Magic-wavelength nanofiber-based two-color dipole trap with sub-$λ/2$ spacing
实现了一种铯原子魔波长纳米光纤双色偶极阱，通过蓝失谐驻波与红失谐光场生成亚半波长间距的一维阵列，为探索选择性辐射度等新型集体辐射效应奠定基础。
2025-06-30 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Measurement of magic-wavelength optical dipole trap by using the laser-induced fluorescence spectra of trapped single cesium atoms
基于多能级模型，计算了铯原子6S_（1/2）基态和6P_（3/2）激发态的塞曼态光位移，并计算了Cs原子6S_（1/2）F=4，mF=+4-6P_（3/2）F '= 5，利用囚禁Cs单原子的激光诱导荧光光谱，在实验上构造并表征了mF=+5跃迁.魔波长为937.7nm，在线性偏振的ODT激光束下，对6S_（1/2）F=4，mF=+4基态和6P_（3/2）F '= 5，mF=+5激发态产生几乎相同的光移。与自由空间中未受干扰的Cs_6S_（1/2）F=4，mF=+4-6P_（3/2）F ′ = 5，mF=+5跃迁频率相比，线偏振937.7nm ODT中的差分光位移小于0.7MHz，小于陷阱深度的1.2%。讨论了陷阱深度和偏置磁场对测量结果的影响。
2017-06-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Nanosecond-scale discrete wavelength switching in feedback-controlled single-gain-section multi-wavelength lasers
Vrije Universiteit Brussel (VUB)（布鲁塞尔自由大学）
本研究通过相控反馈实现单增益段多波长激光器的纳秒级离散波长切换，展示了其在高速全光网络中的应用潜力。
2026-02-25 physics.optics
QED-based Optical Bloch Equations without electric dipole approximation: A model for a two-level atom interacting with a monochromatic X-ray laser beam
从束缚态量子电动力学的最小耦合哈密顿密度出发，导出了一组光学布洛赫方程。由于没有电偶极近似（EDA）对束缚态量子电动力学的最小耦合哈密顿密度进行近似，因此这种光学布洛赫方程是以前广泛使用的光学布洛赫方程所不能比拟的。由于X射线的波长与原子的波长很接近，使得电偶极近似（EDA）失效，因此我们的光学Bloch方程可以描述二能级原子与任意波长的单色光相互作用，适用于研究X射线激光束中二能级原子的光谱和Rabi振荡。
2012-09-04 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Thermal discrete dipole approximation for the description of thermal emission and radiative heat transfer of magneto-optical systems
我们在这里提出了一个概括的热离散偶极近似（TDDA），使我们能够描述的近场辐射热传递之间的有限物体的任意形状，表现出磁光（MO）活动。我们还扩展了TDDA的方法来描述一个有限的物体的热发射和没有MO活动。我们的方法也是有效的光学各向异性材料描述的任意介电常数张量，我们提供了简单的封闭公式的基本热量，大大简化了TDDA方法的实施。此外，我们表明，采用我们的TDDA方法可以严格证明基尔霍夫辐射定律的任意MO对象的发射率和吸收率。我们的工作铺平了道路的理论研究的主动控制的排放和辐射传热之间的MO系统的任意大小和形状。
2017-06-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analytical approach to the surface plasmon resonance characteristic of metal nanoparticle dimer in dipole-dipole approximation
本研究主要探讨双粒子相互作用对含有两个相同金属纳米粒子的二聚体表面等离子体共振的影响。考虑到类Drude模型中的偶极-偶极相互作用，推导出了每个NP的介电常数的适当方程。通过对实验数据的分析，考虑了与经典约束相关的有限尺寸纳米颗粒的恢复力，并对该恢复力进行了适当的调整。考虑了激光束电场的两种不同偏振态，结果表明，电场的取向对二聚体的线性光学性质有重要影响。对4 nm和20 nm两种不同直径的金纳米粒子的二聚体进行了数值研究。对于平行极化，偶极-偶极相互作用导致SPR波长红移，峰值增大，而对于垂直极化，结果完全相反。对于所有的情况下，它示出的SPR波长功能相对于的几何因子$a/d$（NP半径的分离）可以提出一个三次方程，适合更好地比指数的建议，由早期的研究，这表明偶极-偶极特性的相互作用。定性地说，我们的结果与其他实验研究吻合得很好。
2020-01-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Extension of interferometric particle imaging to small ice-crystal sizes using the Discrete Dipole Approximation
Rouen Normandie Université, INSA de Rouen, CNRS（鲁昂诺曼底大学，鲁昂国立应用科学学院，法国国家科学研究中心）
本文通过结合严格粒子形状建模与相场建模，扩展了干涉粒子成像技术用于小冰晶的表征，验证了测量原理并展示了其在大气中微米级冰晶分析中的应用。
2025-12-01 physics.ins-det physics.optics
Towards a quantum interface between telecommunication and UV wavelengths: design and classical performance
我们提出并表征了通信波长（1311 nm）和Yb-偶极跃迁（369.5 nm）之间的量子接口基于PPKTP波导中的二阶和频过程。使用经典明亮的光示出了高于5%（10%）的外部（内部）转换效率。
2016-01-25 physics.optics quant-ph
Near-resonant light scattering by a sub-wavelength ensemble of identical atoms
从理论上研究了亚波长体积中$N$共振原子系综对光的散射。我们考虑的低强度制度，使每个原子线性响应的领域。虽然$N$非相互作用原子对$N^2$的散射大于单个原子，但我们发现，在共振附近，$N$相互作用原子对$N^2$的散射小于单个原子。此外，散射功率呈现出强烈的波动，无论是从一个实现到另一个或当改变激励频率。我们分析了这种违反直觉的行为，从光诱导偶极-偶极相互作用产生的集体模式。我们发现，对于小的样品，它们的性质只取决于它们的体积时，$N\gtrsim 20$。
2019-07-05 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Three-dimensional excitonic dipole anisotropy enables ultrabroadband polarization photodetection in CrCl3
Heyrovský Institute of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院海洛夫斯基研究所）；Münster Nanofabrication Facility, University of Münster（明斯特大学明斯特纳米制造设施）；Department of Applied Physics, Indian Institute of Information Technology Vadodara（瓦多达拉印度信息技术学院应用物理系）；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research（莱布尼兹固态与材料研究所）；Department of Condensed Matter Physics, Charles University（查理大学凝聚态物理系）
研究利用层状绝缘 CrCl₃ 的固有介电各向异性，实现 300 至 1700nm 超宽带偏振分辨光探测。通过多种测量揭示激子跃迁特性，产生可调偏振度，建立光 - 物质相互作用，确立介电各向异性等为相关光探测器和光子系统的设计原则。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Experimental and theoretical study of light scattering by individual mature red blood cells by use of scanning flow cytometry and discrete dipole approximation
分别采用离散偶极子近似（DDA）和扫描流式细胞仪（SFC）对成熟红细胞（RBC）的弹性光散射进行了理论和实验分析。SFC允许测量单个颗粒的光散射强度（指示线）的角度依赖性。在光散射的DDA模拟中，成熟的RBC被建模为双凹面盘。研究了红细胞取向与入射光方向的关系对光率体的影响。数值计算了不同长径比和不同体积的红细胞指标。模拟指标和SFC测量指标的比较显示出良好的一致性，验证了成熟RBC的双凹盘模型。我们模拟的光散射输出信号从SFC与红细胞的DDA建模为一个圆盘球和作为一个扁球体。双凹盘，盘球，扁球体模型进行了比较的两个方向，即面对和边缘上的入射。只有扁球体模型的边缘入射给出类似于严格的双凹盘模型的结果。
2007-04-09 physics.med-ph physics.optics
Thermal discrete dipole approximation for near-field radiative heat transfer in many-body systems with arbitrary nonreciprocal bodies
在近场辐射传热（NFRHT）的背景下，多体效应的理论研究已经导致了大量的热辐射现象的预测。特别注意的是非互易系统，其中缺乏洛伦兹互易性已被证明会产生独特的物理效应。然而，这方面的大部分理论工作都是在考虑点状粒子或高度对称物体（如球体）的方法的帮助下进行的，这些方法不容易实现和实验探索。在这项工作中，我们开发了一个多体方法的基础上的热离散偶极子近似（TDDA），能够描述任意大小和形状的非互易物体之间的NFRHT。我们说明了这种方法的潜力和相关性的分析两个相关的现象，即持续的热电流和光子热霍尔效应的存在下，在一个系统中有几个磁光体。我们的多体TDDA方法为缩小实验和理论之间的差距铺平了道路，这种差距阻碍了多体系统中NFRHT主题的进展。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The First Measurement of the $2^{3\!}S_1 - 2^{3\!}P / 3^{3\!}P$ Tune-Out Wavelength in He*
原子物理学的主力，量子电动力学，是物理学中最好的测试理论之一。然而，最近的差异使人们对复杂原子系统的准确性产生了怀疑。为了进一步促进理论的发展，我们的目标是测量亚稳态氦（He*）的跃迁偶极矩阵元（理想的三体实验台），以达到迄今为止的最高精度。我们已经进行了测量的“调谐波长”时发生的动态极化率从所有原子跃迁的贡献之和为零，从而照亮一个原子与此波长的光，然后产生没有净能量转移。这提供了一个严格的约束的过渡偶极子矩阵元素，而没有其他方法的复杂性和不准确性。利用一种新的基于原子激光器的技术，我们首次测量了亚稳态氦中$3^{3}P_{1,2,3}$和$2^{3}P_{1,2,3}$态之间的调谐波长为413.07（2）nm，与[PhysRevA.88.052515]的预测值413.02（9）nm相当。我们还开发了许多必要的方法，以提高这种测量的100 fm的精度水平，它将形成最准确的测定过渡率信息以往任何时候都在他 *，并提供了一个严格的测试原子QED模拟。我们相信这种测量是有史以来最灵敏的光学偶极电位之一，能够检测到$\sim$ 200 pK的电位变化，并广泛适用于原子光学的其他物种和领域。
2022-08-14 physics.atom-ph physics.optics
Using the Discrete Dipole Approximation and Holographic Microscopy to Measure Rotational Dynamics of Non-spherical Colloidal Particles
我们提出了一种新的，高速的技术来跟踪非球形胶体颗粒的三维平移和旋转。我们捕获的数字全息图的微米级的二氧化硅棒和亚微米级的Janus粒子在水中自由扩散，然后拟合数值散射模型的基础上的离散偶极子近似测量的全息图。这种逆散射方法使我们能够提取粒子的位置和方向作为时间的函数，以及静态参数，包括大小，形状和折射率。两种颗粒的最佳拟合尺寸和折射率与预期值吻合良好。该技术能够以35 nm的精度跟踪棒的质心，并以1.5 $^\circ$的精度跟踪其取向，与非球形颗粒上的其他3D扩散测量的精度相当或更好。此外，所测得的平移和旋转扩散系数的二氧化硅棒同意流体动力学预测的spherocylinder在0.3%以内。我们还表明，虽然Janus粒子只有弱的光学不对称性，该技术可以跟踪他们的二维平移和方位角旋转超过几微米的景深，产生独立的测量的有效流体动力学半径，同意在0.2%。这些测量的内部和外部一致性验证了该技术。由于离散偶极子近似可以模拟散射从任意形状的颗粒，我们的技术可以用于一系列的应用，包括粒子跟踪，微观流变学，胶体自组装或微生物运动的基础研究。
2015-12-27 cond-mat.soft physics.optics
Tunable photonic crystals explained via Mie theory and discrete dipole approximation: a different light
本文提出一种结合Mie理论与离散偶极近似的混合方法，用于高效计算可调谐光子晶体的光学响应，并成功应用于磁铁矿@二氧化硅核壳纳米颗粒阵列及其实验数据拟合。
2025-09-22 physics.optics
Non-negligible magnetic dipole scattering from metallic nanowire for ultrasensitive deflection sensing
一般认为，当单个金属纳米线足够小时，它会像点电偶极子一样散射。我们从理论上表明，当金属纳米线被放置在特别设计的梁内时，不可忽略的磁偶极子贡献以及电偶极子共振可以导致远场的单向散射，满足Kerker条件。值得注意的是，这种远场单向散射编码的信息高度依赖于纳米线在比波长小得多的尺度上的偏转。与介电对应物相比，小但不可忽略的磁响应和等离子体共振的特殊作用突出了这种极端的灵敏度。此外，还讨论了散射效率和纳米线截面形状对散射的影响。
2017-04-12 physics.optics
User Guide for the Discrete Dipole Approximation Code DDSCAT 7.3
DDSCAT 7.3是一个开放源码的Fortran-90软件包，应用离散偶极子近似计算具有任意几何形状和复折射率的目标对电磁波的散射和吸收。目标可以是孤立的实体（例如，灰尘颗粒），但也可以是“目标单元”的1-D或2-D周期性阵列，允许计算纳米结构阵列周围的吸收、散射和电场。DDA的理论及其在DDSCAT中的实现在Draine（1988）和Draine & Flatau（1994）中给出，其在Draine & Flatau（2008）中扩展到周期性结构，以及Flatau & Draine（2012）中的有效近场计算。DDSCAT 7.3支持MPI、OpenMP和英特尔数学内核库（MKL）。DDSCAT支持各种目标几何形状的计算。目标材料可以是不均匀的和各向异性的。用户可以直接将任意目标几何图形“导入”到代码中。DDSCAT自动计算吸收和散射的总截面以及用户指定散射方向的Mueller散射强度矩阵的选定元素。DDSCAT 7.3可以在用户指定的包含目标的卷中有效地计算E和B。本用户指南介绍了如何使用DDSCAT 7.3进行电磁散射计算，包括使用DDPOSTPROCESS，这是一种Fortran-90代码，用于在用户选择的目标附近位置使用E和B进行计算。自上一个版本DDSCAT 7.2以来，已经进行了一些更改。
2013-05-26 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
A Generic Minimal Discrete Model for Toroidal Moments and Its Experimental Realization
众所周知，磁偶极子的闭合回路可以产生相当难以捉摸的环向力矩。然而，产生必要的磁矩所需的人工结构通常在光学上是大的，制造复杂，并且容易受到高频下的动力学电感的影响。而不是使用磁偶极子，我们提出了一个极小模型的基础上，只有三个对齐的离散电偶极子中的谐振环模式的发生是保证对称性。这个模型的优点是它的简单性和相同的模型支持从微波制度的环形时刻，以光频率为例，由三个天线阵列和系统组成的三个纳米尺寸的等离子体粒子。微波和高频配置都表现出非辐射的“anapole”。微波区的实验证实了理论预测。
2016-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Discrete solitons and scattering of lattice waves in guiding arrays with a nonlinear $\mathcal{PT}$-symmetric defect
在含有$\mathcal{PT}$对称二聚体的线性波导阵列中，以精确的解析形式构造了离散的基孤子和偶极孤子.基本孤子在紧密编织的晶格，以及所有的偶极模式，存在于一个有限的阈值以上的总功率。然而，在松散晶格中的基本孤子的阈值消失。利用Vakhitov-Kolokolov（VK）判据，并通过计算扰动模的本征值，解析地研究了离散孤子的稳定性。基本和偶极孤子往往是稳定的，在较小和较大的值的总功率（范数），分别。两个缺陷形成部位之间耦合强度的增加导致稳定区域的强烈扩展。本文还考虑了线性晶格波入射到缺陷上的散射问题。
2014-11-14 nlin.PS physics.optics
Whispering gallery mode single nano-particle detection and sizing: the validity of the dipole approximation
回音壁模式（WGM）和小纳米粒子之间的相互作用通常通过将粒子视为点偶极散射体来建模。只要纳米颗粒半径$a$与WGM波长$λ$相比较小，则假定该方法是准确的。然而，在这篇文章中，我们表明，与WGM的倏逝衰减相关联的大的场梯度导致偶极子理论显着低估的相互作用强度，因此诱导WGM共振位移，即使是小到$a\sim λ/10$的粒子。为了缓解这个问题，我们采用了重整化玻恩近似，以更准确地确定纳米颗粒诱导的共振位移，从而使改进的颗粒尺寸。这种近似的有效性域的调查和支持的实验结果。
2016-11-29 physics.optics
User Guide for the Discrete Dipole Approximation Code DDSCAT 7.2
DDSCAT 7.2是一个可免费获得的开源Fortran-90软件包，应用离散偶极子近似（DDA）计算具有任意几何形状和复折射率的目标对电磁波的散射和吸收。目标可以是孤立的实体（例如，灰尘颗粒），但也可以是“目标单元”的1-D或2-D周期性阵列，其可用于研究纳米结构阵列周围的吸收、散射和电场。DDA通过可极化点的阵列来近似目标。DDA的理论及其在DDSCAT中的实现在Draine（1988）和Draine & Flatau（1994）中给出，并且在Draine & Flatau（2008）中将其扩展到周期性结构。根据Flatau & Draine（2012），可以实现高效的近场计算。DDSCAT 7.2允许精确计算尺寸参数为2*pi*aeff/lambda < 25的目标的电磁散射，前提是折射率m与1相比不太大（|m-1| < 2）。DDSCAT 7.2支持MPI、OpenMP和英特尔数学内核库（MKL）。DDSCAT 7.2支持各种目标几何形状的计算（例如，椭圆体、正四面体、长方体、有限圆柱体、六棱柱等）。目标材料可以是不均匀的和各向异性的。用户可以直接将新的目标几何图形导入代码。DDSCAT 7.2计算吸收和散射的总截面，以及针对目标相对于入射波的指定方向和指定散射方向的Mueller散射强度矩阵的选定元素。DDSCAT 7.2计算包含目标的用户指定矩形体积中的E。发行版中包含…
2012-05-15 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Universal long-wavelength nonlinear optical response of noble gases
我们证明了数值的长波长非线性偶极矩和电离率与电场强度$F$为不同的惰性气体可以缩放到对方，揭示了通用功能的非线性响应的形式特征。我们阐明的物理起源的普适性，通过使用亚稳态分析结合的光原子相互作用的标度分析。我们的研究结果也为光学双折射研究提供了一个强有力的新手段，在中红外和长波红外的非线性响应。
2018-12-09 physics.atom-ph physics.optics
Engineering bound states in the continuum at telecom wavelengths with non-Bravais lattices
在纳米颗粒的周期性阵列中，通过每个颗粒中的局部偶极子的辐射耦合可以诱导各种光学现象。可能最令人印象深刻的例子是连续体中的束缚态（BIC），它们是在光锥内具有色散但具有无限寿命的电磁模式，即，不能泄漏到连续体的模式。对称保护BIC出现在周期系统色散中的高度对称点。虽然在单位晶胞中添加不等价的晶格点是调整对称性的简单且直接的方式，但是这种粒子晶格中的BIC，即，非布拉维晶格，在周期系统中较少探索。从一个周期性的正方形晶格的硅纳米盘，我们已经制备了三个非布拉维晶格的失谐的大小和位置的第二个磁盘的单位电池。衍射诱导耦合激发每个纳米盘中的磁/电偶极子，在$Γ$点处产生两个表面晶格共振，其间具有带隙。%的$\sim$ 41 meV。高/低能量分支分别成为尺寸/位置失谐阵列的BIC，而当尺寸和位置同时失谐时，两个分支都是明亮的（或泄漏的）。介电纳米颗粒中的磁共振和电共振的作用以及BIC到模式的亮特性的变化被解释为失谐阵列中BIC的两种不同起源，这是进一步讨论的辅助下的耦合电和磁偶极子模型。这项研究给出了一种简单的方法，调谐BIC在电信波长的非布拉维晶格，包括等离子体和介电系统，从而可扩展到广泛的频率范围。
2022-04-21 physics.app-ph physics.optics
State-insensitive wavelengths for light shifts and photon scattering from Zeeman states
本文研究含完整超精细与磁结构的失谐光散射，发现碱金属原子和碱土金属离子在特定“魔幻”失谐量下各Zeeman态响应近似一致，可抑制光散射导致的退相干。
2024-06-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
