Cascaded four-wave mixing in tapered plasmonic nanoantenna

We study theoretically the cascaded four-wave mixing (FWM) in broadband tapered plasmonic nanoantennas and 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 resonate frequencies involved into 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

Acoustically tunable optical transmission through a subwavelength hole with a bubble

Efficient manipulation of light with sound in subwavelength-sized volumes is important for applications in photonics, phononics, and biophysics, but remains elusive. We theoretically demonstrate the control of light with MHz-range ultrasound in a subwavelength, 300-nm-wide water-filled hole with a 100-nm-radius air bubble. Ultrasound-driven pulsations of the bubble modulate the effective refractive index of the hole aperture, which gives rise to spectral tuning of light transmission through the hole. This control mechanism opens up novel opportunities for tunable acousto-optic and optomechanical metamaterials, and all-optical ultrasound transduction

Synthesis of discrete phase-coherent optical spectra from nonlinear ultrasound

Nonlinear acoustic interactions in liquids are effectively stronger than nonlinear optical interactions in solids. Thus, harnessing these interactions will offer new possibilities in the design of ultra-compact nonlinear photonic devices. We theoretically demonstrate a new scheme for synthesis of optical spectra from nonlinear ultrasound harmonics using a hybrid liquid-state and nanoplasmonic device compatible with fibre-optic technology. The synthesised spectra consist of a set of equally spaced optical Brillouin light scattering modes having a well-defined phase relationship between each other. We suggest that these spectra may be employed as optical frequency combs whose spectral composition may be tuned by controlling the nonlinear acoustic interactions

Plasmonic nanoantenna hydrophones

Ultrasound is a valuable biomedical imaging modality and diagnostic tool. Here we theoretically demonstrate that a single dipole plasmonic nanoantenna can be used as an optical hydrophone for MHz-range ultrasound. The nanoantenna is tuned to operate on a high-order plasmon mode, which provides an increased sensitivity to ultrasound in contrast to the usual approach of using the fundamental dipolar plasmon resonance. Plasmonic nanoantenna hydrophones may be useful for ultrasonic imaging of biological cells, cancer tissues or small blood vessels, as well as for Brillouin spectroscopy at the nanoscale

The analytical basis for the resonances and anti-resonances of loop antennas and meta-material ring resonators

Interest in the electromagnetic properties of loop structures has surged with the recent appearance of split-ring resonator meta-materials (SRRs) and nano-antennas. Understanding the resonances, anti-resonances, and harmonics of these loops is key to understanding their response to a wide range of excitation wavelengths. We present the classical analytical solution for the input impedance of a loop structure with circumference on the order of the wavelength, and we show how to identify these resonances from the function. We transform the classical solution into a new RLC formulation and show that each natural mode of the loop can be represented as a series resonant circuit, such that the full response function can be resolved by placing all of these circuits in parallel. We show how this formulation applies to SRRs.This work has been partially supported by the Australian Research Council and the Australian Solar Institute

Checking the Integrity of CCTV Footage in Real Time at Nuclear Facilities

Video surveillance has become an important constituent part of the integrated security system of nuclear power plants. Due to this, the integrity and authenticity of the video transmitted by the surveillance camera are extremely important, and so is the possibility to identify violations of these categories of information in real time. The authors propose a new method to detect one way of violating the integrity of the video sequence — “camera loop” hijacking. The proposed method based on identifying the perturbation in matrix of the current frame of the original video sequence in transition to the next frame ensures the efficiency of the method that is not dependent on the specifics and characteristics of the analyzed video sequence. The high efficiency of the method is confirmed by results of a computational experiment, under which type I and type II errors were not found. The practical value of the proposed method is the possibility of its work in real time because it is a polynomial of degree 1, as well as the simplicity and multiplatform implementation.За останні роки відеоспостереження стало невід’ємною складовою частиною комплексної системи безпеки атомних електростанцій. Тому надзвичайно важливими є цілісність і автентичність відеоінформації, переданої камерою відеоспостереження, а також можливість встановлення порушень згаданих категорій інформації в режимі реального часу. У роботі пропонується метод виявлення одного з порушень цілісності відеопослідовності — заставки. Принцип, покладений в основу методу (виявлення збурень матриці поточного кадру оригінальної відеопослідовності під час переходу до подальшого кадру), дає змогу забезпечити незалежність ефективності методу від специфіки отримання та характеристик аналізованої відеопослідовності. Висока ефективність методу підтверджена результатами обчислювального експерименту, в умовах якого помилки першого і другого роду не виявлено. Практична цінність методу полягає в можливості організації його роботи в режимі реального часу, оскільки він є поліноміальним ступеня 1, а також у простоті й мультіплатформенності реалізації.За последние годы видеонаблюдение стало неотъемлемой составной частью комплексной системы безопасности атомных электростанций. В силу этого чрезвычайно важными являются целостность и аутентичность видеоинформации, передаваемой камерой видеонаблюдения, а также возможность установления нарушений упомянутых категорий информации в режиме реального времени. В работе предлагается метод выявления одного из способов нарушения целостности видеопоследовательности — заставки. Принцип, положенный в основу предложенного метода, состоящий в выявлении возмущений матрицы текущего кадра оригинальной видеопоследовательности при переходе к последующему кадру, позволяет обеспечить независимость эффективности метода от специфики получения и характеристик анализируемой видеопоследовательности. Высокая эффективность метода подтверждена результатами вычислительного эксперимента, в условиях которого ошибки первого и второго рода обнаружены не были. Практическая ценность предложенного метода заключается в возможности организации его работы в режиме реального времени, поскольку он является полиномиальным степени 1, а также в простоте и мультиплатформенности реализации