Terahertz fields can be dramatically enhanced as they propagate through nanometer-sized slits. The enhancement is mediated by a significant accumulation of the induced surface charges on the surrounding metal. This enhancement is shown here to be dynamically modulated while the nanoslits are gradually shunted using a copropagating optical beam. The terahertz fields are found to skirt the nanoscale photo-excited region underneath the slits, scattering to the far field and rigorously mapping the near field.
REFERENCES
1.
T. W.
Ebbesen
, H. J.
Lezec
, H. F.
Ghaemi
, T.
Thio
, and P. A.
Wolff
, Nature
391
, 667
(1998
).2.
W. L.
Barnes
, A.
Dereux
, and T. W.
Ebbesen
, Nature
424
, 824
(2003
).3.
N.
Fang
, H.
Lee
, C.
Sun
, and X.
Zhang
, Science
308
, 534
(2005
).4.
H. J.
Lezec
, A.
Degiron
, E.
Devaux
, R. A.
Linke
, L.
Martin-Moreno
, F. J.
Garcia-Vidal
, and T. W.
Ebbesen
, Science
297
, 820
(2002
).5.
J.
Lin
, J. P. B.
Mueller
, Q.
Wang
, G.
Yuan
, N.
Antoniou
, X.-C.
Yuan
, and F.
Capasso
, Science
340
, 331
(2013
).6.
L.
Martín-Moreno
, F. J.
Garcia-Vidal
, H. J.
Lezec
, K. M.
Pellerin
, T.
Thio
, J. B.
Pendry
, and T. W.
Ebbesen
, Phys. Rev. Lett.
86
, 1114
(2001
).7.
T. L.
Andrew
, H.-Y.
Tsai
, and R.
Menon
, Science
324
, 917
(2009
).8.
F.
van Beijnum
, C.
Retif
, C. B.
Smiet
, H.
Liu
, P.
Lalanne
, and M. P.
van Exter
, Nature
492
, 411
(2012
).9.
R. F.
Oulton
, V. J.
Sorger
, T.
Zentgraf
, R.-M.
Ma
, C.
Gladden
, L.
Dai
, G.
Bartal
, and X.
Zhang
, Nature
461
, 629
(2009
).10.
H. A.
Atwater
and A.
Polman
, Nature Mater.
9
, 205
(2010
).11.
H.
Liu
and P.
Lalanne
, Nature
452
, 728
(2008
).12.
F.
van Beijnum
, P. J.
van Veldhoven
, E. J.
Geluk
, M. J. A.
de Dood
, G. W.
't Hooft
, and M. P.
van Exter
, Phys. Rev. Lett.
110
, 206802
(2013
).13.
P.
Lalanne
and J. P.
Hugonin
, Nat. Phys.
2
, 551
(2006
).14.
A.
Salomon
, S.
Wang
, J. A.
Hutchison
, C.
Genet
, and T. W.
Ebbesen
, ChemPhysChem
14
, 1882
(2013
).15.
M. P.
Jonsson
, A. B.
Dahlin
, L.
Feuz
, S.
Petronis
, and F.
Höök
, Anal. Chem.
82
, 2087
(2010
).16.
T.
Siegfried
, Y.
Ekinci
, O. J. F.
Martin
, and H.
Sigg
, ACS Nano
7
, 2751
(2013
).17.
A. A.
Yanik
, M.
Huang
, O.
Kamohara
, A.
Artar
, T. W.
Geisbert
, J. H.
Connor
, and H.
Altug
, Nano Lett.
10
, 4962
(2010
).18.
A.
Dahlin
, M.
Zäch
, T.
Rindzevicius
, M.
Käll
, D. S.
Sutherland
, and F.
Höök
, J. Am. Chem. Soc.
127
, 5043
(2005
).19.
T.
Rindzevicius
, Y.
Alaverdyan
, A.
Dahlin
, F.
Höök
, D. S.
Sutherland
, and M.
Käll
, Nano Lett.
5
, 2335
(2005
).20.
J. A.
Porto
, F. J.
Garcia-Vidal
, and J. B.
Pendry
, Phys. Rev. Lett.
83
, 2845
(1999
).21.
L.
Salomon
, F.
Grillot
, A. V.
Zayats
, and F.
de Fornel
, Phys. Rev. Lett.
86
, 1110
(2001
).22.
F. J.
Garcia-Vidal
, L.
Martin-Moreno
, T. W.
Ebbesen
, and L.
Kuipers
, Rev. Mod. Phys.
82
, 729
(2010
).23.
A.
Nahata
, R. A.
Linke
, T.
Ishi
, and K.
Ohashi
, Opt. Lett.
28
, 423
(2003
).24.
M.
Airola
, Y.
Liu
, and S.
Blair
, J. Opt. A: Pure Appl. Opt.
7
, S118
(2005
).25.
J. A. H.
van Nieuwstadt
, M.
Sandtke
, R. H.
Harmsen
, F. B.
Segerink
, J. C.
Prangsma
, S.
Enoch
, and L.
Kuipers
, Phys. Rev. Lett.
97
, 146102
(2006
).26.
W.
Fan
, S.
Zhang
, N.-C.
Panoiu
, A.
Abdenour
, S.
Krishna
, Jr., R. M.
Osgood
, K. J.
Malloy
, and S. R. J.
Brueck
, Nano Lett.
6
, 1027
(2006
).27.
A.
Lesuffleur
, L. K. S.
Kumar
, A. G.
Brolo
, K. L.
Kavanagh
, and R.
Gordon
, J. Phys. Chem. C.
111
, 2347
(2007
).28.
G. A.
Wurtz
, R.
Pollard
, and A. V.
Zayats
, Phys. Rev. Lett.
97
, 057402
(2006
).29.
M. A.
Seo
, H. R.
Park
, S. M.
Koo
, D. J.
Park
, J. H.
Kang
, O. K.
Suwal
, S. S.
Choi
, P. C. M.
Planken
, G. S.
Park
, N. K.
Park
, Q. H.
Park
, and D. S.
Kim
, Nat. Photonics
3
, 152
(2009
).30.
M.
Shalaby
, H.
Merbold
, M.
Peccianti
, L.
Razzari
, G.
Sharma
, T.
Ozaki
, R.
Morandotti
, T.
Feurer
, A.
Weber
, L.
Heyderman
, B.
Patterson
, and H.
Sigg
, Appl. Phys. Lett.
99
, 041110
(2011
).31.
H.
Merbold
, A.
Bitzer
, and T.
Feurer
, Opt. Express
19
, 7262
(2011
).32.
X.-C.
Zhang
, Phys. Med. Biol.
47
, 3667
(2002
).33.
M. R.
Leahy-Hoppa
, M. J.
Fitch
, X.
Zheng
, L. M.
Hayden
, and R.
Osiander
, Chem. Phys. Lett.
434
, 227
(2007
).34.
J.
Liu
, J.
Dai
, S. L.
Chin
, and X.-C.
Zhang
, Nat. Photonics
4
, 627
(2010
).35.
T.
Kleine-Ostmann
and T.
Nagatsuma
, J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves
32
, 143
(2011
).36.
W. L.
Chan
, J.
Deibel
, and D. M.
Mittleman
, Rep. Prog. Phys.
70
, 1325
(2007
).37.
B. B.
Hu
and M. C.
Nuss
, Opt. Lett.
20
, 1716
(1995
).38.
J. D.
Buron
, D. H.
Petersen
, P.
Bøggild
, D. G.
Cooke
, M.
Hilke
, J.
Sun
, E.
Whiteway
, P. F.
Nielsen
, O.
Hansen
, A.
Yurgens
, and P. U.
Jepsen
, Nano Lett.
12
, 5074
(2012
).39.
T. L.
Cocker
, V.
Jelic
, M.
Gupta
, S. J.
Molesky
, J. A. J.
Burgess
, G. L.
Reyes
, L. V.
Titova
, Y. Y.
Tsui
, M. R.
Freeman
, and F. A.
Hegmann
, Nat. Photonics
7
, 620
(2013
).40.
C.
Vicario
, C.
Ruchert
, F.
Ardana-Lamas
, P. M.
Derlet
, B.
Tudu
, J.
Luning
, and C. P.
Hauri
, Nat. Photonics
7
, 720
(2013
).41.
T.
Kampfrath
, A.
Sell
, G.
Klatt
, A.
Pashkin
, S.
Mährlein
, T.
Dekorsy
, M.
Wolf
, M.
Fiebig
, A.
Leitenstorfer
, and R.
Huber
, Nat. Photonics
5
, 31
(2011
).42.
M.
Liu
, H. Y.
Hwang
, H.
Tao
, A. C.
Strikwerda
, K.
Fan
, G. R.
Keiser
, A. J.
Sternbach
, K. G.
West
, S.
Kittiwatanakul
, J.
Lu
, S. A.
Wolf
, F. G.
Omenetto
, X.
Zhang
, K. A.
Nelson
, and R. D.
Averitt
, Nature
487
, 345
(2012
).43.
H.
Hirori
, K.
Shinokita
, M.
Shirai
, S.
Tani
, Y.
Kadoya
, and K.
Tanaka
, Nat. Commun.
2
, 594
(2011
).44.
D.
Daranciang
, J.
Goodfellow
, M.
Fuchs
, H.
Wen
, S.
Ghimire
, D. A.
Reis
, H.
Loos
, A. S.
Fisher
, and A. M.
Lindenberg
, Appl. Phys. Lett.
99
, 141117
(2011
).45.
C.
Ruchert
, C.
Vicario
, and C. P.
Hauri
, Phys. Rev. Lett.
110
, 123902
(2013
).46.
W.
Shi
, Y. J.
Ding
, N.
Fernelius
, and K.
Vodopyanov
, Opt. Lett.
27
, 1454
(2002
).47.
M.
Shalaby
, M.
Peccianti
, Y.
Ozturk
, and R.
Morandotti
, Nat. Commun.
4
, 1558
(2013
).48.
Y.
Takatsuka
, K.
Takahagi
, E.
Sano
, V.
Ryzhii
, and T.
Otsuji
, J. Appl. Phys.
112
, 033103
(2012
).49.
T.
Qi
, Y.-H.
Shin
, K.-L.
Yeh
, K. A.
Nelson
, and A. M.
Rappe
, Phys. Rev. Lett.
102
, 247603
(2009
).50.
K.
Yamaguchi
, M.
Nakajima
, and T.
Suemoto
, Phys. Rev. Lett.
105
, 237201
(2010
).51.
M.
Shalaby
, F.
Vidal
, M.
Peccianti
, R.
Morandotti
, F.
Enderli
, T.
Feurer
, and B. D.
Patterson
, Phys. Rev. B.
88
, 140301
–R
(2013
).52.
W. L.
Barnes
, J. Opt. A: Pure Appl. Opt.
8
, S87
(2006
).53.
S. A.
Maier
, S. R.
Andrews
, L.
Martín-Moreno
, and F. J.
García-Vidal
, Phys. Rev. Lett.
97
, 176805
(2006
).54.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4871305 for details on the numerical calculations.
55.
Handbook of Optical Constants of Solids
, edited by E. D.
Palik
(Academic Press
, San Diego, CA
, 1998
), Vol. 1
.© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
