An Extended Mixed Quantum/Classical Approach for Quantitative Calculation of Complex Refractive Index
The University of Tokyo（东京大学）；Saitama University（埼玉大学）
本文提出了一种扩展的混合量子/经典方法，用于定量计算水的复杂折射率，强调局部场效应在光谱强度准确再现中的作用。
2025-12-11 physics.chem-ph physics.optics
Light refraction by water as a rationale for the Poggendorff illusion
波根多夫错觉在其经典形式的平行线中断一个横向的角度来看，与观察光在水中折射的日常经验。有人认为，如果一个人认为一个横向是光线在空气中和平行线，形成一个闭塞带的介质与折射率之间的空气和水，那么一个人应该能够帐户，定性和定量，为大多数的功能与波根多夫错觉。对7名参与者进行的视觉实验进行统计处理，每个参与者分析50种具有不同截取角和条带宽度的配置，导致封闭条带的有效折射率N = 1.13 +/-0.15，其充分接近平均折射率（在水和空气的折射率之间）~ 1.17。有人进一步认为，同样的机制也可以用来解释波根多夫错觉的许多变体，包括角波根多夫模式，以及赫林错觉。
2015-12-26 physics.bio-ph physics.optics
On the Saturation of the Nonlinear Refractive Index in Atomic Gases
针对飞秒光纤维中非线性折射率饱和和随后的强度钳位现象的起源一直存在争议的问题，通过数值求解含时薛定谔方程，研究了强超短激光脉冲在氢原子中诱导的原子非线性极化.特别强调的是在中心激光频率对应于800 nm波长的非线性偏振的有效建模。在这里，最近提出的模型的高阶克尔效应（HOKE）和两个版本的标准模型的飞秒双折射，包括多光子或隧道电离率，进行了比较。我们发现，周围的钳位强度的瞬时HOKE模型不再现从量子力学结果得到的非线性响应的时间结构。相反，标准模型中包含的非瞬时电荷贡献确保了合理的定量一致性。因此，所观察到的总电子响应的饱和的物理起源被证实主要是由自由或接近自由电子的贡献。
2013-01-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Super-resonance effect for high-index sphere immersed in water
最近，我们发现介电中尺度球支持超共振效应，即具有巨场增强的高阶Mie共振模式。周围介质的存在导致对粒子中的电场和磁场的强度的显著影响。在本文中，我们表明，这种效果可以用于高精度控制的介质，如水的有效折射率。我们表明，由dT=0.0106 C（或介质的有效折射率由2 e-6）的水的温度的变化导致电场强度的两倍下降。所有结果都严格地在经典Mie理论的框架内，没有任何修改。对10级球形粒子的尺寸参数的值的范围进行详细研究，这在以前被忽略了，这使得有可能揭示这种现象的一种新的、不寻常的物理学。
2022-05-08 physics.optics
Designing Refractive Index Fluids using the Kramers-Kronig Relations
对于许多光学应用，精确地调谐液体的折射率是有利的。在这里，我们利用光学中一个成熟的概念来实现这一目的。Kramers-Kronig关系提供了（实际）折射率的光谱变化与吸收系数之间的物理联系。特别地，吸收系数的急剧光谱变化引起在该变化的光谱附近的折射率的增强或减小。通过使用明亮的商品染料，满足这一吸收要求，我们证明了使用的Kramers-Kronig关系预测拨号在水溶液中的折射率值，否则只能达到有毒的专业液体。
2020-03-27 physics.app-ph physics.optics
Reconstructions of refractive index tomograms via discrete algebraic reconstruction technique
光学衍射层析成像（ODT）提供透明微观物体的三维折射率（RI）层析图像。然而，由于物镜的有限数值孔径，ODT对衍射光的访问有限，并且遭受差的空间分辨率，特别是沿轴向方向。为了克服RI层析成像质量的限制，我们提出了一种算法，准确地重建RI层析成像使用的初步信息，RI值的标本是离散的和均匀的。通过对微球、红细胞和水滴等不同样本的仿真和实验，证明了该方法能够在存在缺失信息和噪声的情况下，精确地重建具有离散和均匀RI值的样本的RI断层图像。
2017-09-19 physics.optics
Determining the Refractive Index of Human Hemoglobin Solutions by Kramers-Kronig Relations with an Improved Absorption Model
根据人血红蛋白水溶液在$250\,{\rm nm} - 1100\,{\rm nm}$波长范围内的吸收光谱，利用Kramers-Kronig（KK）关系式计算了其折射率的实部，并给出了相应的不确定度分析。在先前的研究中，采用KK关系，考虑到了该光谱范围之外的水的强紫外（UV）和红外吸收。我们通过包括水吸收的浓度依赖性以及通过建模血红蛋白的肽骨架的深紫外吸收来改善这些结果。深紫外吸收率模型的两个自由参数通过全局拟合来固定。
2017-11-02 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
Light Filaments Without Self Guiding
在水中的强200 fs脉冲的传播的检查揭示了光丝不持续的克尔引起的自聚焦和等离子体引起的散焦之间的平衡。它们的出现被解释为自发重塑的波包从高斯到锥形波的结果，驱动的最大本地化，最小的损失和平稳性的要求，在非线性吸收的存在。
2003-11-15 physics.optics
Time-Resolved Measurements of Cumulative Effects in Gas Dynamics Induced by High-Repetition-Rate Femtosecond Laser Filamentation
本文首次对 1 kHz 至 100 kHz 重复频率下飞秒激光成丝在空气中引起的累积流体动力学效应进行时间分辨测量，通过折射率和等离子体通道长度推断空气密度变化，发现高于 10 kHz 时出现稳态密度耗散。
2025-01-17 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Non-linear space-time dynamics of ultrashort wave-packets in water
利用非线性门控技术，对150 fs脉冲在水中自聚焦和自聚焦后的时空变化进行了监测。我们已经观察到，脉冲分裂和随后的重组适用于轴向的时间强度，而空间积分脉冲轮廓保持其原始形状。
2003-12-05 physics.optics
High refractive index Fresnel lens on a fiber fabricated by nanoimprint lithography for immersion applications
在这封信中，我们提出了一个菲涅耳透镜上的光纤端部制作。该透镜是使用纳米压印光刻的功能性高折射率材料，这是适合于大规模生产。与传统的纤维透镜相比，所提出的菲涅尔透镜的主要优点是其高折射率（n=1.69），这使得即使在诸如水或粘合剂的其他介质内也能够有效地聚焦光。在浸没液体（n=1.51）中的透镜性能的测量示出了对于660 nm的波长在1/e2强度水平下直径为810 nm的近衍射极限焦斑。这种光纤透镜的应用包括集成光学、光阱和光纤探针。
2016-06-06 physics.ins-det physics.optics
Refractive-Index-based ultrasound sensing with photonic crystal slabs
我们展示了500- $μ\mathrm{m}$直径光子晶体板（PCS）传感器从CMOS兼容技术制造的超声检测。撞击PCS传感器的超声信号引起PCS浸入其中的介质（水）的折射率（RI）的局部调制，导致PCS的光学共振的周期性光谱偏移。发现声学灵敏度与指数灵敏度$S$和品质因数$Q$成比例。噪声等效压力（NEP）为650 Pa，平均值为7.4 Pa（$/\sqrt{\mathrm{Hz}}$），相对波长偏移高达4.3 $\times10^{-5}$ MPa（$^{-1}$）。传感器的频率响应从1-20 MHz被观察到是平坦的，范围仅由我们的测量设备限制。
2019-06-08 physics.app-ph physics.optics
Light confinement in stratum corneum
本文通过解析模型研究皮肤角质层低含水量引起的高折射率对光传播的影响，预测了光在角质层中的限制效应，并指出该效应在角质层厚度超过约化散射长度且下方组织漫反射率较小时最为显著。
2023-09-22 physics.med-ph physics.optics
Terahertz Nonlinear Index Extraction via Full-Phase Analysis
我们的实验表明，光谱平均的非线性折射率和吸收系数的液态水，水蒸气，α-蒎烯，和硅使用全相位分析在太赫兹制度通过一个标准的时域光谱仪。我们的研究结果证实，在这个政权的液体样品的非线性折射率超过近红外光学非线性指数的6个数量级。在大气压下的液态水和水蒸气的情况下，我们发现非线性指数分别为7.8 × 10 ^-10 cm ^2/W和6 × 10 ^-11 cm ^2/W，这两个数值都比预期的大得多。
2020-06-11 physics.optics
Femtosecond Filament Coupled with Structured Light for Free Space Optical Communication
穿过云层的激光丝产生的冲击波会将空气中的小水滴置换出来，形成一个准透明的通道，通过这个通道可以传输信息。我们提出了一个强大的方法，利用该通道的自由空间光通信使用的结构光束与飞秒灯丝耦合。基于其空间轮廓和非衍射特性的涡旋光束非常适合在灯丝周围传播。我们还开发了一个4位通信通道使用这些结构光束。我们介绍了一种方法称为分段空分复用。我们的系统表现出对噪声的弹性，并且不受灯丝的影响。该方法可以提高空闲光信道的可扩展性、鲁棒性和容量。
2022-03-07 physics.app-ph physics.optics
Solvent-Free Silsesquioxane Self-Welding for 3D Printing Multi-Refractive Index Glass Objects
本研究提出一种低收缩、高湿气稳定性且无烧结的聚合物倍半硅氧烷（PSQ）树脂，结合双光子聚合实现低于80 nm特征尺寸的3D打印，并通过掺入锆调节折射率及利用自焊接能力制造多折射率玻璃微光学器件。
2024-03-21 physics.app-ph physics.optics
Future green technology: freezing water micro-droplet as an all-optical switch based on time domain photonic hook
本文提出利用低 Bond 数冷冻中尺度水滴形成时域光子钩，通过温度诱导折射率相变实现无运动部件、固定波长的全光开关，隔离度可达 10 dB。
2023-06-05 physics.optics
Refractive Index, Its Chromatic Dispersion, and Thermal Coefficients of Four Less Common Glycols
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Laser and Fibre Optics Centre, Department of Physics, School of Physical Sciences, College of Agriculture and Natural Sciences, University of Cape Coast（开普海岸大学农业与科学学院物理学院激光与光纤中心）
本研究首次系统测量了四种较少研究的甘油类化合物在宽广光谱和温度范围内的折射率、色散和热系数，提供了全面的数据和拟合模型。
2026-01-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical air waveguides in strong turbulence
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Institute for Research in Electronics and Applied Physics, University of Maryland（马里兰大学电子与应用物理研究所）
本研究针对丝化空气光波导在大气湍流中的可行性问题，通过实验和模拟突破了其湍流极限数个数量级，明确了湍流的两个关键限制，证明其可在近地面强湍流下用于千米级光传输。
2026-09-03 physics.optics
Refractometry with filled antiresonant capillary fibers
该研究提出利用填充低折射率材料的反谐振毛细管光纤透射光谱进行折射率测量，并用于确定不同水和甘油浓度琼脂凝胶的色散及一阶Sellmeier系数。
2025-07-28 physics.optics
Transition metal dichalcogenide nanospheres for high-refractive-index nanophotonics and biomedical theranostics
共振介电纳米结构领域的最新进展为在纳米尺度上聚集和操纵光以及建立全介电纳米光子学的新激发领域创造了诱人的机会。具有纳米图案化表面的过渡金属二硫属化物（TMDC）特别有希望用于这些任务。尽管如此，这些结构的制造需要复杂的光刻工艺，大大复杂的应用前景。为了弥合这一差距，拓宽TMDC纳米材料的应用范围，我们在这里报告飞秒激光烧蚀制造的水分散的球形TMDC（二硫化钼和WS 2）纳米粒子（NP）的可变尺寸（5 - 250 nm）。由于保留的晶体结构，这种纳米颗粒表现出从TMDC晶体继承的令人兴奋的光学和电子性质，这提供了明显的激子响应和高折射率值的独特组合，使得在纳米颗粒中电磁场的强集中成为可能。此外，由于米氏和激子共振之间的杂交，这种纳米颗粒提供额外的可调谐性。这些特性带来了许多重要的效应，包括增强的光吸收和光热转换。作为一个例子，我们证明了纳米粒子表现出非常强的光热响应，远远超过传统的基于Si的介电纳米谐振器。与其他介电共振结构相比，合成的TMDC纳米颗粒处于移动胶体状态并表现出优异的光学特性，为开发下一代纳米光子和纳米治疗诊断平台提供了机会，包括光热治疗和多模式生物成像。
2021-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Photoinduced modulation of refractive index in Langmuir-Blodgett films of Azo-based H-shaped liquid crystal molecules
由有机分子组成的光学活性区域的发展对于光开关和波导等器件是必不可少的，因为它可以通过施加合适的电磁（EM）波而容易地被覆盖。在这篇文章中，我们报告了一种新型的H型液晶（HLC）分子的单层LB膜的沉积的光活性表面的发展。合成的HLC分子具有偶氮基团和硝基基团。偶氮基团可以通过用紫外（UV）光照射它们而异构化（反-顺式转化）。硝基可以提供足够的两亲性的HLC分子在空气-水界面形成一个稳定的朗缪尔单分子膜。HLC分子的朗缪尔单分子层表现出气相和类液相。在自制的表面等离子体共振（SPR）仪器的金芯片上沉积单层HLC分子的LB膜。LB膜中的分子的偶氮基团被紫外光激发，导致由于trans-cis转变而导致的形态变化。这种形态的变化可导致LB膜的折射率（RI）的微小变化。SPR是用于测量RI中的这种变化的无标记和高灵敏度的光学现象。在我们的研究中，我们发现了系统的变化的共振角的LB膜的HLC分子作为一个功能的强度的紫外线照射。我们测量了HLC分子LB膜的开关强度，这可能表明HLC分子LB膜可以在光开关或光波导中找到应用。
2022-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Large dynamic range SPR measurements in the visible using a ZnSe prism
大的动态折射率测量范围（n = 1至n = 1.7），使用表面等离子体共振（SPR）的位移证明与ZnSe棱镜在632.8 nm处，由可用的高折射率液体主机的限制。与基于硼硅酸盐的SPR测量相比，其中角度限制将溶剂使用限制为水，并且需要相当小心地处理菲涅耳反射，ZnSe方法允许SPR光谱应用于不同范围的溶剂。根据溶剂和SPR角度，估计了角分辨率在1.5和6度之间的不确定性。对于一个给定的葡萄糖浓度在水中的折射率变化被测量为n =（0.114至0.007）每百分C6H12O6浓度。鉴于ZnSe的传输特性的过程可以很容易地扩展到中红外。
2015-03-24 physics.ins-det physics.optics
Non-dispersive graded impedance acoustic lenses
针对传统透镜阻抗失配引发反射与色散的问题，研究从声波方程推导可保相速度的梯度阻抗分布，实现低色散高效波传输，在声学龙伯透镜中验证，可扩展至成像、隐身等场景。
2025-06-17 physics.app-ph physics.optics
Elucidating nanostructural organisation and photonic properties of butterfly wing scales using hyperspectral microscopy
本研究利用高光谱显微镜揭示Erora opisena蝴蝶翅膀鳞片中螺旋二十四面体光子晶体的纳米结构，发现反射率与微晶大小相关，并能解析浸油中的红移信号，为活体研究纳米结构形成提供新方法。
2024-05-28 physics.bio-ph physics.optics
Curving the Trajectory of Light in Refraction Index Gradients
本研究由高中生完成，利用糖浓度或温度梯度形成的折射率梯度，探究光线弯曲传播及图像倒置条件，并依据理论预测重建扭曲图像。
2025-10-04 physics.optics
Bi-static LIDAR systems operating in the presence of oceanic turbulence
在海洋水域中发生的光学湍流对于短链路通信和传感系统中使用的光束可能是有害的，并且特别是在水下激光雷达中。我们开发了一种理论，能够预测光束通过双基地激光雷达系统，为各种各样的光波，包括部分相干和部分偏振，并为广泛的家庭的目标。我们的理论框架是基于惠更斯-菲涅耳积分通过随机介质和光学系统描述的$4\times4$ ABCD矩阵。海洋湍流的处理依赖于最近引入的波动折射率的功率谱模型[Opt. Express 27，27807（2019）]，该模型能够解释不同的水平均温度。我们首先分析了二阶光束统计的演变，如光谱密度和光束的相干度在其单程传播，然后将这些知识的双基地激光雷达返回的分析。
2019-12-16 eess.SP physics.ao-ph physics.optics
Single-nanoparticle detection using quasi-bound states in the continuum supported by silicon metasurfaces
University of Exeter（埃克塞特大学）；Hokkaido University（北海道大学）
利用硅超材料支持的准束缚态实现单纳米颗粒检测，通过高Q因子和低对比度设计，实现病毒大小单分子分辨率的高灵敏度传感。
2026-03-12 physics.app-ph physics.optics
