Q-factor and emission pattern control of the WG modes in notched microdisk resonators
采用二维边界积分方程法分析了带切口的圆盘谐振器。所获得的结果提供了准确的描述的光学模式，从其他数值技术的阶梯和离散化误差。演示了双简并回音壁（WG）模式的分裂和定向光输出。的凹口深度和宽度上的谐振波长，Q-因子，和发射模式的效果进行了研究。进一步改善的方向性表现在一个椭圆形的缺口微盘。讨论了陷波谐振腔在微盘激光器、振荡器和生物传感器设计中的应用。
2005-09-23 physics.optics
Combining directional light output and ultralow loss in deformed microdisks
光学微盘中的高质量模式的缺点是它们的各向同性光发射特性。在这里，我们报告了一种新的，强大的，和一般的机制，结果在这些模式的高度方向性的光发射。这一令人惊讶的发现可以用波动现象（沿着不稳定的周期性射线轨迹的波动局部化）和开放系统中的混沌射线动力学（沿着不稳定的流形逃逸）的组合来解释。源于混沌射线动力学的发射特性允许定向光输出，即使从微激光器在共同的多模制度。我们展示了我们的新机制，利马肯台球家庭和窄角发散的几何形状和材料参数的显着范围内的定向发射。
2007-09-12 cond-mat.other nlin.CD physics.optics
Directional Emission of Dielectric Disks with a Finite Scatterer in the THz Regime
在太赫兹（THz）域中，我们调查的数值和实验的回音壁模式谐振器的方向性发射的小散射体在谐振器边缘附近的扰动。我们确定各种几何形状的品质因数退化，模态结构和发射方向。我们发现，散射体允许定向发射，而不破坏谐振器的品质因数。这一发现允许用于主动回音壁模式结构（诸如量子级联激光器）和被动谐振器（诸如渐逝传感器）的新的几何形状和外耦合场景。实验结果与时域有限差分仿真结果吻合较好。
2013-03-07 physics.optics
Coupling of whispering-gallery modes in size-mismatched microdisk photonic molecules
数值研究了微尺度失配和大尺度失配下微盘光子分子中回音壁模式耦合的机理。结果揭示了两种不同的情况下，模式的相互作用取决于这种不匹配的程度，并提供了新的见解PM参数如何可以调整，以控制和修改WG模式的波长和Q因子。从实际的角度来看，这些发现提供了一种方法来制造PM微激光器结构，表现出低阈值和定向发射，并在同一时间更宽容的制造误差比以前探索的耦合腔结构组成的相同的微谐振器。
2007-04-06 physics.optics
Unidirectional emission from circular dielectric microresonators with a point scatterer
圆形微谐振器是嵌入在低折射率材料中的微米尺寸的介质盘。它们具有极高的Q因子（低激光阈值）模式，这使它们成为实现微型激光源的理想候选者。然而，它们具有由系统的旋转对称性引起的各向同性光发射的缺点。为了获得高的方向性的发射，同时保持高的Q-因子，我们考虑一个微盘与点状散射体偏离中心放置在磁盘内。我们计算得到的共振模式，并表明，其中一些具有所需的特性。发射主要在与散射体相反的方向上。我们表明，经典的射线光学是一个有用的指导，以优化该系统的设计参数。我们进一步发现，在共振谱中的例外点的影响如何复杂的共振波数的变化，如果系统参数是不同的。
2009-05-14 physics.optics
Directional emission, increased free spectral range and mode Q-factors in 2-D wavelength-scale optical microcavity structures
从回音壁（WG）模式半导体微盘谐振器实现单模操作和高度定向（优选单向）面内光输出而不严重降低模式Q因子挑战了低阈值微激光器的设计者。为了解决这个问题，基本的设计规则来调整光谱和发射特性的微尺度光学腔结构与纳米尺度的功能，通过定制它们的几何形状，本文制定和讨论。这些规则的有效性和实用性证明了一些以前研究的腔形状与全球和局部变形。规则提供导致新的改进WG模式腔的设计，其中两个：一个十字形的光子分子与引入的不对称性和光子晶体辅助的微盘谐振器。这两种设计都产生简并模式分裂，以及分裂模式之一的Q因子增强和定向光输出。
2006-07-22 physics.optics
Non-orthogonal cavity modes near exceptional points in the far field
本文研究了非厄米微腔在例外点附近的远场非正交特性，通过集成散射体控制非对称背向散射，实验揭示了模式空间场重叠突增与远场椭圆偏振合并现象，为纳米光子系统集成非厄米光学性质铺平道路。
2024-01-06 physics.optics
Parametric Mie resonances and directional amplification in time-modulated scatterers
我们提供了一个理论描述的光散射的球形粒子的介电常数调制的时间在入射光的频率的两倍。这样的粒子作为一个有限大小的光子时间晶体，尽管其亚波长的空间范围，可以主机光参量放大。导出了球面中参数Mie共振的条件。我们发现，时间调制材料提供了一条路线，定制定向光放大，从质上不同的散射体从增益介质。我们设计了两个特性的时间调制球，同时表现出光放大和所需的辐射模式，包括零向后和/或消失的前向散射。后一个球体为创建入射光的无阴影探测器提供了机会。
2022-11-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Super-directional light emission and emission reversal from micro cavity arrays
已知具有某些非对称形状的光学微盘腔具有单向远场发射特性。在这里，我们调查阵列的这些介质微谐振器相对于它们的发射特性所产生的耦合成分的相干行为。这种方法的灵感来自于电子介观物理学，其中已知附加的干涉效应可以增强单个系统的特性。作为一个例子，我们研究了名义上相同的Limaçon形腔的线性排列，发现定向发射光的部分主要增加，而其角展度从单个腔的20度大大减小到10个Limaçon谐振器的线性阵列的约3度，与简单的阵列模型相当一致。此外，通过改变腔间距离，我们观察到发射方向性和超方向性的反转窗口，这对于应用来说可能是有趣的。我们引入了一个广义的阵列因子模型，考虑到耦合。
2019-08-13 physics.optics
Emitter and absorber assembly for multiple self-dual operation and directional transparency
本文提出了一种设计同时起发射和吸收作用的散射体（如激光器和光学中的相干理想吸收体）的递归方法。该方法是基于非厄米发射体和吸收体单元组装成不同组成水平的自对偶发射体-吸收体三聚体，利用相应的传输矩阵的简单结构。特别是，解除对奇偶时间对称设置的限制，使得能够实现不同频率的发射器和吸收器动作，并提供现实参数选择的灵活性。我们进一步展示了如何相同的组装散射体可以重新排列，以产生在选定的频率单向和双向的透明度。随着设计过程一般适用于波散射在单通道设置，我们证明了它与光子多层设置的具体例子。
2017-03-21 physics.optics
Spin-dependent directional emission from an asymmetry optical waveguide with an embedded quantum dot ensemble
在这项研究中，我们研究了光子线波导嵌入的合奏量子点，定向发射到波导依赖于合奏的自旋状态。这是通过光的自旋轨道相互作用的帮助来实现的。波导具有两步阶梯状截面，并且仅在上一步嵌入量子点（QD），使得来自自旋极化QD的发射的圆偏振控制辐射的方向。我们数值验证，超过70%的从合奏发射器的辐射是朝着一个特定的方向在波导。我们还研究了一个微盘谐振器与阶梯状的边缘，支持选择性耦合的量子点系综辐射到一个耳语厨房模式单向旋转。我们的研究为自旋相关的光电子器件提供了基础。
2019-02-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Self-ordering and collective dynamics of transversely illuminated point-scatterers in a 1D trap
我们研究了在纳米光纤或纳米结构的倏逝场中，被限制在一维非常细长的陷阱中的点状可极化粒子。当用相干光横向照射时，集体光散射到传播的纤维模式中引起长程相互作用，并最终使颗粒结晶成规则的顺序。我们开发了一个简单直观的散射矩阵为基础的方法来研究这些长程相互作用的集体散射和由此产生的光诱导自排序。对于少数粒子，我们得到明确的条件自洽稳定有序。在纯粹的色散限制与可忽略的背散射，我们恢复的预测，如以前发现的有效偶极-偶极相互作用模型的等距晶格。我们将我们的模型推广到实验上更现实的配置，包括后向散射，吸收和定向散射不对称性。对于较大的粒子系综，由此产生的自洽粒子场方程可以数值求解，以研究形成的长程序和稳定性限制。
2014-09-18 physics.optics quant-ph
Controlling spontaneous emission with plasmonic optical patch antennas
我们实验证明了控制的自发发射率和辐射模式的胶体量子点确定性地定位在等离子体贴片天线。该天线由一个薄的金微盘30 nm以上的厚金层。所示的发射器辐射通过整个贴片天线在一个高度定向和垂直的辐射模式。观察到强烈的加速自发发射，取决于天线的大小。考虑到发射器的双偶极结构，这对应于垂直于盘的偶极的Purcell因子高达80。
2012-09-28 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Interference between the modes of an all-dielectric meta-atom
硅元原子的模式进行了研究，其动机是使用它们作为惠更斯超颖表面的积木。基于这些模式的模型，给出了一个清晰的物理解释的消光光谱中的所有功能。与直觉相反，这可以显示出对消光的负贡献，这被示出是由非正交模式之间的干涉引起的。消光的直接和干扰的贡献被确定，表明能量守恒被保存。惠更斯条件匹配的电和磁的偶极矩导致强的前向散射和抑制后向散射。结果表明，高阶模式与适当的对称性概括了这种情况下，导致多个频带的定向散射。所提出的结果是使用一个强大的方法来找到纳米光子散射体的模式，通常被称为准正常模式。通过利用麦克斯韦方程组的积分公式，这项工作避免了其他方法所需的归一化发散远场的问题。该模型和所提出的结果是在开源代码中实现的。
2017-02-03 physics.optics
Near-to-far field transformations for radiative and guided waves
嵌入分层介质中的光发射器或散射器可以将能量耦合到分层结构的自由空间模式和导模两者。对于一个全面的分析，重要的是要评估的角强度分布的自由空间模式和导模激发在这样的系统。在目前的工作中，我们提出了一种基于洛伦兹互易定理的原始方法，可以有效地计算自由空间和引导辐射图，具有高精度，从发射器或散射体周围的近场的唯一知识。与传统的近场到远场变换技术相比，该提议允许人们容易地评估导模辐射图，即使在堆叠中存在材料耗散，并且因此同时跟踪光到所有通道的耦合（即，自由空间和引导的）。我们还提供了一个开源代码，可以与基本上任何麦克斯韦方程求解器。数值工具可以帮助设计各种设备，如发光二极管或纳米天线，以实现自由空间和引导光学中的定向和有效的辐射自发衰减。
2016-01-18 physics.comp-ph physics.optics
