. Polarization traffic control for surface plasmons[J]. Science, 2013, 340(6130): 283-284. DOI:10.1126/science.1236154
[14]
MEI Sheng-tao, HUANG Kun, LIU Hong, et al. On-chip discrimination of orbital angular momentum of light with plasmonic nanoslits[J]. Nanoscale, 2016, 8(4): 2227-2233.
[15]
RODRIGUEZ-FORTUNO F J, MARINO G, GINZBURG P, et al. Near-field interference for the unidirectional excitation of electromagnetic guided modes[J]. Science, 2013, 340(6130): 328-330. DOI:10.1126/science.1233739
[16]
LEE S Y, LEE I M, PARK J, et al. Role of magnetic induction currents in nanoslit excitation of surface plasmon polaritons[J]. Physical Review Letters, 2012, 108(21): 213907. DOI:10.1103/PhysRevLett.108.213907
[17]
LEE S Y, KIM K, LEE G Y, et al. Polarization-multiplexed plasmonic phase generation with distributed nanoslits[J]. Optics Express, 2015, 23(12): 15598. DOI:10.1364/OE.23.015598
[18]
CHEN W, ABEYSINGHE D C, NELSON R L, et al. Experimental confirmation of miniature spiral plasmonic lens as a circular polarization analyzer[J]. Nano Letters, 2010, 10(6): 2075-2079. DOI:10.1021/nl100340w
[19]
REN H, LI X, ZHANG Q, et al. On-chip noninterference angular momentum multiplexing of broadband light[J]. Science, 2016, 352(6287): 805-809. DOI:10.1126/science.aaf1112
[20]
LIU T, WANG S. Nanoscale plasmonic coupler with tunable direction and intensity ratio controlled by optical vortex[J]. Journal of Applied Physics, 2016, 120(12): 123108. DOI:10.1063/1.4963189
[21]
LIU T, WANG S. Orbital angular momentum-controlled tunable directional plasmonic coupler[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2016, 28(1): 91-94. DOI:10.1109/LPT.2015.2487279
[22]
WANG S, LIU T. Four-port polarization and topological charge controlled directional plasmonic coupler[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2016, 28(21): 2391-2394. DOI:10.1109/LPT.2016.2596781