Refractive index sensing with optical bound states in the continuum
本文研究了利用介质光栅中的连续光学束缚态进行折射率传感。应用微扰的方法，我们推导出差分灵敏度和品质因数的传感器在光谱附近的BIC。提出了一种有效的传感器优化设计方法。导出了光学BIC最大灵敏度的解析公式。结果提供了简单的数值模拟。
2020-10-22 physics.optics
Optical refractive index and spacetime geometry
本文将经典力学与几何光学的类比推广到相对论条件，通过设计折射率分布使光沿引力场中粒子轨道传播，并建立折射率与时空度规的对应关系，将 F = ma 光学推广到相对论极限。
2024-09-06 physics.optics
Single-Mode Optical Waveguides on Native High-Refractive-Index Substrates
高折射率半导体光波导形成了现代光子集成电路（PIC）的基础，但是实现光限制的传统方法需要厚的低折射率支撑层，这阻碍了与电子器件的大规模共集成。为了解决这一挑战，我们提出了一个通用架构的单模波导，限制光在高折射率材料的原生基板上。我们的波导由一个高的纵横比鳍的引导材料包围较低的折射率的玻璃，是与标准的自上而下的制造技术兼容。所提出的波导几何结构消除了对硅光子学中的掩埋氧化物层以及InP基PIC中的InGaAsP层的需要，并且将允许在新兴材料平台（例如金刚石和SiC）上进行光子集成。
2016-01-06 physics.optics
The Impact of Spatial Correlation in Fluctuations of the Refractive Index on Rogue Wave Generation Probability
光学介质中折射率波动的存在会导致光学流氓波的产生。利用数值模拟和统计分析，我们已经表明，光学流氓波的概率增加的折射率的波动中存在的空间相关性。我们分析了这些波动的幅度和空间相关长度对光学流氓波产生概率的影响。
2019-04-01 physics.optics
X-ray diffraction microscopy based on refractive optics
我们描述了一种基于折射光学的衍射显微镜技术来研究晶体中的结构变化。在二维X射线照相机上用铍抛物面折射透镜对晶体衍射后的X射线光束进行放大。将显微镜设置集成到ESRF光束线ID 06处的6圆Huber衍射仪中。我们的设置使我们能够以约1微米的分辨率可视化结构缺陷。然而，该配置可以容易地适于亚微米分辨率。
2014-11-24 physics.optics
Dipole resonances of non-absorbing dielectric nanospheres in the optical range: approximate explicit conditions for high- and moderate-refractive-index materials
在这项工作中，我们讨论的方式，其中产生的电和磁偶极共振的光散射光谱的非吸收介电纳米球可以准确地近似通过简单的明确的表达式，取决于球的半径，入射波长和相对折射率。我们发现这样的表达式不仅适用于高，而且适用于中等折射率值，从而补充了以前的研究报告的结果。
2021-11-04 physics.optics
A spatial refractive index sensor using whispering gallery modes in an optically trapped microsphere
我们建议使用的光学捕获，染料掺杂的聚苯乙烯微球在流体中的任何位置的折射率的空间探测。我们证明了嵌入在微球作为内部宽带激发源的染料的使用，从而消除了对可调激发源的需要。我们测量了TE和TM共振的半峰全宽，以及它们的频率间隔作为浸没流体的折射率的函数。从这些关系，我们得到了一个绝对的灵敏度为5e-4的局部折射率，即使是当微球的确切大小是不是先验已知的。
2006-12-07 physics.optics
Enhanced sensitivity of an all-dielectric refractive index sensor with optical bound state in the continuum
研究了基于光学束缚态的连续介质折射率传感器的灵敏度。应用Zel'dovich微扰理论，导出了介质光栅中- $Γ$光学束缚态对称性保护的全介质传感器体灵敏度的解析表达式。获得了灵敏度上限。提出了一种通过优化光栅设计获得灵敏度上限的方法。结果通过直接数值模拟得到证实。
2021-11-29 physics.optics
A study on refractive index sensors based on optical micro-ring resonators
在这项工作中，光学微环谐振腔的行为，特别是当用作折射率传感器，进行了详细的研究。考虑了两种结构，即一个线性波导耦合到一个圆形波导和两个线性波导通过一个圆形波导相互耦合。导出了最佳耦合条件，结果表明，在这两种情况下的谐振波长的条件，即在该波长处的透射光谱表现出下降（峰值），是相同的，只取决于圆形波导的几何特性和传播模式的有效折射率。后者，以及相应的模式分布，可以很容易地通过数值分析计算。基于有效折射率对环境折射率的依赖性来定义传感器的灵敏度。利用波导微扰理论的结果，确定了使系统灵敏度最大化的圆波导芯的几何特性。考虑单核和双核配置。我们发现，如果设计最佳，传感器可以检测到10^-4数量级的相对折射率变化，假设实验装置可以检测到3 × 10 ^-5数量级的相对波长偏移。最后，通过考虑在波导芯的表面上附着一薄层生物材料来检查系统作为生物传感器的行为。结果发现，当进行最佳设计时，该系统可以检测到10 nm层厚时10^-3量级的折射率变化，以及0.05折射率变化时0.24 nm量级的层厚变化。
2017-01-24 physics.optics
High refractive index immersion liquid for super-resolution 3D imaging using sapphire-based aNAIL optics
光学透明的浸没液体的折射率（n ~ 1.77），以匹配基于全息的消球差数值孔径增加透镜（aNAIL）是必要的，以实现深3D成像与高空间分辨率。本文报道了三溴化锑（SbBr $_{3}$）盐溶于液体二碘甲烷（CH $_{2}$ I $_{2}$）中，为光学应用提供了一种新的高折射率浸没液。通过调节盐浓度或温度，折射率可以从n = 1.74（纯）到n = 1.873（饱和）进行调节;这使得它能够匹配（甚至超过）蓝宝石的折射率。重要的是，该解决方案在紫外到近红外范围内具有优异的透光率，这是对市售浸没液体的改进。这种折射率匹配的浸没液体配方使我们能够开发出一种具有高数值孔径（NA = 1.17）和长工作距离（WD = 12 mm）的基于光纤的aNAIL物镜。这为具有高空间分辨率的深度3D成像开辟了新的可能性。
2016-04-20 physics.optics
Meta-materials with negative refractive index at Optical Frequencies
我们证明了开口环谐振器（SRR）阵列可以在光学频率（~1.4 eV）具有负折射率。我们的计算表明，辐射的电场强烈地相互作用，甚至对称的SRR在光学频率的大小的SRR成为波长（~ λ/3）的顺序为实际可实现的结构。我们还证明了通过计算的（二维）SRR介质的平板线源的聚焦。这里的负折射率与SRR的等离子体激元激发有关，并且当均匀化破坏时，在这些限制中不能直接通过负介电常数和负磁导率的通常范例来解释。
2007-03-01 physics.optics
Geodesic conformal transformation optics: manipulating light with continuous refractive index profile
共形变换光学提供了一种简单的方案，用于操纵具有非均匀各向同性折射率的光线。然而，在不同的虚拟黎曼面的分支切口处，折射率分布通常是不连续的，从而影响功能。为此，我们提出了一种基于测地线透镜概念的保角变换光学方法。所要求的是连续的折射率分布的折射率，这表明几乎完美的性能设计的设备。我们证明了这样一个建议，实现共形透明和反射。我们还可以通过两种技术利用理想电磁导体来进一步实现共形隐形斗篷。测地线的概念也可以应用于其他二维的服从亥姆霍兹方程的波。
2018-02-07 physics.optics
Absolute instruments and perfect imaging in geometrical optics
我们研究成像的球对称绝对仪器，提供完美的成像在几何光学的意义上。我们得到了一些这样的设备的属性，提出了一个通用的方法来设计它们，并使用这种方法提出了几个新的绝对仪器，特别是一个镜头，提供了一个光学均匀区域的像散图像，并具有适度的折射率范围。
2011-07-13 physics.optics
Reflection statistics of weakly disordered optical medium when its mean refractive index is different from an outside medium
利用光学样品折射率n_0与外界介质折射率n_out的平均背景值之差，研究了折射率n（x）=n_0+dn（x）的一维弱无序光学介质的反射统计特性.将dn（x）看作色噪声，空间相关衰减长度为指数型，k为入射波矢量，我们的结果表明，当k* lc <1时，反射率的平均值r的形式与折射率匹配情况下的反射率平均值r的形式相似，即，<r（dn，lc）>与<dn^2>l_c成正比。然而，r的标准差被证明是std（r（dn，l_c））正比于sqrt（<dn^2>l_c），这与匹配的情况不同。应用从分层介质和生物细胞的光散射进行了讨论
2015-12-28 physics.optics
Off-Resonance Enhancement of the Refractive Index via Indirect Optical Transitions
本文通过电子光散射研究亚5纳米金纳米颗粒中折射率的离共振增强，发现打破空间对称性可局部提升折射率，为空间受限介质的折射率探测提供关键方法。
2025-10-24 physics.optics
Fundamental limits to the refractive index of transparent optical materials
增加光学和纳米光子系统的折射率为设计开辟了新的前景：对于从宽带超透镜到半导体光电子器件再到高品质因数谐振器的应用，更高的折射率直接导致具有更大功能的更好的设备。尽管标准透明材料在可见光中的折射率被限制为小于3，但是最近的超材料设计已经实现了高于5的折射率，伴随着高损耗，并且在铁电钙钛矿的相变附近，已经要求高于26的宽带折射率。在这项工作中，我们得到的基本限制的任何材料的折射率，只给出了潜在的电子密度和最大允许色散或最小带宽的利益。Kramers-Kronig关系提供了一个表示任何被动（从而因果）的材料，和一个众所周知的总和规则约束可能的振子强度分布。在小到适度色散的领域，我们的界限非常接近，并且没有被广泛的天然材料超越，这表明自然界已经接近折射率和色散的帕累托边界。令人惊讶的是，我们的边界显示出对电子密度的立方根依赖性，这意味着在所有可见频率上的折射率为26可能是不可能的。相反，对于窄带宽应用，自然界并不提供我们的边界建议应该是可能的高色散，高折射率材料。我们使用复合材料的理论来确定金属基超材料，可以表现出小的损失和相当大的增加折射率超过目前最好的材料。
2021-03-29 physics.optics
Novel design of refractive index sensors and biosensors based on a dual-core micro-structured optical fiber
在目前的工作中，折射率（RI）传感器的一个新的模型展出。这是基于双芯微结构光纤（MOF），其中在芯中心处引入两个孔。以这种方式，该模型增强了在纤芯区域中传播的光纤模式的相互作用，提供了增加光纤传感器的尺寸的可能性。因此，便于用所研究的流体填充光纤孔，并且通常大大简化了系统作为折射率传感器的实际使用。还确定了系统对各种配置的灵敏度。发现它可以达到7000 nm/RIU数量级的记录值。最后，使用该系统作为一个生物传感器已被检查，给出了非常有前途的结果的灵敏度和易于校准。
2018-03-15 physics.optics
Negative refractive index response of weakly and strongly coupled optical metamaterials
我们提出了一个详细的研究检索的光学参数，介电常数，磁导率和折射率，耦合鱼网超材料结构作为层之间的分离的函数。对于弱耦合的情况下，检索的参数是非常接近的一个功能层的结果，收敛相对较快。对于强耦合情况，反演的参数与单单元渔网结果完全不同。我们还证明了高品质因数（FOM=| Re（n）/Im（n）|对于强耦合结构，由于负的$n$的实部远离n的虚部的最大值（接近谐振），其中损耗高。
2009-07-06 physics.optics
Measuring the Nonlinear Refractive Index of Graphene using the Optical Kerr Effect Method
利用超快光克尔效应耦合光外差探测（OHD-OKE）方法，研究了石墨烯在电信波长下的三阶非线性响应，并与Z扫描方法在相同样品上的实验结果进行了比较.从这些测量，我们估计单层石墨烯，$n_2 = - 1.1\times 10^{-13} m^2/W$的负非线性折射率。这是矛盾的，以前报道的值，这导致我们比较我们的实验测量获得的OHD-OKE和Z-扫描方法与文献中发现的理论和实验值，并讨论的差异，考虑到参数，如掺杂。
2016-07-04 physics.optics
Gain-assisted optical tweezing of plasmonic and large refractive index microspheres
我们从理论上研究了增益功能化微球的光钳效应，在非傍轴机制中使用高度聚焦的单光束。利用光镊的Mie-Debye理论计算了作用在均匀和具有增益的核壳结构Mie微球上的光力。我们证明了光学增益在光学操作中起着至关重要的作用，特别是优化回复力，从而允许捕获大折射率和等离子体粒子。事实上，我们证明，可以捕获这样的粒子，这通常是不可能的情况下，被动介质，通过功能化它们与光学增益材料。我们表明，通过改变增益的值，这可以实现通过改变泵浦功率，一个不仅可以实现捕获，但也操纵的平衡位置的镊子粒子。总之，我们的研究结果为增益辅助光学力学开辟了新的途径，其中增益功能化系统可以促进等离子体纳米粒子的光学捕获和操纵，特别是在纳米粒子悬浮液和芯片上的自组装中具有潜在的应用。
2021-07-24 physics.optics
Low-loss Broadband Negative Refractive Index due to Nonresonant 2D Helical Chiral Metamaterial
我们证明了一种二维螺旋手性超材料，具有宽带强光学活性，导致非共振德鲁德样响应。强手性导致宽带负折射率，具有高品质因数（>90）和极低的损耗（每层<2%）。旋光性对入射电磁波的角度不敏感，从而在偏振操纵应用中实现更大的灵活性。
2017-05-07 physics.optics
Tomographic active optical trapping of arbitrarily shaped objects by exploiting 3-D refractive index maps
光阱技术是一种基于对光学力和样品运动的简单预测来控制球形颗粒三维运动的方法。然而，由于实验困难和大量的计算，控制具有任意取向的非球形颗粒的3-D行为是极具挑战性的。在这里，我们实现了实时光学控制的任意形状的颗粒相结合的波前整形的捕获光束和测量的3-D折射率（RI）分布的样品。基于样品的测量的3-D RI图设计捕获光束的3-D光场分布产生光模，其可用于操纵具有任意取向和/或形状的胶体和生物样品。本方法提供了稳定的控制任意形状的颗粒的取向和组装，而不知道关于样品几何形状的先验信息。该方法可直接应用于生物光子学和软物质物理学。
2016-11-02 physics.optics
Dynamic analysis of refractive index evolution and diffraction properties during single-photon polymerization of photopolymers for micro-optical applications
Aalen University（阿伦大学）
研究光聚合过程中折射率变化与衍射特性，利用DLP投影系统分析光固化动力学及光学性能，揭示聚合相变阶段及光散射对折射率对比度的影响。
2026-03-13 physics.optics
Negative-Index Metamaterials: Going Optical
六年前，GHz频率的负折射率材料的实现推动了工程超材料在光学范围内的负折射率的竞争。GHz谐振结构的纯粹小型化是一种方法。替代设计利用金属膜中的局部等离子体共振金属纳米颗粒或纳米孔。根据这种方法，最近已经在光学范围内实现了负折射率。我们回顾了这些最近的结果，并总结了如何明确检索的有效折射率的薄层从数据可访问的测量。数值模拟表明，由银条和增益提供材料组成的复合材料可以同时具有-1.3的负折射率和100%的透射率。
2006-05-25 physics.optics
Fully refractive adaptive optics fluorescence microscope using an optofluidic wavefront modulator
自适应光学（AO）是一种功能强大的图像校正技术，已被证明对许多生命科学显微镜方法都有好处。然而，增加一个反射波阵面调制器和波前传感器到已经复杂的显微镜的复杂性，使AO禁止其在显微镜系统中的广泛适应。在这里，我们提出了一个紧凑的荧光显微镜的设计和性能，使用一个完全折射的光流波阵面调制器产生的成像性能与传统的变形镜，无论是在校正保真度和关节。我们将此设备与一个模式无传感器波前估计算法，使用空间频率内容的采集图像作为质量度量，从而证明了一个完全在线的自适应光学显微镜，可以执行像差校正高达4 $^{th}$径向顺序的泽尼克模式。这种全新的概念自适应光学显微镜可能会证明延长性能限制和广泛适用性的AO在生命科学成像。
2020-01-07 physics.optics
Optical forces through the effective refractive index
与麦克斯韦应力张量（Maxwell Stress Tensor，MST）相比，基于能量的方法如色散关系（Dispersion Relation，DR）和光力响应理论（Response Theory of Optical Forces，RTOF）已被广泛应用于纳米光机械器件中光力的计算。在这项工作中，我们应用第一性原理来明确说明为什么这些方法必须同意MST形式主义的线性无损系统。我们应用RTOF多端口，表明这些设备上的光学力表达式可以扩展到分析多个光源，宽带光源和多模设备，具有多个自由度。我们还表明，当DR方法表示为在固定波矢下执行的有效指数的导数的函数时，可能会被误解并导致高估的结果。
2017-10-17 physics.optics
Refractive index profile tailoring of multimode optical fibers for the spatial and spectral shaping of parametric sidebands
本文介绍了通过剪裁多模光纤的线性折射率分布来控制其非线性参量边带的空间和光谱的概念。在所有情况下，泵经历克尔自清洁，导致接近基本模式的钟形轮廓。几何参数的不稳定性，由于准相位匹配的光栅产生的克尔效应通过泵浦自成像，导致频率多播的光束自清洁跨越宽带阵列的边带。我们的实验表明，在梯度折射率光纤的折射率分布中引入高斯倾角允许将光谱边带的空间内容急剧地改变为高阶模。这是由于基本模式和高阶模式之间的振荡同步性被打破。因此，模态四波混频优于几何参数不稳定性作为主要的边带产生机制。观测结果与基于微扰分析的理论预测以及（3D + 1）非线性Schr方程的完全数值解吻合得很好odinger方程
2018-12-07 physics.optics
Tapered nanofiber trapping of high-refractive-index nanoparticles
一种基于纳米纤维的光镊。捕获是通过结合吸引近场光学梯度力与排斥静电力来实现的。直径为300 μ m的二氧化硅涂覆的Fe $_2$ O $_3$纳米球在距离表面50 nm处被捕获，光功率为810 $μ$ W，最大陷阱刚度为2.7 pN $μ$ m $^{-1}$。静电捕获力高达0.5 pN的实现，一个因素的50倍以上，可实现相同的光功率在传统的光镊。将光场直接有效地收集到微透镜中，能够超灵敏地跟踪纳米颗粒运动并提取其特征布朗运动谱，最小位置灵敏度为3.4 $Å/ \sqrt{\text{Hz}}$。
2013-10-22 physics.optics
Colloidal superlattices for unnaturally high-index metamaterials at broadband optical frequencies
金属纳米颗粒（NP）组装的最新进展使光学领域前所未有的光物质相互作用的复杂工程成为可能。在这项工作中，我扩大了NP光学超材料的设计灵活性，将可达折射率的上限推到不自然的高制度。对NP超晶格单层的几何参数的精确控制赋予了电共振和相关有效介电常数的显著增加，远远超出了自然可达的制度。同时，有效的渗透性，实现高折射率的另一个关键因素，被有效地抑制通过减少纳米粒子的厚度。通过建立这一设计规则，我已经实现了不自然的高折射率（15.7在电谐振和7.3在准静态极限）在宽带光频率（100 THz ~ 300 THz）。我还将这种NP超材料与石墨烯结合起来，以在宽的光学频率上电气控制高折射率。
2015-07-24 physics.optics
Correction to the Effective Refractive Index and the Confinement Factor in Waveguide Modeling for Quantum Cascade Lasers
本文导出了量子级联激光器波导设计中的有效介质折射率和限制因子的计算公式，与以往文献中的计算公式相比，应用严格的微扰理论，考虑了波导结构和材料的各向异性光学增益和非厄米特性的影响，对限制因子和有效增益作了百分之几的修正。这个结果可以很容易地推广到任何具有分层结构的光学器件。
2021-07-20 physics.optics
Ultrafast Laser-Fabricated Fluoride Glass Waveguides with Exceptionally High Positive Refractive Index Change for Mid-Infrared Integrated Optics
本研究利用超快激光在氟化物玻璃中制备出折射率变化超过0.02的高正折射率变化波导，揭示了钡元素迁移致密化机制，实现了3D结构、新型可见光激光及中红外器件小型化，在传感与光谱学领域潜力巨大。
2024-11-18 physics.optics
Free-form diamond refractive optics enable efficient high-energy X-ray nano-imaging
Paul Scherrer Institute (PSI)（保罗谢勒研究所）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)（德国电子同步辐射中心）；Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Diamond Light Source（钻石光源）
研究高能量下全场透射X射线显微镜（TXM）性能受限问题，利用自由形式金刚石折射光学，通过定制光束整形器、移动漫射器和校正透镜等组成光学系统，实现20keV下72nm分辨率成像，拓展了纳米成像应用并开辟新设计途径。
2026-07-22 physics.optics
Measuring the refractive index and thickness of multilayer samples by Fourier domain optical coherence tomography
本研究提出一种基于傅里叶域光学相干层析成像的理论方法，无需额外装置或先验信息，即可同时测量多层生物组织的折射率和厚度，仿真验证相对误差低于0.01%，且复杂度随层数线性增长。
2024-04-17 physics.optics
Comment on "Negative Refractive Index in Artificial Metamaterials" [A. N. Grigorenko, Opt. Lett., 31, 2483 (2006)]
表征复合材料薄层中存在负折射的关键光学参数是与初始非均匀复合材料具有相同物理厚度的等效均匀层的有效折射率。测量复透射和反射系数是获得该参数的最严格的方法之一。我们质疑Grigorenko的声明（Optics Letters 31，2483（2006）），即仅测量反射强度光谱就足以确定有效折射率。我们讨论了Grigorenko的技术的基本缺点，使用一个先验规定的色散行为与一个给定的超材料和一个“有效的光学厚度”，小于样品的实际厚度的最佳拟合近似。我们的模拟并未证实Grigorenko论文关于纳米柱样品在可见光谱范围内的负折射率和负渗透率的结论。
2006-09-26 physics.optics
Theoretical analysis of error transfer from surface slope to refractive ray and their application to the solar concentrated collector
本文通过几何光学推导出由光学误差计算反射光线误差标准差的一般公式，并应用该公式计算了8种太阳能聚光反射镜的反射光线误差标准差，给出了典型结果。结果表明：对于太阳能槽和定日镜反射镜，当入射角大于0时，两个方向的斜率误差传递到聚焦光线的任一方向上，对于点聚焦菲涅尔透镜、点聚焦抛物面玻璃反射镜、线聚焦抛物面玻璃反射镜，随着边缘角的增大，光学光线到聚焦光线的误差传递系数增大;对于TIR-R聚光器，它将减小;对于玻璃定日镜，它与反射点的入射角和方位角有关。关键词：光学误差，标准偏差，折射光线误差，聚光太阳能集热器
2011-12-06 physics.optics
High accuracy, absolute, cryogenic refractive index measurements of infrared lens materials for JWST NIRCam using CHARMS
詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）近红外相机（NIRCam）的折射光学设计在其镜头中使用三种红外材料：LiF，BaF2和ZnSe。为了向仪器的光学设计者提供精确的、迄今为止无法获得的基于实际低温测量的绝对折射率数据，使用NASA戈达德太空飞行中心（GSFC）的低温高精度折射测量系统（CHARMS）测量了每种材料的两个棱镜样品，密集覆盖温度范围从15到320 K，波长范围从0.4到5.6微米。数据处理方法进行了讨论和图形和表格数据的绝对折射率，色散，和热光系数为这三种材料的选定波长和温度，以及估计指数的不确定性。系数随温度变化的Sellmeier拟合的测量指数也提出了一个例子，他们的使用来预测绝对指数在任何波长或温度范围内的这些参数的适用范围。
2008-05-01 physics.optics
Quantitative phase and refractive index imaging of 3D objects via optical transfer function reshaping
反卷积相位显微镜通过重建透明样品的透射相位或折射率，实现透明样品的高对比度可视化。在这里，我们提出了一种方法来扩展2D反卷积相位显微镜厚3D样品。通过仅测量优化照明模式下获得的四幅强度图像，即可获得样品在特定轴平面上的折射率分布。此外，可以使用不同的照明图案来测量样品的光学相位延迟。
2022-01-21 eess.IV physics.optics
Versatile manipulation of low-refractive-index particles using customized optical building blocks
本研究提出利用自由透镜调制方法组装广义完美光学涡旋生成光学构建块，成功实现了对低折射率粒子的旋转、并行操控及按尺寸分选，为光学捕获和生物医学等领域提供了新方法。
2023-11-27 physics.optics
Simulation of optical microfiber loop resonators for biochemical sensing
本文在介绍微光纤环形谐振器基本理论的基础上，探讨了微光纤环形谐振器在生化传感中的应用。建立了可靠的理论模型，优化了微光纤环形谐振腔的结构参数，包括微光纤半径、环形半径和耦合区长度，以获得更高的灵敏度、更宽的动态测量范围和更低的检测限。为了验证该传感器的实用性和可实现性，我们采用一组实验数据作为强度透射系数表达式中的参数，对环境折射率变化极小的情况进行了模拟，探测极限达到了10-5折射率单位（RIU）。这与现有的基于倏逝场的亚波长直径光纤折射率传感器相比具有优越性。
2006-11-30 physics.optics
Correcting for objective sample refractive index mismatch in extended field of view selective plane illumination microscopy
本文研究了选择平面照明显微镜中大样品成像的折射率失配问题，开发了集成光线追踪与场传播的计算模型，并提出通过优化样品腔位置平衡像差以提升图像质量。
2024-07-26 physics.optics
An optical diode and magnifier from a general function photonic crystals
提出了一种新的广义函数光子晶体，它的折射率是空间位置的函数。从费马原理出发，推导出了光在一维广义函数光子晶体中的运动方程，并计算了其传输矩阵。本文对$A$和$B$两种介质选择线折射率函数，得到了新的结果：（1）当折射率的线函数向上或向下时，透射率可以远大于或小于1。(2)当折射率函数在入射光方向上增大或减小时，光的强度将被放大或减弱，这可以被制成光放大器或光衰减器。(3)GFPC也可以制成光学二极管。这种新型的通用功能光子晶体可以用于设计更多的光学仪器。
2012-07-12 physics.optics
Forces from highly focused laser beams: modeling, measurement and application to refractive index measurements
利用广义Lorenz-Mie理论，可以在很宽的参数范围内对光镊中的光力进行鲁棒建模。我们描述的程序，并显示如何结合实验测量的陷阱加上计算建模的属性，可以允许未知参数的粒子-在这种情况下，折射率-要确定。
2007-02-06 physics.optics
Refractive index sensing with hybrid surfaces of photonic crystals and dielectric microsphere monolayers
在这项工作中，一个折射率（RI）传感器的比色检测和光学传感能力的有效整合已经开发出来。比色检测依赖于光子晶体（PC）衬底的结构色对背景RI变化的敏感性，而光学传感通过测量介电微球的放大能力来执行，这取决于光子纳米喷射的位置。基于这一概念，我们成功地将直径为35 μ m的钛酸钡玻璃微球、直径为4.9 μ m的聚苯乙烯和二氧化硅微球单层组装在一维或二维PC基底上，实现了在各种液体中的RI传感。此外，开发的RI传感器是高度兼容的商业光学显微镜和适用于RI传感的面积小到几十平方微米。
2021-07-07 physics.optics
Modelling phase imperfections in compound refractive lenses
复合折射透镜（CRL）为X射线微纳分析以及成像应用中的探针形成提供了出色的潜力，但是当需要高空间分辨率和强度时，X射线的有效无像差聚焦是一个关键考虑因素。可用的折射光学器件具有不可忽略的像差，这降低了它们的最终性能。我们描述了一个框架的基础上物理光学模拟不完美的CRL的效果后，X射线束，考虑到测量的相位误差从波长计量。我们的模型，随着复杂性的增加，一个CRL堆栈作为一个单一的薄相元素，然后作为一个更现实的复合元素，包括吸收和厚度的影响，最后，我们添加现实的光学缺陷的CRL。使用“同步辐射工作室”（SRW）的相干和部分相干模拟用于评估不同的模型，相位误差的影响，并检查设计方程的有效性和优值的适用性。
2019-12-12 physics.optics
Measurement of absolute radius, refractive index and dispersion of a long cylinder
长圆柱体，如光纤，是一些最广泛使用的光子器件。因此，这些光纤的半径和折射率是决定其性能的基本重要参数。我们已经开发了一种方法来确定的绝对半径，折射率，和色散的长柱周围的回音壁模式的两个不同的偏振的谐振波长。由于这种方法只需要测量谐振波长，因此它是非破坏性的，并且可以使用标准设备进行。作为一个概念验证，我们证明了该方法的$125μm$光纤和$80μm$硼硅酸盐毛细管光纤厚壁，获得的直径和折射率的值与$2 nm$和$2\times 10^{-5}$的准确性，分别。
2022-05-14 physics.optics
Regimes in astrophysical lensing: refractive optics, diffractive optics, and the Fresnel scale
本文通过皮卡-莱夫谢茨理论精确计算衍射积分，发现天体物理透镜中折射与衍射区域的真正分界尺度为 $R_F / \sqrtκ$ 而非菲涅耳尺度 $R_F$，并指出强透镜下折射光学可适用于任意小尺度。
2023-07-21 astro-ph.HE physics.optics
Power-dependent shaping of vortex solitons in optical lattices with spatially modulated nonlinear refractive index
我们研究了具有线性和非线性折射率调制特性的光晶格支持的涡旋孤子。我们发现，当调制是异相的两种效应之间的竞争导致显着的形状变化的孤子，深刻地影响他们的性质和稳定性。发现非线性折射率调制对离场孤子的最大功率施加限制，所述离场孤子仅在低于最大非线性调制深度时才稳定。
2008-08-25 nlin.PS physics.optics
Negative refractive index due to chirality
我们从实验和数值上证明了基于双层交叉线的超材料具有巨大的旋光性、圆二色性和负折射率。所提出的手性设计提供了一种更简单的几何结构和更有效的方式来实现在任何频率的负折射率。我们还开发了一个手性材料的检索程序，成功地适用于圆偏振波。
2009-07-06 physics.optics
Conjugated gammadion chiral metamaterial with uniaxial optical activity and negative refractive index
我们通过数值计算和实验证明了一种共轭的γ-手性超材料，它在单轴方向上表现出巨大的光学活性和圆二色性，并且具有负折射率。这种手性设计提供了更小的晶胞尺寸和更大的手性与其他已公布的平面设计相比。实验在GHz频率（约6 GHz），并在良好的协议与数值模拟。
2010-11-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Diffractive optics approach towards subwavelength pixels
相机和其他折射成像设备中的像素大小通常受到自由空间衍射的限制。然而，绝大多数基于光电倍增管的检测器是基于具有相当高的折射率的材料。我们证明，衍射光学可以用来利用这种高折射率，以减少传感器的有效像素大小低于自由空间衍射极限。同时，衍射系统将入射光束的振幅和相位信息编码到多个像素中，为动态重聚焦的噪声容忍成像提供了平台。我们探讨了高折射率衍射光学打开的机会，以减少传感器的尺寸和增加成像结构的信噪比。
2018-03-26 physics.optics
Nonlinear optical refractive index measurements of pure water via Z-scan technique at 800 nm
本文开发了一种低成本、简单的Z扫描闭孔三阶非线性表征技术，在800 nm、140 fs、80 MHz条件下测得纯水的非线性折射率n₂为(8±1.4)×10⁻²⁰ m²/W，并证明高阶非线性影响可忽略，为低功率高重频系统表征三阶非线性材料奠定基础。
2025-02-05 physics.optics
Direct three-dimensional measurement of refractive index via dual photon-phonon scattering
我们开发了一种显微技术，可以测量局部折射率，而无需采样的电磁辐射的光学相位延迟。为了做到这一点，我们设计并实验证明了一个设置与两个共定位布里渊散射相互作用耦合到一个共同的声学声子轴;在这种情况下，布里渊频移的比率取决于折射率，但不对任何其他机械和/或样品的光学特性。在共焦显微镜内集成光谱测量，折射率映射在微米级的三维分辨率。由于折射率是在epi检测中探测的，并且不需要假设样品的几何尺寸，因此这种方法可以证明对表征生物细胞和组织是有用的。
2019-01-30 physics.bio-ph physics.optics
Optical diffraction tomography using a digital micromirror device for stable measurements of 4-D refractive index tomography of cells
光学衍射层析成像（ODT）是一种能够测量透明样品三维折射率分布的干涉显微技术。测量了样品在不同角度照射下的多幅二维全息图，根据衍射理论重建了样品的三维折射率图。由于其非侵入性、无标记、定量成像等优点，已被证明是研究生物细胞的有力工具。最近，我们的研究小组已经证明，数字微镜器件（DMD）可以用于快速、精确地控制ODT的照明光束。在这项工作中，我们系统地研究了配备DMD的ODT系统的精度和稳定性，并提出了各种类型的活细胞，包括人红细胞，白细胞，肝细胞和HeLa细胞的3-D和4-D RI图的测量。此外，我们还证明了有效的可视化的3-D RI地图的活细胞利用测量的信息RI断层图像的值和梯度。
2016-02-10 physics.optics
Influence on extracted complex refractive index from phase inaccuracy of reflection-type THz-time-domain spectroscopy
本研究考察了反射式太赫兹时域光谱中参考与样品放置错位导致的相位不准确性对提取复折射率的影响，发现错位超过3 μm会引发显著误差。
2024-09-23 physics.optics
