We demonstrate directional launching of surface plasmon polaritons on thin gold film with a single silicon nanosphere. The directivity pattern of the excited surface waves exhibits rapid switching from forward to backward excitation within extremely narrow spectral band (¡ 50 nm), which is driven by the mutual interference of magnetic and electric dipole moments supported by the dielectric nanoantenna.
REFERENCES
1.
A. A.
High
, R. C.
Devlin
, A.
Dibos
, M.
Polking
, D. S.
Wild
, J.
Perczel
, N. P.
de Leon
, M. D.
Lukin
, and H.
Park
, Nature
522
, 192
–196
(2015
).2.
D.
Basov
, M.
Fogler
, and F. G.
de Abajo
, Science
354
, p. aag 1992
(2016
).3.
4.
F.
López-Tejeira
, S. G.
Rodrigo
, L.
Martín-Moreno
, F. J.
Garćıa-Vidal
, E.
Devaux
, T. W.
Ebbesen
, J. R.
Krenn
, I.
Radko
, S. I.
Bozhevolnyi
, M. U.
González
, J.-C.
Weeber
, and A.
Dereux
, Nature Physics
3
, 324
–328
(2007
).5.
J.
Lin
, J. B.
Mueller
, Q.
Wang
, G.
Yuan
, N.
Antoniou
, X.-C.
Yuan
, and F.
Capasso
, Science
340
, 331
–334
(2013
).6.
A. E.
Miroshnichenko
, A. B.
Evlyukhin
, Y. S.
Kivshar
, and B. N.
Chichkov
, ACS Photonics
2
, 1423
–1428
(2015
).7.
A.
Evlyukhin
and S.
Bozhevolnyi
, Physical Review B
71
, p. 134304
(2005
).8.
A.
Drezet
, A.
Hohenau
, D.
Koller
, A.
Stepanov
, H.
Ditlbacher
, B.
Steinberger
, F.
Aussenegg
, A.
Leitner
, and J.
Krenn
, Materials Science and Engineering: B
149
, 220
–229
(2008
).9.
F.
Aieta
, P.
Genevet
, M. A.
Kats
, N.
Yu
, R.
Blanchard
, Z.
Gaburro
, and F.
Capasso
, Nano letters
12
, 4932
–4936
(2012
).10.
P.
Alonso-González
, A. Y.
Nikitin
, F.
Golmar
, A.
Centeno
, A.
Pesquera
, S.
Vélez
, J.
Chen
, G.
Navickaite
, F.
Koppens
, A.
Zurutuza
, F.
Casanova
, L. E.
Hueso
, and R.
Hillenbrand
, Science
344
, 1369
–1373
(2014
).11.
K. Y.
Bliokh
, F.
Rodŕıguez-Fortuño
, F.
Nori
, and A. V.
Zayats
, Nature Photonics
9
, 796
–808
(2015
).12.
S.
Campione
, L. I.
Basilio
, L. K.
Warne
, and M. B.
Sinclair
, Opt. Express
23
, 2293
–2307
(2015
).13.
M.
Decker
, I.
Staude
, M.
Falkner
, J.
Dominguez
, D. N.
Neshev
, I.
Brener
, T.
Pertsch
, and Y. S.
Kivshar
, Adv. Opt. Mater.
3
, 813
–820
(2015
).14.
M.
Decker
, I.
Staude
, M.
Falkner
, J.
Dominguez
, D. N.
Neshev
, I.
Brener
, T.
Pertsch
, and Y. S.
Kivshar
, Advanced Optical Materials
3
, 813
–820
(2015
).15.
A. I.
Denisyuk
, F. E.
Komissarenko
, and I. S.
Mukhin
, Microelectron. Eng.
121
, 15
–18
(2014
).16.
P.
Dmitriev
, S.
Makarov
, V.
Milichko
, I.
Mukhin
, A.
Gudovskikh
, A.
Sitnikova
, A.
Samusev
, A.
Krasnok
, and P.
Belov
, Nanoscale
8
, 5043
–5048
(2016
).17.
A.
Drezet
, D.
Koller
, A.
Hohenau
, A.
Leitner
, F. R.
Aussenegg
, and J. R.
Krenn
, Nano Letters
7
, 1697
–1700
(2007
).18.
A.
Evlyukhin
, S.
Bozhevolnyi
, A.
Stepanov
, R.
Kiyan
, C.
Reinhardt
, S.
Passinger
, and B.
Chichkov
, Optics express
15
, 16667
–16680
(2007
).19.
A.
Evlyukhin
, G.
Brucoli
, L.
Martín-Moreno
, S.
Bozhevolnyi
, and F.
Garćıa-Vidal
, Physical Review B
76
, p. 075426
(2007
).20.
A.
Evlyukhin
, G.
Brucoli
, L.
Martín-Moreno
, S.
Bozhevolnyi
, and F.
Garćıa-Vidal
, Physical Review B
76
, p. 075426
(2007
).21.
A. B.
Evlyukhin
and S. I.
Bozhevolnyi
, Physical Review B
92
, p. 245419
(2015
).22.
A. B.
Evlyukhin
and S. I.
Bozhevolnyi
, Phys. Rev. B
92
, p. 245419
Dec (2015
).23.
A. B.
Evlyukhin
and S. I.
Bozhevolnyi
, JETP Letters
83
, 558
–562
(2006
).24.
A. B.
Evlyukhin
, S. M.
Novikov
, U.
Zywietz
, R. L.
Eriksen
, C.
Reinhardt
, S. I.
Bozhevolnyi
, and B. N.
Chichkov
, Nano Letters
12
, 3749
–3755
(2012
).25.
R.
Fenollosa
, F.
Meseguer
, and M.
Tymczenko
, Advanced Materials
20
, 95
–98
(2008
).26.
S.
Frisbie
, C.
Regan
, A.
Krishnan
, C.
Chesnutt
, J.
Ajimo
, A.
Bernussi
, and L. G.
de Peralta
, Optics Communications
283
, 5255
–5260
(2010
).27.
Y. H.
Fu
, A. I.
Kuznetsov
, A. E.
Miroshnichenko
, Y. F.
Yu
, and B.
Luk’yanchuk
, Nature Communications
4
, 1527
EP –Feb (2013
), article.28.
B.
García-Cámara
, R. A. de La
Osa
, J.
Saiz
, F.
González
, and F.
Moreno
, Optics Letters
36
, 728
–730
(2011
).29.
A.
Grigorenko
, M.
Polini
, and K.
Novoselov
, Nature photonics
6
, 749
–758
(2012
).30.
R.
Guo
, M.
Decker
, F.
Setzpfandt
, I.
Staude
, D. N.
Neshev
, and Y. S.
Kivshar
, Nano Letters
15
, 3324
–3328
(2015
).31.
R.
Guo
, M.
Decker
, F.
Setzpfandt
, I.
Staude
, D. N.
Neshev
, and Y. S.
Kivshar
, Nano letters
15
, 3324
–3328
(2015
).32.
B.
Hecht
, H.
Bielefeldt
, L.
Novotny
, Y.
Inouye
, and D.
Pohl
, Physical Review Letters
77
, p. 1889
(1996
).33.
A. J.
Hoffman
, L.
Alekseyev
, S. S.
Howard
, K. J.
Franz
, D.
Wasserman
, V. A.
Podolskiy
, E. E.
Narimanov
, D. L.
Sivco
, and C.
Gmachl
, Nature materials
6
, 946
–950
(2007
).34.
P. B.
Johnson
and R. W.
Christy
, Phys. Rev. B
6
, 4370
–4379
Dec (1972
).35.
M.
Kerker
, D.-S.
Wang
, and C.
Giles
, JOSA
73
, 765
–767
(1983
).36.
A. V.
Kildishev
, A.
Boltasseva
, and V. M.
Shalaev
, Science
339
, p. 1232009
(2013
).37.
S.
Kitson
, W. L.
Barnes
, and J.
Sambles
, Physical Review Letters
77
, p. 2670
(1996
).38.
A. I.
Kuznetsov
, A. E.
Miroshnichenko
, M. L.
Brongersma
, Y. S.
Kivshar
, and B.
Lukyanchuk
, Science
354
, p. aag 2472
(2016
).39.
A. I.
Kuznetsov
, A. E.
Miroshnichenko
, Y. H.
Fu
, J.
Zhang
, and B.
Luk’yanchuk
, Sci. Rep.
2
, p. 492
(2012
).40.
41.
S.-Y.
Lee
, I.-M.
Lee
, J.
Park
, S.
Oh
, W.
Lee
, K.-Y.
Kim
, and B.
Lee
, Physical review letters
108
, p. 213907
(2012
).42.
S.-Y.
Lee
, H.
Yun
, Y.
Lee
, and B.
Lee
, Laser & Photonics Reviews
8
, 777
–784
(2014
).43.
L.
Li
, T.
Li
, S.
Wang
, S.
Zhu
, and X.
Zhang
, Nano Letters
11
, 4357
–4361
(2011
).44.
S. V.
Li
, A. E.
Krasnok
, S.
Lepeshov
, R. S.
Savelev
, D. G.
Baranov
, and A.
Alu
, arXiv preprint arXiv:1703.03159 (2017
).45.
I.
Liberal
and N.
Engheta
, Nature Photonics
11
, 149
–158
(2017
).46.
J. S.
Liu
, R. A.
Pala
, F.
Afshinmanesh
, W.
Cai
, and M. L.
Brongersma
, Nature Communications
2
, p. 525
(2011
).47.
Y.
Liu
, S.
Palomba
, Y.
Park
, T.
Zentgraf
, X.
Yin
, and X.
Zhang
, Nano Letters
12
, 4853
–4858
(2012
).48.
49.
J. B.
Mueller
and F.
Capasso
, Physical Review B
88
, p. 121410
(2013
).50.
W. A.
Murray
and W. L.
Barnes
, Advanced Materials
19
, 3771
–3782
(2007
).51.
R.
Paniagua-Domínguez
, Y. F.
Yu
, A. E.
Miroshnichenko
, L. A.
Krivitsky
, Y. H.
Fu
, V.
Valuckas
, L.
Gonzaga
, Y. T.
Toh
, A. Y. S.
Kay
, B.
Lukyanchuk
, and A. I.
Kuznetsov
, Nature Communications
7
(2016
).52.
A.
Poddubny
, I.
Iorsh
, P.
Belov
, and Y.
Kivshar
, Nature Photonics
7
, 948
–957
(2013
).53.
A.
Pors
, M. G.
Nielsen
, T.
Bernardin
, J.-C.
Weeber
, and S. I.
Bozhevolnyi
, Light Sci. Appl.
3
, p. e197
(2014
).54.
F. J.
Rodŕıguez-Fortuño
, G.
Marino
, P.
Ginzburg
, D.
OConnor
, A.
Martínez
, G. A.
Wurtz
, and A. V.
Zayats
, Science
340
, 328
–330
(2013
).55.
F. J.
Rodŕıguez-Fortuño
, G.
Marino
, P.
Ginzburg
, D.
OConnor
, A.
Martínez
, G. A.
Wurtz
, and A. V.
Zayats
, Science
340
, 328
–330
(2013
).56.
T.
Søndergaard
and S.
Bozhevolnyi
, Physical Review B
69
, p. 045422
(2004
).57.
I.
Sinev
, I.
Iorsh
, A.
Bogdanov
, D.
Permyakov
, F.
Komissarenko
, I.
Mukhin
, A.
Samusev
, V.
Valuckas
, A. I.
Kuznetsov
, B. S.
Luk’yanchuk
, A. E.
Miroshnichenko
, and Y. S.
Kivshar
, Laser & Photonics Reviews
10
, 799
–806
(2016
).58.
I. I.
Smolyaninov
, Y.-J.
Hung
, and C. C.
Davis
, Science
315
, 1699
–1701
(2007
).59.
T.
Tanemura
, K. C.
Balram
, D.-S.
Ly-Gagnon
, P.
Wahl
, J. S.
White
, M. L.
Brongersma
, and D. A.
Miller
, Nano Letters
11
, 2693
–2698
(2011
).60.
D.
Van Oosten
, M.
Spasenovic
, and L.
Kuipers
, Nano Letters
10
, 286
–290
(2009
).61.
Z.
Xi
, Y.
Lu
, W.
Yu
, P.
Wang
, and H.
Ming
, Journal of Optics
16
, p. 105002
(2014
).62.
F.
Xia
, H.
Wang
, D.
Xiao
, M.
Dubey
, and A.
Ramasubramaniam
, Nature Photonics
8
, 899
–907
(2014
).63.
E.
Xifré-Pérez
, R.
Fenollosa
, and F.
Meseguer
, Opt. Express
19
, 3455
–3463
Feb (2011
).64.
K.
Yao
and Y.
Liu
, ACS Photonics
3
, 953
–963
(2016
).65.
W.
Yao
, S.
Liu
, H.
Liao
, Z.
Li
, C.
Sun
, J.
Chen
, and Q.
Gong
, Nano Letters
15
, 3115
–3121
(2015
), .66.
O.
Yermakov
, A.
Ovcharenko
, M.
Song
, A.
Bogdanov
, I.
Iorsh
, and Y. S.
Kivshar
, Physical Review B
91
, p. 235423
(2015
).67.
N.
Yu
and F.
Capasso
, Nature materials
13
, 139
–150
(2014
).68.
Y. F.
Yu
, A. Y.
Zhu
, R.
Paniagua-Domínguez
, Y. H.
Fu
, B.
Luk’yanchuk
, and A. I.
Kuznetsov
, Laser & Photonics Reviews
9
, 412
–418
(2015
).69.
D. G.
Zhang
, X.
Yuan
, and A.
Bouhelier
, Applied Optics
49
, 875
–879
(2010
).70.
U.
Zywietz
, A. B.
Evlyukhin
, C.
Reinhardt
, and B. N.
Chichkov
, Nature Communications
5
(2014
).
This content is only available via PDF.
© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.