Abstract

We observe experimentally the self-phase modulation of a surface plasmon-polariton (SPP) propagating along a gold film bounded by air in a Kretschmann–Raether configuration. Through analyzing the power dependence of the reflectance curve as a function of the incidence angle, we characterize the complex-valued nonlinear propagation coefficient of the SPP. Moreover, we present a procedure that can further extract the complex value of the third-order nonlinear susceptibility of gold from our experimental data. Our work provides direct insights into nonlinear control of SPPs utilizing the nonlinearity of metals, and serves as a practical method to measure the complex-valued third-order nonlinear susceptibility of metallic materials.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. Raether, Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings (Springer, 1988).
  2. M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
    [CrossRef]
  3. W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
    [CrossRef]
  4. J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
    [CrossRef]
  5. F. Hache, D. Ricard, C. Flytzanis, and U. Kreibig, Appl. Phys. A 47, 347 (1988).
    [CrossRef]
  6. R. W. Boyd, Nonlinear Optics, 3rd ed. (Academic, 2008).
  7. M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
    [CrossRef]
  8. S. I. Bozhevolnyi, J. Beermann, and V. Coello, Phys. Rev. Lett. 90, 197403 (2003).
    [CrossRef]
  9. J. Renger, R. Quidant, N. van Hulst, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 104, 046803 (2010).
    [CrossRef]
  10. T. Utikal, T. Zentgraf, T. Paul, C. Rockstuhl, F. Lederer, M. Lippitz, and H. Giessen, Phys. Rev. Lett. 106, 133901 (2011).
    [CrossRef]
  11. I.-Y. Park, S. Kim, J. Choi, D.-H. Lee, Y.-J. Kim, M. F. Kling, M. I. Stockman, and S.-W. Kim, Nat. Photonics 5, 677 (2011).
    [CrossRef]
  12. N. Rotenberg, A. D. Bristow, M. Pfeiffer, M. Betz, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 75, 155426 (2007).
    [CrossRef]
  13. P. Genevet, J.-P. Tetienne, E. Gatzogiannis, R. Blanchard, M. A. Kats, M. O. Scully, and F. Capasso, Nano Lett. 10, 4880 (2010).
    [CrossRef]
  14. N. B. Grosse, J. Heckmann, and U. Woggon, Phys. Rev. Lett. 108, 136802 (2012).
    [CrossRef]
  15. A. R. Davoyan, I. V. Shadrivov, and Y. S. Kivshar, Opt. Express 16, 21209 (2008).
    [CrossRef]
  16. A. Degiron and D. R. Smith, Phys. Rev. A 82, 033812 (2010).
    [CrossRef]
  17. I. De Leon, J. E. Sipe, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 89, 013855 (2014).
    [CrossRef]
  18. A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
    [CrossRef]
  19. Y. Liu, G. Bartal, D. A. Genov, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 99, 153901 (2007).
    [CrossRef]
  20. E. Feigenbaum and M. Orenstein, Opt. Lett. 32, 674 (2007).
    [CrossRef]
  21. A. Marini, D. V. Skryabin, and B. Malomed, Opt. Express 19, 6616 (2011).
    [CrossRef]
  22. M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
    [CrossRef]
  23. K. F. MacDonald, Z. L. Samson, M. I. Stockman, and N. I. Zheludev, Nat. Photonics 3, 55 (2008).
    [CrossRef]
  24. G. A. Wurtz, R. Pollard, W. Hendren, G. P. Wiederrecht, D. J. Gosztola, V. A. Podolskiy, and A. V. Zayats, Nat. Nanotechnol. 6, 107 (2011).
    [CrossRef]
  25. S. Toroghi and P. G. Kik, Phys. Rev. B 85, 045432 (2012).
    [CrossRef]
  26. E. Kretschmann, Z. Phys. 241, 313 (1971).
    [CrossRef]
  27. K. Kurihara, K. Nakamura, and K. Suzuki, Sens. Actuators B Chem. 86, 49 (2002).
  28. N. R. Draper and H. Smith, Applied Regression Analysis (Wiley, 1998).
  29. P. Berini and I. De Leon, Nat. Photonics 6, 16 (2011).
    [CrossRef]
  30. M. van Exter and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 60, 49 (1988).
    [CrossRef]
  31. C. K. Sun, F. Vallee, L. H. Acioli, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Phys. Rev. B 50, 15337 (1994).
    [CrossRef]
  32. D. T. Owens, C. Fuentes-Hernandez, J. M. Hales, J. W. Perry, and B. Kippelen, Opt. Express 18, 19101 (2010).
    [CrossRef]
  33. E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, 1985).
  34. D. D. Smith, Y. Yoon, R. W. Boyd, J. K. Campbell, L. A. Baker, R. M. Crooks, and M. George, J. Appl. Phys. 86, 6200 (1999).
    [CrossRef]
  35. E. Xenogiannopoulou, P. Aloukos, S. Couris, E. Kaminska, A. Piotrowska, and E. Dynowska, Opt. Commun. 275, 217 (2007).
    [CrossRef]

2014 (1)

I. De Leon, J. E. Sipe, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 89, 013855 (2014).
[CrossRef]

2013 (1)

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

2012 (3)

M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
[CrossRef]

N. B. Grosse, J. Heckmann, and U. Woggon, Phys. Rev. Lett. 108, 136802 (2012).
[CrossRef]

S. Toroghi and P. G. Kik, Phys. Rev. B 85, 045432 (2012).
[CrossRef]

2011 (5)

G. A. Wurtz, R. Pollard, W. Hendren, G. P. Wiederrecht, D. J. Gosztola, V. A. Podolskiy, and A. V. Zayats, Nat. Nanotechnol. 6, 107 (2011).
[CrossRef]

T. Utikal, T. Zentgraf, T. Paul, C. Rockstuhl, F. Lederer, M. Lippitz, and H. Giessen, Phys. Rev. Lett. 106, 133901 (2011).
[CrossRef]

I.-Y. Park, S. Kim, J. Choi, D.-H. Lee, Y.-J. Kim, M. F. Kling, M. I. Stockman, and S.-W. Kim, Nat. Photonics 5, 677 (2011).
[CrossRef]

P. Berini and I. De Leon, Nat. Photonics 6, 16 (2011).
[CrossRef]

A. Marini, D. V. Skryabin, and B. Malomed, Opt. Express 19, 6616 (2011).
[CrossRef]

2010 (5)

D. T. Owens, C. Fuentes-Hernandez, J. M. Hales, J. W. Perry, and B. Kippelen, Opt. Express 18, 19101 (2010).
[CrossRef]

A. Degiron and D. R. Smith, Phys. Rev. A 82, 033812 (2010).
[CrossRef]

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

J. Renger, R. Quidant, N. van Hulst, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 104, 046803 (2010).
[CrossRef]

P. Genevet, J.-P. Tetienne, E. Gatzogiannis, R. Blanchard, M. A. Kats, M. O. Scully, and F. Capasso, Nano Lett. 10, 4880 (2010).
[CrossRef]

2008 (2)

K. F. MacDonald, Z. L. Samson, M. I. Stockman, and N. I. Zheludev, Nat. Photonics 3, 55 (2008).
[CrossRef]

A. R. Davoyan, I. V. Shadrivov, and Y. S. Kivshar, Opt. Express 16, 21209 (2008).
[CrossRef]

2007 (4)

E. Xenogiannopoulou, P. Aloukos, S. Couris, E. Kaminska, A. Piotrowska, and E. Dynowska, Opt. Commun. 275, 217 (2007).
[CrossRef]

E. Feigenbaum and M. Orenstein, Opt. Lett. 32, 674 (2007).
[CrossRef]

Y. Liu, G. Bartal, D. A. Genov, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 99, 153901 (2007).
[CrossRef]

N. Rotenberg, A. D. Bristow, M. Pfeiffer, M. Betz, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 75, 155426 (2007).
[CrossRef]

2003 (2)

S. I. Bozhevolnyi, J. Beermann, and V. Coello, Phys. Rev. Lett. 90, 197403 (2003).
[CrossRef]

W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

K. Kurihara, K. Nakamura, and K. Suzuki, Sens. Actuators B Chem. 86, 49 (2002).

2001 (1)

M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
[CrossRef]

1999 (1)

D. D. Smith, Y. Yoon, R. W. Boyd, J. K. Campbell, L. A. Baker, R. M. Crooks, and M. George, J. Appl. Phys. 86, 6200 (1999).
[CrossRef]

1997 (1)

M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
[CrossRef]

1994 (1)

C. K. Sun, F. Vallee, L. H. Acioli, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Phys. Rev. B 50, 15337 (1994).
[CrossRef]

1988 (2)

M. van Exter and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 60, 49 (1988).
[CrossRef]

F. Hache, D. Ricard, C. Flytzanis, and U. Kreibig, Appl. Phys. A 47, 347 (1988).
[CrossRef]

1971 (1)

E. Kretschmann, Z. Phys. 241, 313 (1971).
[CrossRef]

Acioli, L. H.

C. K. Sun, F. Vallee, L. H. Acioli, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Phys. Rev. B 50, 15337 (1994).
[CrossRef]

Aloukos, P.

E. Xenogiannopoulou, P. Aloukos, S. Couris, E. Kaminska, A. Piotrowska, and E. Dynowska, Opt. Commun. 275, 217 (2007).
[CrossRef]

Baker, L. A.

D. D. Smith, Y. Yoon, R. W. Boyd, J. K. Campbell, L. A. Baker, R. M. Crooks, and M. George, J. Appl. Phys. 86, 6200 (1999).
[CrossRef]

Barnard, E. S.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Barnes, W. L.

W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
[CrossRef]

Bartal, G.

Y. Liu, G. Bartal, D. A. Genov, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 99, 153901 (2007).
[CrossRef]

Becker, U.

M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
[CrossRef]

Beermann, J.

S. I. Bozhevolnyi, J. Beermann, and V. Coello, Phys. Rev. Lett. 90, 197403 (2003).
[CrossRef]

Berini, P.

P. Berini and I. De Leon, Nat. Photonics 6, 16 (2011).
[CrossRef]

Betz, M.

N. Rotenberg, A. D. Bristow, M. Pfeiffer, M. Betz, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 75, 155426 (2007).
[CrossRef]

Biancalana, F.

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

Blanchard, R.

P. Genevet, J.-P. Tetienne, E. Gatzogiannis, R. Blanchard, M. A. Kats, M. O. Scully, and F. Capasso, Nano Lett. 10, 4880 (2010).
[CrossRef]

Bost, P.

M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
[CrossRef]

Boyd, R. W.

I. De Leon, J. E. Sipe, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 89, 013855 (2014).
[CrossRef]

D. D. Smith, Y. Yoon, R. W. Boyd, J. K. Campbell, L. A. Baker, R. M. Crooks, and M. George, J. Appl. Phys. 86, 6200 (1999).
[CrossRef]

R. W. Boyd, Nonlinear Optics, 3rd ed. (Academic, 2008).

Bozhevolnyi, S. I.

S. I. Bozhevolnyi, J. Beermann, and V. Coello, Phys. Rev. Lett. 90, 197403 (2003).
[CrossRef]

Breit, M.

M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
[CrossRef]

Bristow, A. D.

N. Rotenberg, A. D. Bristow, M. Pfeiffer, M. Betz, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 75, 155426 (2007).
[CrossRef]

Brongersma, M. L.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Cai, W.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Campbell, J. K.

D. D. Smith, Y. Yoon, R. W. Boyd, J. K. Campbell, L. A. Baker, R. M. Crooks, and M. George, J. Appl. Phys. 86, 6200 (1999).
[CrossRef]

Capasso, F.

P. Genevet, J.-P. Tetienne, E. Gatzogiannis, R. Blanchard, M. A. Kats, M. O. Scully, and F. Capasso, Nano Lett. 10, 4880 (2010).
[CrossRef]

Chang, W.

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

Choi, J.

I.-Y. Park, S. Kim, J. Choi, D.-H. Lee, Y.-J. Kim, M. F. Kling, M. I. Stockman, and S.-W. Kim, Nat. Photonics 5, 677 (2011).
[CrossRef]

Coello, V.

S. I. Bozhevolnyi, J. Beermann, and V. Coello, Phys. Rev. Lett. 90, 197403 (2003).
[CrossRef]

Conforti, M.

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

Couris, S.

E. Xenogiannopoulou, P. Aloukos, S. Couris, E. Kaminska, A. Piotrowska, and E. Dynowska, Opt. Commun. 275, 217 (2007).
[CrossRef]

Crooks, R. M.

D. D. Smith, Y. Yoon, R. W. Boyd, J. K. Campbell, L. A. Baker, R. M. Crooks, and M. George, J. Appl. Phys. 86, 6200 (1999).
[CrossRef]

Davoyan, A. R.

De Leon, I.

I. De Leon, J. E. Sipe, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 89, 013855 (2014).
[CrossRef]

P. Berini and I. De Leon, Nat. Photonics 6, 16 (2011).
[CrossRef]

Degiron, A.

A. Degiron and D. R. Smith, Phys. Rev. A 82, 033812 (2010).
[CrossRef]

Dereux, A.

W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
[CrossRef]

Draper, N. R.

N. R. Draper and H. Smith, Applied Regression Analysis (Wiley, 1998).

Dynowska, E.

E. Xenogiannopoulou, P. Aloukos, S. Couris, E. Kaminska, A. Piotrowska, and E. Dynowska, Opt. Commun. 275, 217 (2007).
[CrossRef]

Ebbesen, T. W.

W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
[CrossRef]

Feigenbaum, E.

Feldmann, J.

M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
[CrossRef]

M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
[CrossRef]

Flytzanis, C.

F. Hache, D. Ricard, C. Flytzanis, and U. Kreibig, Appl. Phys. A 47, 347 (1988).
[CrossRef]

Fuentes-Hernandez, C.

Fujimoto, J. G.

C. K. Sun, F. Vallee, L. H. Acioli, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Phys. Rev. B 50, 15337 (1994).
[CrossRef]

Gadenne, P.

M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
[CrossRef]

Gatzogiannis, E.

P. Genevet, J.-P. Tetienne, E. Gatzogiannis, R. Blanchard, M. A. Kats, M. O. Scully, and F. Capasso, Nano Lett. 10, 4880 (2010).
[CrossRef]

Genevet, P.

P. Genevet, J.-P. Tetienne, E. Gatzogiannis, R. Blanchard, M. A. Kats, M. O. Scully, and F. Capasso, Nano Lett. 10, 4880 (2010).
[CrossRef]

Genov, D. A.

Y. Liu, G. Bartal, D. A. Genov, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 99, 153901 (2007).
[CrossRef]

George, M.

D. D. Smith, Y. Yoon, R. W. Boyd, J. K. Campbell, L. A. Baker, R. M. Crooks, and M. George, J. Appl. Phys. 86, 6200 (1999).
[CrossRef]

Giessen, H.

T. Utikal, T. Zentgraf, T. Paul, C. Rockstuhl, F. Lederer, M. Lippitz, and H. Giessen, Phys. Rev. Lett. 106, 133901 (2011).
[CrossRef]

Gosztola, D. J.

G. A. Wurtz, R. Pollard, W. Hendren, G. P. Wiederrecht, D. J. Gosztola, V. A. Podolskiy, and A. V. Zayats, Nat. Nanotechnol. 6, 107 (2011).
[CrossRef]

Grésillon, S.

M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
[CrossRef]

Grosse, N. B.

N. B. Grosse, J. Heckmann, and U. Woggon, Phys. Rev. Lett. 108, 136802 (2012).
[CrossRef]

Hache, F.

F. Hache, D. Ricard, C. Flytzanis, and U. Kreibig, Appl. Phys. A 47, 347 (1988).
[CrossRef]

Hales, J. M.

Heckmann, J.

N. B. Grosse, J. Heckmann, and U. Woggon, Phys. Rev. Lett. 108, 136802 (2012).
[CrossRef]

Hendren, W.

G. A. Wurtz, R. Pollard, W. Hendren, G. P. Wiederrecht, D. J. Gosztola, V. A. Podolskiy, and A. V. Zayats, Nat. Nanotechnol. 6, 107 (2011).
[CrossRef]

Ippen, E. P.

C. K. Sun, F. Vallee, L. H. Acioli, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Phys. Rev. B 50, 15337 (1994).
[CrossRef]

Jun, Y. C.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Kaminska, E.

E. Xenogiannopoulou, P. Aloukos, S. Couris, E. Kaminska, A. Piotrowska, and E. Dynowska, Opt. Commun. 275, 217 (2007).
[CrossRef]

Kats, M. A.

P. Genevet, J.-P. Tetienne, E. Gatzogiannis, R. Blanchard, M. A. Kats, M. O. Scully, and F. Capasso, Nano Lett. 10, 4880 (2010).
[CrossRef]

Kauranen, M.

M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
[CrossRef]

Kik, P. G.

S. Toroghi and P. G. Kik, Phys. Rev. B 85, 045432 (2012).
[CrossRef]

Kim, S.

I.-Y. Park, S. Kim, J. Choi, D.-H. Lee, Y.-J. Kim, M. F. Kling, M. I. Stockman, and S.-W. Kim, Nat. Photonics 5, 677 (2011).
[CrossRef]

Kim, S.-W.

I.-Y. Park, S. Kim, J. Choi, D.-H. Lee, Y.-J. Kim, M. F. Kling, M. I. Stockman, and S.-W. Kim, Nat. Photonics 5, 677 (2011).
[CrossRef]

Kim, Y.-J.

I.-Y. Park, S. Kim, J. Choi, D.-H. Lee, Y.-J. Kim, M. F. Kling, M. I. Stockman, and S.-W. Kim, Nat. Photonics 5, 677 (2011).
[CrossRef]

Kippelen, B.

Kivshar, Y. S.

Kling, M. F.

I.-Y. Park, S. Kim, J. Choi, D.-H. Lee, Y.-J. Kim, M. F. Kling, M. I. Stockman, and S.-W. Kim, Nat. Photonics 5, 677 (2011).
[CrossRef]

Kreibig, U.

F. Hache, D. Ricard, C. Flytzanis, and U. Kreibig, Appl. Phys. A 47, 347 (1988).
[CrossRef]

Kretschmann, E.

E. Kretschmann, Z. Phys. 241, 313 (1971).
[CrossRef]

Kurihara, K.

K. Kurihara, K. Nakamura, and K. Suzuki, Sens. Actuators B Chem. 86, 49 (2002).

Lagendijk, A.

M. van Exter and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 60, 49 (1988).
[CrossRef]

Lederer, F.

T. Utikal, T. Zentgraf, T. Paul, C. Rockstuhl, F. Lederer, M. Lippitz, and H. Giessen, Phys. Rev. Lett. 106, 133901 (2011).
[CrossRef]

Lee, D.-H.

I.-Y. Park, S. Kim, J. Choi, D.-H. Lee, Y.-J. Kim, M. F. Kling, M. I. Stockman, and S.-W. Kim, Nat. Photonics 5, 677 (2011).
[CrossRef]

Lee, H. W.

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

Lemmer, U.

M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
[CrossRef]

Lippitz, M.

T. Utikal, T. Zentgraf, T. Paul, C. Rockstuhl, F. Lederer, M. Lippitz, and H. Giessen, Phys. Rev. Lett. 106, 133901 (2011).
[CrossRef]

Liu, Y.

Y. Liu, G. Bartal, D. A. Genov, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 99, 153901 (2007).
[CrossRef]

Longhi, S.

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

MacDonald, K. F.

K. F. MacDonald, Z. L. Samson, M. I. Stockman, and N. I. Zheludev, Nat. Photonics 3, 55 (2008).
[CrossRef]

Malomed, B.

Marini, A.

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

A. Marini, D. V. Skryabin, and B. Malomed, Opt. Express 19, 6616 (2011).
[CrossRef]

Mennig, M.

M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
[CrossRef]

Nakamura, K.

K. Kurihara, K. Nakamura, and K. Suzuki, Sens. Actuators B Chem. 86, 49 (2002).

Novotny, L.

J. Renger, R. Quidant, N. van Hulst, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 104, 046803 (2010).
[CrossRef]

Orenstein, M.

Owens, D. T.

Palik, E. D.

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

Park, I.-Y.

I.-Y. Park, S. Kim, J. Choi, D.-H. Lee, Y.-J. Kim, M. F. Kling, M. I. Stockman, and S.-W. Kim, Nat. Photonics 5, 677 (2011).
[CrossRef]

Paul, T.

T. Utikal, T. Zentgraf, T. Paul, C. Rockstuhl, F. Lederer, M. Lippitz, and H. Giessen, Phys. Rev. Lett. 106, 133901 (2011).
[CrossRef]

Perner, M.

M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
[CrossRef]

Perry, J. W.

Pfeiffer, M.

N. Rotenberg, A. D. Bristow, M. Pfeiffer, M. Betz, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 75, 155426 (2007).
[CrossRef]

Piotrowska, A.

E. Xenogiannopoulou, P. Aloukos, S. Couris, E. Kaminska, A. Piotrowska, and E. Dynowska, Opt. Commun. 275, 217 (2007).
[CrossRef]

Podolskiy, V. A.

G. A. Wurtz, R. Pollard, W. Hendren, G. P. Wiederrecht, D. J. Gosztola, V. A. Podolskiy, and A. V. Zayats, Nat. Nanotechnol. 6, 107 (2011).
[CrossRef]

M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
[CrossRef]

Pollard, R.

G. A. Wurtz, R. Pollard, W. Hendren, G. P. Wiederrecht, D. J. Gosztola, V. A. Podolskiy, and A. V. Zayats, Nat. Nanotechnol. 6, 107 (2011).
[CrossRef]

Quidant, R.

J. Renger, R. Quidant, N. van Hulst, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 104, 046803 (2010).
[CrossRef]

Raether, H.

H. Raether, Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings (Springer, 1988).

Renger, J.

J. Renger, R. Quidant, N. van Hulst, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 104, 046803 (2010).
[CrossRef]

Ricard, D.

F. Hache, D. Ricard, C. Flytzanis, and U. Kreibig, Appl. Phys. A 47, 347 (1988).
[CrossRef]

Rivoal, J. C.

M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
[CrossRef]

Rockstuhl, C.

T. Utikal, T. Zentgraf, T. Paul, C. Rockstuhl, F. Lederer, M. Lippitz, and H. Giessen, Phys. Rev. Lett. 106, 133901 (2011).
[CrossRef]

Rotenberg, N.

N. Rotenberg, A. D. Bristow, M. Pfeiffer, M. Betz, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 75, 155426 (2007).
[CrossRef]

Russell, P. S. J.

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

Samson, Z. L.

K. F. MacDonald, Z. L. Samson, M. I. Stockman, and N. I. Zheludev, Nat. Photonics 3, 55 (2008).
[CrossRef]

Sarychev, A. K.

M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
[CrossRef]

Schmidt, H.

M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
[CrossRef]

Schmidt, M. A.

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

Schmitt, M.

M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
[CrossRef]

Schuller, J. A.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Scully, M. O.

P. Genevet, J.-P. Tetienne, E. Gatzogiannis, R. Blanchard, M. A. Kats, M. O. Scully, and F. Capasso, Nano Lett. 10, 4880 (2010).
[CrossRef]

Shadrivov, I. V.

Shalaev, V. M.

M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
[CrossRef]

Sipe, J. E.

I. De Leon, J. E. Sipe, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 89, 013855 (2014).
[CrossRef]

Skryabin, D. V.

Smith, D. D.

D. D. Smith, Y. Yoon, R. W. Boyd, J. K. Campbell, L. A. Baker, R. M. Crooks, and M. George, J. Appl. Phys. 86, 6200 (1999).
[CrossRef]

Smith, D. R.

A. Degiron and D. R. Smith, Phys. Rev. A 82, 033812 (2010).
[CrossRef]

Smith, H.

N. R. Draper and H. Smith, Applied Regression Analysis (Wiley, 1998).

Stockman, M. I.

I.-Y. Park, S. Kim, J. Choi, D.-H. Lee, Y.-J. Kim, M. F. Kling, M. I. Stockman, and S.-W. Kim, Nat. Photonics 5, 677 (2011).
[CrossRef]

K. F. MacDonald, Z. L. Samson, M. I. Stockman, and N. I. Zheludev, Nat. Photonics 3, 55 (2008).
[CrossRef]

Sun, C. K.

C. K. Sun, F. Vallee, L. H. Acioli, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Phys. Rev. B 50, 15337 (1994).
[CrossRef]

Suzuki, K.

K. Kurihara, K. Nakamura, and K. Suzuki, Sens. Actuators B Chem. 86, 49 (2002).

Tetienne, J.-P.

P. Genevet, J.-P. Tetienne, E. Gatzogiannis, R. Blanchard, M. A. Kats, M. O. Scully, and F. Capasso, Nano Lett. 10, 4880 (2010).
[CrossRef]

Toroghi, S.

S. Toroghi and P. G. Kik, Phys. Rev. B 85, 045432 (2012).
[CrossRef]

Tran, Tr. X.

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

Utikal, T.

T. Utikal, T. Zentgraf, T. Paul, C. Rockstuhl, F. Lederer, M. Lippitz, and H. Giessen, Phys. Rev. Lett. 106, 133901 (2011).
[CrossRef]

Valle, G. D.

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

Vallee, F.

C. K. Sun, F. Vallee, L. H. Acioli, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Phys. Rev. B 50, 15337 (1994).
[CrossRef]

van Driel, H. M.

N. Rotenberg, A. D. Bristow, M. Pfeiffer, M. Betz, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 75, 155426 (2007).
[CrossRef]

van Exter, M.

M. van Exter and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 60, 49 (1988).
[CrossRef]

van Hulst, N.

J. Renger, R. Quidant, N. van Hulst, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 104, 046803 (2010).
[CrossRef]

von Plessen, G.

M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
[CrossRef]

M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
[CrossRef]

White, J. S.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Wiederrecht, G. P.

G. A. Wurtz, R. Pollard, W. Hendren, G. P. Wiederrecht, D. J. Gosztola, V. A. Podolskiy, and A. V. Zayats, Nat. Nanotechnol. 6, 107 (2011).
[CrossRef]

Woggon, U.

N. B. Grosse, J. Heckmann, and U. Woggon, Phys. Rev. Lett. 108, 136802 (2012).
[CrossRef]

Wurtz, G. A.

G. A. Wurtz, R. Pollard, W. Hendren, G. P. Wiederrecht, D. J. Gosztola, V. A. Podolskiy, and A. V. Zayats, Nat. Nanotechnol. 6, 107 (2011).
[CrossRef]

Xenogiannopoulou, E.

E. Xenogiannopoulou, P. Aloukos, S. Couris, E. Kaminska, A. Piotrowska, and E. Dynowska, Opt. Commun. 275, 217 (2007).
[CrossRef]

Yoon, Y.

D. D. Smith, Y. Yoon, R. W. Boyd, J. K. Campbell, L. A. Baker, R. M. Crooks, and M. George, J. Appl. Phys. 86, 6200 (1999).
[CrossRef]

Zayats, A. V.

M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
[CrossRef]

G. A. Wurtz, R. Pollard, W. Hendren, G. P. Wiederrecht, D. J. Gosztola, V. A. Podolskiy, and A. V. Zayats, Nat. Nanotechnol. 6, 107 (2011).
[CrossRef]

Zentgraf, T.

T. Utikal, T. Zentgraf, T. Paul, C. Rockstuhl, F. Lederer, M. Lippitz, and H. Giessen, Phys. Rev. Lett. 106, 133901 (2011).
[CrossRef]

Zhang, X.

Y. Liu, G. Bartal, D. A. Genov, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 99, 153901 (2007).
[CrossRef]

Zheludev, N. I.

K. F. MacDonald, Z. L. Samson, M. I. Stockman, and N. I. Zheludev, Nat. Photonics 3, 55 (2008).
[CrossRef]

Appl. Phys. A (1)

F. Hache, D. Ricard, C. Flytzanis, and U. Kreibig, Appl. Phys. A 47, 347 (1988).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

D. D. Smith, Y. Yoon, R. W. Boyd, J. K. Campbell, L. A. Baker, R. M. Crooks, and M. George, J. Appl. Phys. 86, 6200 (1999).
[CrossRef]

Nano Lett. (1)

P. Genevet, J.-P. Tetienne, E. Gatzogiannis, R. Blanchard, M. A. Kats, M. O. Scully, and F. Capasso, Nano Lett. 10, 4880 (2010).
[CrossRef]

Nat. Mater. (1)

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Nat. Nanotechnol. (1)

G. A. Wurtz, R. Pollard, W. Hendren, G. P. Wiederrecht, D. J. Gosztola, V. A. Podolskiy, and A. V. Zayats, Nat. Nanotechnol. 6, 107 (2011).
[CrossRef]

Nat. Photonics (4)

I.-Y. Park, S. Kim, J. Choi, D.-H. Lee, Y.-J. Kim, M. F. Kling, M. I. Stockman, and S.-W. Kim, Nat. Photonics 5, 677 (2011).
[CrossRef]

M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
[CrossRef]

P. Berini and I. De Leon, Nat. Photonics 6, 16 (2011).
[CrossRef]

K. F. MacDonald, Z. L. Samson, M. I. Stockman, and N. I. Zheludev, Nat. Photonics 3, 55 (2008).
[CrossRef]

Nature (1)

W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
[CrossRef]

New J. Phys. (1)

A. Marini, M. Conforti, G. D. Valle, H. W. Lee, W. Chang, Tr. X. Tran, M. A. Schmidt, S. Longhi, P. S. J. Russell, and F. Biancalana, New J. Phys. 15, 013033 (2013).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

E. Xenogiannopoulou, P. Aloukos, S. Couris, E. Kaminska, A. Piotrowska, and E. Dynowska, Opt. Commun. 275, 217 (2007).
[CrossRef]

Opt. Express (3)

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. A (2)

A. Degiron and D. R. Smith, Phys. Rev. A 82, 033812 (2010).
[CrossRef]

I. De Leon, J. E. Sipe, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 89, 013855 (2014).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (4)

C. K. Sun, F. Vallee, L. H. Acioli, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Phys. Rev. B 50, 15337 (1994).
[CrossRef]

M. Breit, V. A. Podolskiy, S. Grésillon, G. von Plessen, J. Feldmann, J. C. Rivoal, P. Gadenne, A. K. Sarychev, and V. M. Shalaev, Phys. Rev. B 64, 125106 (2001).
[CrossRef]

N. Rotenberg, A. D. Bristow, M. Pfeiffer, M. Betz, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 75, 155426 (2007).
[CrossRef]

S. Toroghi and P. G. Kik, Phys. Rev. B 85, 045432 (2012).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (7)

N. B. Grosse, J. Heckmann, and U. Woggon, Phys. Rev. Lett. 108, 136802 (2012).
[CrossRef]

M. Perner, P. Bost, U. Lemmer, G. von Plessen, J. Feldmann, U. Becker, M. Mennig, M. Schmitt, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 78, 2192 (1997).
[CrossRef]

S. I. Bozhevolnyi, J. Beermann, and V. Coello, Phys. Rev. Lett. 90, 197403 (2003).
[CrossRef]

J. Renger, R. Quidant, N. van Hulst, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 104, 046803 (2010).
[CrossRef]

T. Utikal, T. Zentgraf, T. Paul, C. Rockstuhl, F. Lederer, M. Lippitz, and H. Giessen, Phys. Rev. Lett. 106, 133901 (2011).
[CrossRef]

M. van Exter and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 60, 49 (1988).
[CrossRef]

Y. Liu, G. Bartal, D. A. Genov, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 99, 153901 (2007).
[CrossRef]

Sens. Actuators B Chem. (1)

K. Kurihara, K. Nakamura, and K. Suzuki, Sens. Actuators B Chem. 86, 49 (2002).

Z. Phys. (1)

E. Kretschmann, Z. Phys. 241, 313 (1971).
[CrossRef]

Other (4)

R. W. Boyd, Nonlinear Optics, 3rd ed. (Academic, 2008).

H. Raether, Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings (Springer, 1988).

N. R. Draper and H. Smith, Applied Regression Analysis (Wiley, 1998).

E. D. Palik, 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 (4)

Fig. 1.
Fig. 1.

Experimental setup. HWP, half-wave plate; PBS, polarizing beam splitter; PD, photodetector.

Fig. 2.
Fig. 2.

Reflectance as a function of incidence angle at various incident power levels. The markers are experimental data and the solid lines are numerical fits using Eq. (1). Inset: zoom-in of the Kretschmann dip with the bottom and top arrows indicating Kretschmann angles at low and high power, respectively.

Fig. 3.
Fig. 3.

Real (red filled circles) and imaginary (blue open squares) parts of the SPP propagation constant κ˜sp as a function of effective power density, Ssp. The nonlinear parameter γ˜sp is obtained from the slope of the linear fits (dashed lines) to the data.

Fig. 4.
Fig. 4.

Measured reflectance as a function of incidence angle at various incident power levels (markers) and numerical fits obtained with the NLTM model using χ˜Au(3) as the only fitting parameter (solid lines). Inset: zoom-in of the Kretschmann dip.

Equations (3)

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

R(θ)ρ0[1ρs+ρa(2πλ0εgsinθκsp)(2πλ0εgsinθκsp)2+(κsp)2],
κ˜sp=κ˜sp,0+γ˜spSsp.
ε˜Au(z)=ε˜Au,0+3χ˜Au(3)|EAu(z)|2,

Metrics