Abstract

We theoretically study the cascaded four-wave mixing (FWM) in broadband tapered plasmonic nanoantennas. In comparison with nonlinear bulk medium they demonstrate a 300-fold increase in nonlinear frequency conversion detected in the main lobe of the nanoantenna far-field pattern. This is achieved by tuning the elements of the nanoantenna to resonance frequencies involved in the FWM interaction. Our findings have a potentially broad application in ultrafast nonlinear spectroscopy, sensing, on-chip optical frequency conversion, nonlinear optical metamaterials, and photon sources.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. Bharadwaj, B. Deutsch, and L. Novotny, Adv. Opt. Photon. 1, 438 (2009).
    [CrossRef]
  2. I. S. Maksymov, I. Staude, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Nanophotonics 1, 65 (2012).
    [CrossRef]
  3. M. Lippitz, M. A. van Dijk, and M. Orrit, Nano Lett. 5, 799 (2005).
    [CrossRef]
  4. M. Danckwerts and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 98, 026104 (2007).
    [CrossRef]
  5. S. Palomba and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 101, 056802 (2008).
    [CrossRef]
  6. N. K. Grady, M. W. Knight, R. Bardhan, and N. J. Halas, Nano Lett. 10, 1522 (2010).
    [CrossRef]
  7. K. D. Ko, A. Kumar, K. H. Fung, R. Ambekar, G. L. Liu, N. X. Fang, and K. C. Toussaint, Nano Lett. 11, 61 (2011).
    [CrossRef]
  8. T. Schumacher, K. Kratzer, D. Molnar, M. Hentschel, H. Giessen, and M. Lippitz, Nat. Commun. 2, 333 (2011).
    [CrossRef]
  9. H. Harutyunyan, G. Volpe, R. Quidant, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 108, 217403 (2012).
    [CrossRef]
  10. A. Slablab, L. L. Xuan, M. Zielinski, Y. de Wilde, V. Jacques, D. Chauvat, and J.-F. Roch, Opt. Express 20, 220(2012).
    [CrossRef]
  11. M. Abb, Y. Wang, P. Albella, C. H. de Groot, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, ACS Nano 6, 6462 (2012).
    [CrossRef]
  12. M. Navarro-Cia and S. A. Maier, ACS Nano 6, 3537(2012).
    [CrossRef]
  13. M. Hentschel, T. Utikal, H. Giessen, and M. Lippitz, Nano Lett. 12, 3778 (2012).
    [CrossRef]
  14. A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
    [CrossRef]
  15. I. S. Maksymov, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Opt. Express 20, 8929 (2012).
    [CrossRef]
  16. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2001).
  17. I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 99, 083304 (2011).
    [CrossRef]
  18. I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, A. E. Miroshnichenko, C. Simovski, P. Belov, and Yu. S. Kivshar, Opt. Commun. 285, 821 (2012).
    [CrossRef]
  19. R. S. Pavlov, A. G. Curto, and N. F. van Hulst, Opt. Commun. 285, 3334 (2012).
    [CrossRef]
  20. J. L. Humphrey and D. Kuciauskas, J. Appl. Phys. 100, 113123 (2006).
    [CrossRef]
  21. E. D. Palik (Ed.), Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, 1985).
  22. I. S. Maksymov, L. F. Marsal, and J. Pallarès, Opt. Commun. 239, 213 (2004).
    [CrossRef]
  23. I. S. Maksymov, A. A. Sukhorukov, A. V. Lavrinenko, and Yu. S. Kivshar, IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 10, 143 (2011).
    [CrossRef]
  24. M. I. Stockman, Phys. Rev. Lett. 93, 137404 (2004).
    [CrossRef]

2012 (10)

I. S. Maksymov, I. Staude, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Nanophotonics 1, 65 (2012).
[CrossRef]

H. Harutyunyan, G. Volpe, R. Quidant, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 108, 217403 (2012).
[CrossRef]

A. Slablab, L. L. Xuan, M. Zielinski, Y. de Wilde, V. Jacques, D. Chauvat, and J.-F. Roch, Opt. Express 20, 220(2012).
[CrossRef]

M. Abb, Y. Wang, P. Albella, C. H. de Groot, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, ACS Nano 6, 6462 (2012).
[CrossRef]

M. Navarro-Cia and S. A. Maier, ACS Nano 6, 3537(2012).
[CrossRef]

M. Hentschel, T. Utikal, H. Giessen, and M. Lippitz, Nano Lett. 12, 3778 (2012).
[CrossRef]

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Opt. Express 20, 8929 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, A. E. Miroshnichenko, C. Simovski, P. Belov, and Yu. S. Kivshar, Opt. Commun. 285, 821 (2012).
[CrossRef]

R. S. Pavlov, A. G. Curto, and N. F. van Hulst, Opt. Commun. 285, 3334 (2012).
[CrossRef]

2011 (4)

I. S. Maksymov, A. A. Sukhorukov, A. V. Lavrinenko, and Yu. S. Kivshar, IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 10, 143 (2011).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 99, 083304 (2011).
[CrossRef]

K. D. Ko, A. Kumar, K. H. Fung, R. Ambekar, G. L. Liu, N. X. Fang, and K. C. Toussaint, Nano Lett. 11, 61 (2011).
[CrossRef]

T. Schumacher, K. Kratzer, D. Molnar, M. Hentschel, H. Giessen, and M. Lippitz, Nat. Commun. 2, 333 (2011).
[CrossRef]

2010 (1)

N. K. Grady, M. W. Knight, R. Bardhan, and N. J. Halas, Nano Lett. 10, 1522 (2010).
[CrossRef]

2009 (1)

2008 (1)

S. Palomba and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 101, 056802 (2008).
[CrossRef]

2007 (1)

M. Danckwerts and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 98, 026104 (2007).
[CrossRef]

2006 (1)

J. L. Humphrey and D. Kuciauskas, J. Appl. Phys. 100, 113123 (2006).
[CrossRef]

2005 (1)

M. Lippitz, M. A. van Dijk, and M. Orrit, Nano Lett. 5, 799 (2005).
[CrossRef]

2004 (2)

I. S. Maksymov, L. F. Marsal, and J. Pallarès, Opt. Commun. 239, 213 (2004).
[CrossRef]

M. I. Stockman, Phys. Rev. Lett. 93, 137404 (2004).
[CrossRef]

Abb, M.

M. Abb, Y. Wang, P. Albella, C. H. de Groot, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, ACS Nano 6, 6462 (2012).
[CrossRef]

Agrawal, G. P.

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2001).

Aizpurua, J.

M. Abb, Y. Wang, P. Albella, C. H. de Groot, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, ACS Nano 6, 6462 (2012).
[CrossRef]

Albella, P.

M. Abb, Y. Wang, P. Albella, C. H. de Groot, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, ACS Nano 6, 6462 (2012).
[CrossRef]

Ambekar, R.

K. D. Ko, A. Kumar, K. H. Fung, R. Ambekar, G. L. Liu, N. X. Fang, and K. C. Toussaint, Nano Lett. 11, 61 (2011).
[CrossRef]

Bardhan, R.

N. K. Grady, M. W. Knight, R. Bardhan, and N. J. Halas, Nano Lett. 10, 1522 (2010).
[CrossRef]

Belov, P.

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, A. E. Miroshnichenko, C. Simovski, P. Belov, and Yu. S. Kivshar, Opt. Commun. 285, 821 (2012).
[CrossRef]

Bharadwaj, P.

Chauvat, D.

Curto, A. G.

R. S. Pavlov, A. G. Curto, and N. F. van Hulst, Opt. Commun. 285, 3334 (2012).
[CrossRef]

Danckwerts, M.

M. Danckwerts and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 98, 026104 (2007).
[CrossRef]

Davoyan, A. R.

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, A. E. Miroshnichenko, C. Simovski, P. Belov, and Yu. S. Kivshar, Opt. Commun. 285, 821 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 99, 083304 (2011).
[CrossRef]

de Groot, C. H.

M. Abb, Y. Wang, P. Albella, C. H. de Groot, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, ACS Nano 6, 6462 (2012).
[CrossRef]

de Wilde, Y.

Deutsch, B.

Fang, N. X.

K. D. Ko, A. Kumar, K. H. Fung, R. Ambekar, G. L. Liu, N. X. Fang, and K. C. Toussaint, Nano Lett. 11, 61 (2011).
[CrossRef]

Farnell, J.

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

Fung, K. H.

K. D. Ko, A. Kumar, K. H. Fung, R. Ambekar, G. L. Liu, N. X. Fang, and K. C. Toussaint, Nano Lett. 11, 61 (2011).
[CrossRef]

Giessen, H.

M. Hentschel, T. Utikal, H. Giessen, and M. Lippitz, Nano Lett. 12, 3778 (2012).
[CrossRef]

T. Schumacher, K. Kratzer, D. Molnar, M. Hentschel, H. Giessen, and M. Lippitz, Nat. Commun. 2, 333 (2011).
[CrossRef]

Grady, N. K.

N. K. Grady, M. W. Knight, R. Bardhan, and N. J. Halas, Nano Lett. 10, 1522 (2010).
[CrossRef]

Halas, N. J.

N. K. Grady, M. W. Knight, R. Bardhan, and N. J. Halas, Nano Lett. 10, 1522 (2010).
[CrossRef]

Harutyunyan, H.

H. Harutyunyan, G. Volpe, R. Quidant, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 108, 217403 (2012).
[CrossRef]

Hentschel, M.

M. Hentschel, T. Utikal, H. Giessen, and M. Lippitz, Nano Lett. 12, 3778 (2012).
[CrossRef]

T. Schumacher, K. Kratzer, D. Molnar, M. Hentschel, H. Giessen, and M. Lippitz, Nat. Commun. 2, 333 (2011).
[CrossRef]

Humphrey, J. L.

J. L. Humphrey and D. Kuciauskas, J. Appl. Phys. 100, 113123 (2006).
[CrossRef]

Jacques, V.

Jagadish, C.

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

Karouta, F.

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

Kivshar, Yu. S.

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, A. E. Miroshnichenko, C. Simovski, P. Belov, and Yu. S. Kivshar, Opt. Commun. 285, 821 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, I. Staude, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Nanophotonics 1, 65 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Opt. Express 20, 8929 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. A. Sukhorukov, A. V. Lavrinenko, and Yu. S. Kivshar, IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 10, 143 (2011).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 99, 083304 (2011).
[CrossRef]

Knight, M. W.

N. K. Grady, M. W. Knight, R. Bardhan, and N. J. Halas, Nano Lett. 10, 1522 (2010).
[CrossRef]

Ko, K. D.

K. D. Ko, A. Kumar, K. H. Fung, R. Ambekar, G. L. Liu, N. X. Fang, and K. C. Toussaint, Nano Lett. 11, 61 (2011).
[CrossRef]

Kratzer, K.

T. Schumacher, K. Kratzer, D. Molnar, M. Hentschel, H. Giessen, and M. Lippitz, Nat. Commun. 2, 333 (2011).
[CrossRef]

Kuciauskas, D.

J. L. Humphrey and D. Kuciauskas, J. Appl. Phys. 100, 113123 (2006).
[CrossRef]

Kumar, A.

K. D. Ko, A. Kumar, K. H. Fung, R. Ambekar, G. L. Liu, N. X. Fang, and K. C. Toussaint, Nano Lett. 11, 61 (2011).
[CrossRef]

Lavrinenko, A. V.

I. S. Maksymov, A. A. Sukhorukov, A. V. Lavrinenko, and Yu. S. Kivshar, IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 10, 143 (2011).
[CrossRef]

Lippitz, M.

M. Hentschel, T. Utikal, H. Giessen, and M. Lippitz, Nano Lett. 12, 3778 (2012).
[CrossRef]

T. Schumacher, K. Kratzer, D. Molnar, M. Hentschel, H. Giessen, and M. Lippitz, Nat. Commun. 2, 333 (2011).
[CrossRef]

M. Lippitz, M. A. van Dijk, and M. Orrit, Nano Lett. 5, 799 (2005).
[CrossRef]

Liu, G. L.

K. D. Ko, A. Kumar, K. H. Fung, R. Ambekar, G. L. Liu, N. X. Fang, and K. C. Toussaint, Nano Lett. 11, 61 (2011).
[CrossRef]

Maier, S. A.

M. Navarro-Cia and S. A. Maier, ACS Nano 6, 3537(2012).
[CrossRef]

Maksymov, I. S.

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, A. E. Miroshnichenko, C. Simovski, P. Belov, and Yu. S. Kivshar, Opt. Commun. 285, 821 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, I. Staude, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Nanophotonics 1, 65 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Opt. Express 20, 8929 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. A. Sukhorukov, A. V. Lavrinenko, and Yu. S. Kivshar, IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 10, 143 (2011).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 99, 083304 (2011).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, L. F. Marsal, and J. Pallarès, Opt. Commun. 239, 213 (2004).
[CrossRef]

Marsal, L. F.

I. S. Maksymov, L. F. Marsal, and J. Pallarès, Opt. Commun. 239, 213 (2004).
[CrossRef]

McKerracher, I.

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

Minovich, A.

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

Miroshnichenko, A. E.

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, A. E. Miroshnichenko, C. Simovski, P. Belov, and Yu. S. Kivshar, Opt. Commun. 285, 821 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, I. Staude, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Nanophotonics 1, 65 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Opt. Express 20, 8929 (2012).
[CrossRef]

Molnar, D.

T. Schumacher, K. Kratzer, D. Molnar, M. Hentschel, H. Giessen, and M. Lippitz, Nat. Commun. 2, 333 (2011).
[CrossRef]

Muskens, O. L.

M. Abb, Y. Wang, P. Albella, C. H. de Groot, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, ACS Nano 6, 6462 (2012).
[CrossRef]

Navarro-Cia, M.

M. Navarro-Cia and S. A. Maier, ACS Nano 6, 3537(2012).
[CrossRef]

Neshev, D. N.

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

Novotny, L.

H. Harutyunyan, G. Volpe, R. Quidant, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 108, 217403 (2012).
[CrossRef]

P. Bharadwaj, B. Deutsch, and L. Novotny, Adv. Opt. Photon. 1, 438 (2009).
[CrossRef]

S. Palomba and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 101, 056802 (2008).
[CrossRef]

M. Danckwerts and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 98, 026104 (2007).
[CrossRef]

Orrit, M.

M. Lippitz, M. A. van Dijk, and M. Orrit, Nano Lett. 5, 799 (2005).
[CrossRef]

Pallarès, J.

I. S. Maksymov, L. F. Marsal, and J. Pallarès, Opt. Commun. 239, 213 (2004).
[CrossRef]

Palomba, S.

S. Palomba and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 101, 056802 (2008).
[CrossRef]

Pavlov, R. S.

R. S. Pavlov, A. G. Curto, and N. F. van Hulst, Opt. Commun. 285, 3334 (2012).
[CrossRef]

Powell, D. A.

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

Quidant, R.

H. Harutyunyan, G. Volpe, R. Quidant, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 108, 217403 (2012).
[CrossRef]

Roch, J.-F.

Schumacher, T.

T. Schumacher, K. Kratzer, D. Molnar, M. Hentschel, H. Giessen, and M. Lippitz, Nat. Commun. 2, 333 (2011).
[CrossRef]

Shadrivov, I. V.

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

Simovski, C.

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, A. E. Miroshnichenko, C. Simovski, P. Belov, and Yu. S. Kivshar, Opt. Commun. 285, 821 (2012).
[CrossRef]

Slablab, A.

Staude, I.

I. S. Maksymov, I. Staude, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Nanophotonics 1, 65 (2012).
[CrossRef]

Stockman, M. I.

M. I. Stockman, Phys. Rev. Lett. 93, 137404 (2004).
[CrossRef]

Sukhorukov, A. A.

I. S. Maksymov, A. A. Sukhorukov, A. V. Lavrinenko, and Yu. S. Kivshar, IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 10, 143 (2011).
[CrossRef]

Tan, H. H.

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

Tian, J.

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

Toussaint, K. C.

K. D. Ko, A. Kumar, K. H. Fung, R. Ambekar, G. L. Liu, N. X. Fang, and K. C. Toussaint, Nano Lett. 11, 61 (2011).
[CrossRef]

Utikal, T.

M. Hentschel, T. Utikal, H. Giessen, and M. Lippitz, Nano Lett. 12, 3778 (2012).
[CrossRef]

van Dijk, M. A.

M. Lippitz, M. A. van Dijk, and M. Orrit, Nano Lett. 5, 799 (2005).
[CrossRef]

van Hulst, N. F.

R. S. Pavlov, A. G. Curto, and N. F. van Hulst, Opt. Commun. 285, 3334 (2012).
[CrossRef]

Volpe, G.

H. Harutyunyan, G. Volpe, R. Quidant, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 108, 217403 (2012).
[CrossRef]

Wang, Y.

M. Abb, Y. Wang, P. Albella, C. H. de Groot, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, ACS Nano 6, 6462 (2012).
[CrossRef]

Xuan, L. L.

Zielinski, M.

ACS Nano (2)

M. Abb, Y. Wang, P. Albella, C. H. de Groot, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, ACS Nano 6, 6462 (2012).
[CrossRef]

M. Navarro-Cia and S. A. Maier, ACS Nano 6, 3537(2012).
[CrossRef]

Adv. Opt. Photon. (1)

Appl. Phys. Lett. (2)

A. Minovich, J. Farnell, D. N. Neshev, I. McKerracher, F. Karouta, J. Tian, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, H. H. Tan, C. Jagadish, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 121113 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, and Yu. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 99, 083304 (2011).
[CrossRef]

IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. (1)

I. S. Maksymov, A. A. Sukhorukov, A. V. Lavrinenko, and Yu. S. Kivshar, IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 10, 143 (2011).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

J. L. Humphrey and D. Kuciauskas, J. Appl. Phys. 100, 113123 (2006).
[CrossRef]

Nano Lett. (4)

M. Hentschel, T. Utikal, H. Giessen, and M. Lippitz, Nano Lett. 12, 3778 (2012).
[CrossRef]

M. Lippitz, M. A. van Dijk, and M. Orrit, Nano Lett. 5, 799 (2005).
[CrossRef]

N. K. Grady, M. W. Knight, R. Bardhan, and N. J. Halas, Nano Lett. 10, 1522 (2010).
[CrossRef]

K. D. Ko, A. Kumar, K. H. Fung, R. Ambekar, G. L. Liu, N. X. Fang, and K. C. Toussaint, Nano Lett. 11, 61 (2011).
[CrossRef]

Nanophotonics (1)

I. S. Maksymov, I. Staude, A. E. Miroshnichenko, and Yu. S. Kivshar, Nanophotonics 1, 65 (2012).
[CrossRef]

Nat. Commun. (1)

T. Schumacher, K. Kratzer, D. Molnar, M. Hentschel, H. Giessen, and M. Lippitz, Nat. Commun. 2, 333 (2011).
[CrossRef]

Opt. Commun. (3)

I. S. Maksymov, A. R. Davoyan, A. E. Miroshnichenko, C. Simovski, P. Belov, and Yu. S. Kivshar, Opt. Commun. 285, 821 (2012).
[CrossRef]

R. S. Pavlov, A. G. Curto, and N. F. van Hulst, Opt. Commun. 285, 3334 (2012).
[CrossRef]

I. S. Maksymov, L. F. Marsal, and J. Pallarès, Opt. Commun. 239, 213 (2004).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Phys. Rev. Lett. (4)

H. Harutyunyan, G. Volpe, R. Quidant, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 108, 217403 (2012).
[CrossRef]

M. Danckwerts and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 98, 026104 (2007).
[CrossRef]

S. Palomba and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 101, 056802 (2008).
[CrossRef]

M. I. Stockman, Phys. Rev. Lett. 93, 137404 (2004).
[CrossRef]

Other (2)

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2001).

E. D. Palik (Ed.), Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, 1985).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1.
Fig. 1.

Illustration of the cascaded FWM conversion with a tapered nanoantenna. Two z-polarized waves (pump and signal) with different telecom frequencies that excite the nanoantenna surrounded by a nonlinear medium, ITO. A nanoantenna supports up to 10 frequencies on both sides of the pump. Waves at these frequencies are emitted by the nanoantenna into a narrow cone in the y-direction.

Fig. 2.
Fig. 2.

(a), (b) Far-field power spectra of the 21-element tapered nanoantenna (red solid curve, Ep=108V/m; blue dashed curve, 4·107V/m) and untapered reference structure (green dashed curve, 108V/m). Straight dotted lines indicate frequencies generated due to FWM. All spectra are normalized to the peak value of the red curve. (c) Near-field resonance frequencies of the individual elements of the linear tapered nanoantenna (red circles) and reference structure (green triangles) excited with a plane wave incident from the far-field region in the y direction. Here [and also in Fig. 3(a)] the black dashed curves are the guides to the eye only.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Conversion efficiency η as a function of the nanoantenna length (frequency 184.3 THz, Ep=4·107V/m). η for bulk ITO of the same length are given for reference. (b) Far-field power patterns of the linear 11-element nanoantenna at the signal frequency (red dashed curve) and converted frequency 184.3 THz (blue solid curve).

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

ω=2ωlowωhigh,ω+=2ωhighωlow,
η=(3ωpχ(3)Ep2L/8nc)2,

Metrics