Interference-induced enhancement of intensity and energy of a multimode quantum optical field by a subwavelength array of coherent light sources
最近，我们已经表明了一种机制，可以提供一个很大的传输增强的光波通过亚波长孔径阵列在薄金属薄膜中不是由等离子体极化激元波，但衍射波（由孔径产生的光束）在放置在远场区的检测器的建设性干涉。我们现在提出一个量子模型的重新表述。导出了多模量子光场的强度和能量的干涉增强的哈密顿量。这样的场可以例如由相干光源的亚波长阵列产生。
2008-06-13 math-ph math.MP physics.optics
Fundamental mechanism underlying subwavelength optics of metamaterials: Charge oscillation-induced light emission and interference
光和导电纳米结构之间的相互作用可以导致各种新颖和迷人的现象。这些性质可能有广泛的应用，但其潜在的机制尚未完全理解。通过计算导电光栅上的表面电荷密度波，并将其与经典的表面等离子体激元进行比较，我们揭示了一个关于光与结构化导电表面上的自由电子振荡耦合的一般而具体的图像，该图像可以导致振荡的亚波长电荷图案（即，欺骗表面等离子体，但没有经典表面等离子体的色散特性）。从这些光源发出的新的小波然后相消干涉以形成倏逝波。该原理通常与其他机制（例如共振）相结合，主要是一种几何效应，可以普遍涉及包含自由电子的所有周期性和非周期性结构（包括完美导体）的光散射。欺骗表面等离子体激元图像可以为开发基于超材料的纳米光学器件提供明确的指导。
2009-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics physics.pop-ph
Modulation of unpolarized light in planar aligned subwavelength-pitch deformed-helix ferroelectric liquid crystals
研究了亚波长螺距变形螺旋铁电液晶在非偏振光照射下的电光特性。在基于Mach-Zehnder干涉仪的实验装置中，观察到参考和样品光束都是非偏振的，产生的干涉图案对DHFLC单元的面内光轴的旋转不敏感。我们发现，场致位移的干涉条纹可以描述在由平均相移确定的电依赖Pancharatnam相对相位，而条纹的可见性是完全由相位延迟。
2017-05-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Broadband three-mode converter and multiplexer based on cascaded symmetric Y-junctions and subwavelength engineered MMI and phase shifters
本文提出一种基于多模干涉耦合器、无源移相器和级联对称Y结的三模架构，利用亚波长光栅超材料克服带宽限制，实现了161 nm带宽且低损耗低串扰的片上模式转换与复用。
2023-01-27 physics.optics
Violation of Energy Conservation in Boson and Fermion Fields on Subwavelength Nano-Scale
导出了描述玻色子和费米子多模场在量子干涉下能量不守恒的哈密顿量。我们表明，违反能量守恒是伴随着动量，粒子数和场电荷的不守恒。这种现象可以在杨氏双缝亚波长（纳米级）装置中观察到。
2007-03-02 hep-th math-ph math.MP
Diffraction-free subwavelength-beam optics
衍射是光传播的基本性质。由于这一现象，光通过亚波长狭缝时会向各个方向衍射，这就对光束在离孔径一定距离处的横向尺寸施加了基本限制。我们表明，一个亚波长大小的光束传播没有衍射展宽可以产生在自由空间中的建设性干涉各自的高折射率波导的菲涅耳源的多个光束。此外，它表明，这样的源不仅可以构造为连续波，但也为超短（近单周期）脉冲。结果从理论上证明了无衍射亚波长束流光学的可行性。该方法将近场亚波长束流光学（例如近场扫描光学显微镜和光谱学）的操作扩展到“不太远”的场区（0.5至约10个波长）。
2003-09-17 physics.optics
Subwavelength effects near a dielectric microcylinder illuminated by a diffraction-free beam
通过线性偏振光束或平面波撞击介质微柱产生光子纳米射流意味着传播波部分转换为倏逝波。这种转换表现在亚波长有效宽度的纳米射流腰部。然而，这种已知的近场效应相对较弱。我们从理论上证明了由两个平面波形成的波束的入射能够实现更强的近场效应：入射光束的深亚波长聚焦和整个圆柱表面及其附近的电场的强烈增强。圆柱附近的倏逝波的主导作用是由散射场的传播空间谐波的相消干涉引起的，入射光束。
2020-09-01 physics.optics
Optical binding via surface plasmon polariton interference
光学结合允许由于形成自洽的光学捕获势而产生机械稳定的纳米颗粒配置。虽然经典的衍射极限阻止实现深亚波长的安排，辅助纳米结构，使定制光学力通过额外的相互作用通道。在这里，一个二聚体配置旁边的金属表面进行了详细的分析和表面等离子体极化激元波的贡献被发现支配的相互作用动力学。结果表明，相互作用的通道，介导的共振表面波，能够实现亚波长稳定的二聚体。此外，表面模式的矢量结构允许两个偶极纳米颗粒之间沿着其偶极矩方向结合，这与真空结合相反，真空结合在垂直于偶极矩极化方向的方向上形成稳定的配置。此外，由于表面等离子体激元相互作用通道的存在，光学束缚刚度提高了一个数量级。这些现象为开发新的灵活的光学操纵器铺平了道路，允许在亚波长尺度上控制纳米粒子轨迹，并为光致各向异性打开了一个机会的空间，即沿着场偏振以及垂直于场偏振的不同周期，粒子在等离子体基片上的组织。
2017-08-18 physics.optics
Quantitative Determination of Enhanced and Suppressed Transmission through Subwavelength Slit Arrays in Silver Films
从相干单模光源通过一系列的亚波长狭缝阵列在银膜中的透射强度的测量，具有不同的阵列间距和狭缝的数量，表现出增强（抑制）多达6（9）的因素时，归一化到一个孤立的狭缝。在对应于lambda_SPP、200da_SPP和300da_SPP的阵列节距处观察到透射强度的显著最小值，其中lambda_SPP是表面等离子体激元（SPP）的波长。将狭缝的数量增加到四个以上不会明显增加每个狭缝的透射强度。这些结果与SPP和入射波之间的干涉模型是一致的，该模型很好地拟合了测量的透射强度分布。
2007-08-15 physics.optics
Two tractable models of non-stationary light scattering by subwavelength particles and their application to Fano resonances
本文介绍了两个易于处理的分析模型来描述亚波长粒子共振光散射的动力学效应。一种是基于时间耦合模理论的推广，另一种是采用正常模方法。我们表明，入射脉冲的包络线的急剧变化可能会引发不寻常的，违反直觉的动态散射与干扰的模式与快速和缓慢的放松。为了展示模型的力量，我们应用它们来解释由$GaP$制成的无限圆柱体的方形包络脉冲的动态光散射，当脉冲载波频率位于Fano共振处的相消干涉附近时。我们观察和解释密集的尖锐尖峰散射截面后面的入射脉冲的前沿和后沿。后者发生在入射脉冲结束时，并通过在先前的散射阶段在粒子中释放的电磁能量来解释。的准确性的模型进行检查，对他们的比较结果的直接数值积分的完整的麦克斯韦方程组，并出现非常高。最后讨论了这些模型的优缺点，以及如何将它们应用于其它类型的动态共振散射。
2021-09-27 physics.optics
Ultrasmall volume Plasmons - yet with complete retardation effects
纳米粒子等离子体激元由于其亚波长的尺寸而被归因于没有波传播的准静态振荡。然而，当位于带隙介质中时（即使在空气中，如果颗粒足够小），颗粒界面充当波镜，引起小的负延迟。后者在通过颗粒内的相应（短）传播进行补偿时基于相长干涉实现了成熟的谐振器。这种在深亚波长区域（模态体积<0.001 kDa ^[3]）的不寻常波干涉显著提高了Q因子，例如，与准静态极限5.5相比，Q因子为50。
2008-10-26 physics.optics
Photonic hook -- a new type of subwavelength self-bending structured light beams: a tutorial review
在过去的2年中，它表明，电磁光束配置可以通过非对称形状（Janus）的电介质粒子传播后弯曲，这增加了一个新的程度的简单性产生的弯曲光束。这种效应被称为“光子钩”（PH），与Airy族光束不同。PH的特点是有史以来报道的电磁波的最小曲率半径，比电磁波的波长小约2倍。光子钩子的本质是波在梯形或复合粒子内部的相速度的色散，导致随后的干涉。
2019-10-20 physics.optics
Optical anapoles in nanophotonics and meta-optics
亚波长光子结构支持的电磁模式干涉是超光学中支持光的亚波长控制的关键概念之一。它推动了全介电米氏共振纳米光子学的整个领域，并在低损耗纳米级光学天线、超表面和元器件方面有许多应用。具体来说，电和环形偶极矩的干涉导致一个非常奇特的，低辐射的光学状态与光学anapole的概念。在这里，我们揭示了物理的多模干涉和多极相互作用的纳米结构与一个有趣的例子的光学anapole。我们回顾了最近出现的领域anapole电动力学阐明其相关性多极纳米光子学，包括直接的实验观察，表现在非线性光学，并迅速扩大应用在纳米天线，有源光子学，和超材料。
2018-10-05 physics.optics
Resonant backward scattering of light by a two-side-open subwavelength metallic slit
分析了TM-偏振光经两侧开口的亚波长金属狭缝后向散射。我们发现，反射系数与波长具有类似法布里-珀罗的依赖关系，这是类似的反常行为的传输报告中的研究[Y。Takakura，Phys. Rev. Lett. \textbf{86}，5601（2001）]。开放的狭缝完全反射了接近共振波长的光。此外，我们表明，入射光和共振后向散射光的干涉在近场衍射区产生的空间局域波的强度是10-10 $^3$倍大于入射波，但一个数量级小于腔内强度。在狭缝入口和出口处的谐振波的振幅和相位不同于法布里-珀罗腔。
2005-08-03 physics.optics
Imaging light scattered by a subwavelength nanofiber, from near field to far field
本文利用荧光扫描探针直接实验研究了悬浮锥形光学透镜周围的光场分布。使用100 nm直径的荧光珠作为场强探针，我们研究了由散射平面波（568 nm波长）的光（400 nm直径）的干扰。我们的扫描荧光近场显微镜映射的光场超过36 $μ$ m $^2$，与$λ/ 5$分辨率，从接触到几微米的表面的生物样品。通过实验与Mie散射理论的比较，我们可以精确地确定发射极-散射极距离和实验漂移。
2018-11-22 physics.optics
Periodic Modulation of Extraordinary Optical Transmission through Subwavelength Hole Arrays using Surrounding Bragg Mirrors
研究了通过由布拉格反射镜包围的亚波长孔阵列的增强光传输，表明反射镜的作用是限制与非凡光传输效应相关的表面等离子体，形成表面谐振腔。总体效果是光透射强度增加超过已经增强的透射的三倍以上，而与布拉格反射镜是在入射光的输入侧还是输出侧无关。布拉格反射镜结构的几何形状控制增强，并且甚至可以将透射减少一半。通过改变这些几何参数，我们能够周期性地调制特定波长的光的传输，与谐振腔中表面等离子体波的传播和干涉一致。FDTD模拟和波传播模型验证了这种效果。
2007-08-09 physics.optics
Interference of surface plasmon polaritions controlled by the phase of incident light
在光学厚金属板的亚波长孔的非寻常光传输中观察到表面等离子体激元（SPP）的干涉图样。结果表明，入射光的相位可以转移到表面等离子体。我们可以通过调制两束入射光之间的相对相位来控制SPP的相消干涉和相长干涉。利用稍有位移的马赫-曾德尔干涉仪，我们还观察到了由亮条纹和暗条纹组成的表面等离子体干涉图样。
2008-06-04 physics.optics
Scattering mechanism in a step-modulated subwavelength metal slit: a multi-mode multi-reflection analysis
本文详细研究了阶跃调制亚波长金属狭缝内的散射/透射特性。我们首先研究了两种结构变化在结结构中的散射。分析了透射系数和反射系数随结构参数的变化规律。在此基础上，提出了一种基于光线理论的多模多次反射模型，以明确地解释阶跃调制狭缝中的传输。该模型的核心部分是多模激发和所有可能模式的散射叠加过程，它代表了界面处发生的干涉和能量传递。我们使用的方法是一种改进的模态展开法（MEM），这是一个更实用和有效的版本相比，以前的一个[Opt. Express 19，10073（2011）]。此外，还将几种常用的方法，即时域有限差分法、散射矩阵法和改进的特征阻抗法与最大熵方法进行了比较，以突出这些方法的精确性。
2011-09-05 physics.optics
Field enhancement of intense laser pulses in a subwavelength plasma aperture
Shaoxing University（绍兴大学）
本研究通过三维粒子模拟证实强激光脉冲在亚波长等离子体孔径中可实现非共振的显著场增强，揭示其能量集中源于入射场与背向散射纵向场的干涉，为极端强度下的等离子体光学器件应用提供了可能。
2025-10-30 physics.optics physics.plasm-ph
Topology of the near field in enhanced transmission through subwavelength apertures
Department of Physics, Universidad Autonoma del Estado de Mexico（墨西哥自治大学物理系）
研究通过亚波长孔隙的增强传输，揭示了近场能量流的拓扑转变与模态场相位特性之间的关系。
2025-12-18 physics.optics
Superradiance of a subwavelength array of independent classical nonlinear emitters
我们提出了一个机制的出现超辐射爆发的亚波长阵列的非线性经典发射器。我们假设发射器通过它们的公共辐射响应场相互作用，并且它们可以具有任意分布的初始相位。我们表明，只有当这种分布是不均匀的，一个非零场的辐射响应出现导致超辐射爆发。虽然这个领域不能同步的发射器，它迫使一个经典的非线性发射器的快速振荡具有长周期的信封。包络线中的相长干涉产生了导致超辐射脉冲的阵列的大偶极矩。超辐射的强度与辐射源的平方成正比，其包络参与波动。
2015-05-20 cond-mat.other physics.optics
Charge oscillation-induced light transmission through subwavelength slits and holes
我们给出了欺骗表面等离子体激元（SSP）与腔共振相结合的具体图像，以阐明通过具有亚波长缝隙或孔的金属薄膜的异常光传输的基本机制。这幅图可以表明金属纳米结构光学器件的一般机制：当光入射在非平面导电表面上时，自由电子不能响应于入射电场均匀地移动，即，它们的运动在粗糙部分处会受到阻碍，从而形成不均匀的电荷分布。振荡电荷/偶极子然后发射光子（类似于振荡电子对x射线的汤姆逊散射），并且光子之间的干涉可能引起异常透射、反射或散射。
2009-03-20 physics.optics physics.pop-ph
Resolving Complex Subwavelength Grating Structures Using Topologically Structured Light
University of Southampton（南安普顿大学）
利用超 oscillatory 光照技术，单次测量可将亚波长光栅特征尺寸分辨率提升至约λ/7，位置偏移多帧测量可降至约λ/10.�，且复杂物体因干涉效应更易被分辨。
2025-09-26 physics.optics
Generation of photon pairs through spontaneous four-wave mixing in subwavelength nonlinear films
研究首次在亚波长氮化硅薄膜中实现自发四波混频（SFWM）产生光子对，验证了双光子量子关联并测定了不同氮含量薄膜的三阶极化率。
2025-05-02 physics.optics quant-ph
Limits for superfocusing with finite evanescent wave amplification
使用负折射率材料的完美透镜和无辐射电磁干扰都通过“放大”通常丢失的倏逝波分量来提供极端的亚波长聚焦。本文提供了可实现的聚焦光斑尺寸、可用放大率和焦距之间的关系。这可以被认为是阿贝衍射极限的一个修订版本的聚焦系统，有倏逝波放大。它在比较各种亚波长聚焦实现中实现的放大以及确定何时使用现有的近场技术（例如从孔径或狭缝的简单衍射）比尝试复杂的超聚焦更好时是有用的。
2011-12-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-intensity wave vortices around subwavelength holes: from ocean tides to nanooptics
本文提出一种新型波涡旋，可在均匀二维平面中任意小的孔洞周围形成，具有高强度边缘约束和亚波长角动量局域化，并在光学近场、声子极化激元场和海洋潮汐波中验证了其存在，为亚波长涡旋应用开辟了新途径。
2025-01-23 physics.ao-ph physics.optics
Lasing action in single subwavelength particles supporting supercavity modes
片上光源是实现全集成光子电路的关键。到目前为止，半导体小型化激光器主要限于几微米量级的尺寸。由于相关的辐射损失，尺寸的进一步减小从根本上是具有挑战性的。虽然使用等离子体金属有助于减少辐射损耗和尺寸，但它们也会引入欧姆损耗，阻碍真正的改进。在这项工作中，我们表明，利用准束缚态的连续，或超腔模式，我们绕过这些基本问题，实现迄今为止最小的纯半导体纳米激光器。这里，纳米激光器结构基于单个半导体纳米柱，其有意地利用两个支持的光学模式（即法布里-珀罗和米氏模式）之间的相消干涉，以获得腔的品质因数的显著增强。我们实验证明了这一概念，并获得了光泵激光作用，在低温下使用砷化镓。最佳的纳米圆柱体尺寸是直径小至500 nm，高度仅为330 nm，激光波长约为825 nm，对应于约0.6的尺寸-波长比。所获得的结果铺平了道路，更小的片上光源的欧姆损失，这可能会发现在未来的光子电路的应用。
2020-03-09 physics.optics
Interferenceless Polarization Splitting through Nanoscale van der Waals Heterostructures
在极端纳米尺度下控制光的偏振的能力长期以来一直是光子学的主要科学和技术目标。在这里，我们预测的现象，偏振分裂通过范德华异质结构的纳米级厚度，如石墨烯六方氮化硼（hBN）异质结构，在红外频率。其基本机制是所设计的异质结构具有有效的相对介电常数，其面内（面外）分量为1（零）;这种异质结构对横向电场（TE）波是透明的，而对横向磁场（TM）波是不透明的，而不依赖于干涉效应。此外，预测的现象是不敏感的入射角。因此，我们的工作表明，范德华异质结构是一个很有前途的纳米级平台，用于光的操纵，如偏振分束器和ε近零材料的设计，以及TM波的超散射的探索，而TE波的零散射从深亚波长纳米结构。
2018-07-19 physics.optics
Quasi-Bound States in the Continuum-Induced Second Harmonic Generation Enhancement in High-$Q$ Triple Dielectric Nanoresonators
Institute for Advanced Study, Nanchang University（南昌大学高等研究院）；School of Education, Nanchang Institute of Science and Technology（南昌理工学院教育学院）；School of Optoelectronic Engineering, Guangdong Polytechnic Normal University（广东技术师范大学光电工程学院）；School of Information Engineering, Nanchang University（南昌大学信息工程学院）；School of Physics and Electronic Science, East China Normal University（华东师范大学物理与电子科学学院）
通过三亚波长电介质谐振器中的破坏性干涉实现高Q共振，提升二次谐波生成效率至6.6%
2025-07-02 physics.optics
Remote lensless focusing of a light beam
利用波动方程的精确解析解，证明了光在渐变折射率介质中通过模式干涉的远距离聚焦。光的强聚焦发生在非常长的距离上，并且由于模式干涉，它随着距离周期性地恢复。强聚焦亚波长光斑通过光波导在长距离上的高效传输伴随着一个恢复期而发生。在离源较远的地方可以观察到尺寸超过常规阿贝衍射极限的超振荡热点。这为在远场无倏逝波的情况下探测光学超分辨信息提供了可能。分析了渐变折射率波导的远场超分辨成像能力。
2015-01-17 physics.optics
Topological-phase effects and path-dependent interference in microwave structures with magnetic-dipolar-mode ferrite particles
在光学中存在不同的方法来实现光子携带非零轨道角动量。这种具有旋转波前的光子称为扭曲光子。在微波中，可以基于具有磁偶极模式（MDM）振荡的小铁氧体颗粒产生扭曲场。最近的研究表明，MDM铁氧体磁盘的电磁能量的微波场的强烈本地化。对于电磁波照射MDM磁盘，这些小的铁氧体样品出现奇异的亚波长区域的时间和空间对称性破缺。MDM盘散射场的特征在于拓扑上独特的功率流涡和螺旋度结构。本文分析了MDM铁氧体圆盘散射微波场的扭曲状态。我们表明，在MDM粒子散射场的结构中，可以清楚地区分旋转的拓扑相位错。特定的长距离的拓扑性质的领域中表现出明确的影响，与两个耦合MDM粒子的路径依赖的干涉。这种双扭曲散射的特征在于拓扑起源的分裂共振态。我们的研究与MDM铁氧体颗粒的微波结构中的拓扑相位效应和路径相关的干扰是基于数值分析和最近开发的解析模型。我们提出了初步的实验结果，旨在支持我们的研究的基本陈述。
2012-04-01 physics.optics
Near-field measurement of modal interference in optical nanofibers for sub-Angstrom radius sensitivity
亚波长尺寸的光学纳米纤维（ONF）将光限制在具有强倏逝场的模式中，该倏逝场可以捕获、探测和操纵附近的量子系统。为了测量倏逝场和传播模式，并优化ONF性能，在制造期间需要表面探针。我们展示了一种非破坏性的测量光在ONFs中的传播通过采样的本地倏逝场与微光纤。这种方法揭示了所有传播模式的行为，并且由于圆柱形波导中的模式拍长强烈依赖于半径，同时提供了对ONF半径的灵敏度。我们表明，我们测量的空间频率提供了一个地图的平均ONF半径（超过600微米的窗口）沿10毫米ONF腰部与40皮米分辨率和高信噪比。测量结果与扫描电子显微镜（SEM）一致，在SEM仪器分辨率范围内。这种快速方法不受偏振、固有双折射、机械振动、散射光的影响，并且提供了一组约束以防止测量中的系统误差
2016-10-06 physics.optics
Interscale Mixing Microscopy: far field imaging beyond the diffraction limit
我们提出了一个分析描述和实验实现的尺度间混合显微镜，基于衍射的成像技术，能够检测波长/10的物体在远场测量相干和非相干宽带光。该方法的目的是基于物体和有限衍射光栅产生的干涉的远场测量来恢复由亚波长物体衍射的光的空间光谱。分析多个衍射级的单个测量通常足以确定物体的参数。所提出的形式主义打开了大门，在远场的纳米级物体的光谱。
2016-04-18 physics.optics
Experimental demonstration of linear and spinning Janus dipoles for polarisation and wavelength selective near-field coupling
由纳米物体散射的电磁场包含广泛的波矢量，并且可以有效地耦合到波导模式。从亚波长电介质和等离子体纳米粒子的散射的主要贡献是由电和磁偶极响应。在这里，我们实验证明频谱和相位选择性激励的Janus偶极子，源与电和磁偶极子振荡的相位，以控制近场干扰和定向耦合到波导。我们表明，通过控制偶极激发的偏振态和激发波长来调整它们的相对贡献，方向性和耦合强度可以完全调谐。此外，我们介绍了一种新的旋转Janus偶极子具有圆柱对称的近场和远场，这导致无论是全向耦合或非耦合。在纳米光子学和量子光学的许多应用中，需要通过源的偏振分量之间的快速且鲁棒的近场干涉来控制导光波的传播。
2019-01-22 physics.optics
Van der Waals phonon polariton microstructures for configurable infrared electromagnetic field localizations
支持声子极化激元的极性范德华（vdW）晶体最近引起了人们的广泛关注，因为它们可以将红外和太赫兹（THz）光限制在深亚波长尺寸，从而允许在纳米级引导和操纵光。这些晶体在器件中的实际应用强烈依赖于其空间局部电磁场分布的确定性工程，这仍然具有挑战性。这项研究表明，极化激元干涉可以通过将vdW晶体α-MoO 3图案化为支持高度面内各向异性声子极化激元的微结构来增强和定制。极化激元面内等距曲线相对于微结构边缘的取向是控制极化激元干涉的关键参数，通过使微结构尺寸和形状以及激发频率能够调谐来呈现红外电磁场局部化的配置。因此，我们的研究提出了一个有效的理论基础工程红外线流动的平面光子器件。
2021-04-01 physics.app-ph physics.optics
Multipolar nonlinear nanophotonics
非线性纳米光子学是一个快速发展的领域，在非线性纳米天线、光源、纳米激光器、传感器和超快微型元器件的设计中具有许多有用的应用。共振光子纳米结构中局部电磁场的严格限制可以增强非线性光学效应，从而为光的亚波长控制提供了多方面的机会。为了实现所需的功能，必须灵活控制纳米结构的近场和远场特性。因此，模态和多极分析被广泛用于工程非线性散射共振纳米级元件，特别是用于增强近场相互作用，剪裁远场多极干涉，和优化的辐射方向性。在这里，我们回顾了最近出现的研究领域的最新进展，从金属结构表现出局部等离子体共振混合金属介电和全电纳米结构驱动的米氏型多极共振和光致磁响应。
2016-09-07 physics.optics
Incident-Angle Dependence of Electromagnetic Wave Transmission through a Nano-hole in a Thin Plasmonic Semiconductor Layer
这项工作的重点是入射的电磁波在其传输通过一个薄的半导体等离子体层中的亚波长纳米孔的入射角的作用。充分详细的计算和结果显示为$ p$ -和$s$ -偏振的入射波的各种入射角在近，中，远区的透射辐射。我们的并矢格林函数公式包括（1）直接通过$ 2D $等离子体层传输的电磁场与（2）从纳米孔发出的辐射叠加。干涉条纹由于这种叠加明确显示。基于积分方程的制定，这种并矢格林函数的方法不涉及任何呼吁金属边界条件。它确实结合了半导体层的$ 2D $等离子体激元的作用，其由于其横向波数依赖性而被涂抹。我们发现，干涉条纹，这是聚集在纳米孔附近，平坦化到一个统一的水平，直接通过片材单独在大的距离从纳米孔的传输。此外，随着入射角增加，穿过纳米孔的相对大的中心透射最大值的轴跟随它，伴随着大的中心透射最大值前方的干涉条纹最大值的空间压缩，以及其后方的条纹最大值的空间变薄。
2015-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Heralded Free-Electron Writing of the Most Subradiant State in an Atomic Array
School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）；Department of Physics, Friedrich-Alexander University (FAU) Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学物理系）；Wuhan Institute of Quantum Technology（武汉量子技术研究院）
该研究提出用自由电子作为量子写入器，通过匹配波矢与包络，可高保真制备原子阵列的最亚辐射态，还能激发平行原子链的强亚辐射反对称态。
2026-08-05 physics.optics quant-ph
Photonic nanojets as emergent free-space power flux funnels
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）
本文提出了一种简化模型，揭示了光子纳焦耳的形成机制，并提出了新的设计原理用于纳焦耳辅助成像和亚波长场定位。
2026-03-11 physics.optics
From Non-scattering to Super-scattering with the Topology of Light and Matter
该研究利用入射光拓扑与全介电超原子结构，在同一平台实现混合 anapole 无散射态与超散射态及其切换。
2023-04-20 physics.optics
All-dielectric resonant meta-optics goes active
全介质共振纳米光子学是一个快速发展的研究领域，其特殊的应用潜力，低损耗纳米元器件驱动。共振光子纳米结构中局部电磁场和干涉的严格限制可以增强许多光学效应，从而为光-物质相互作用的亚波长控制提供了新的机会。有源发光纳米级结构特别令人感兴趣，因为它们为新型光源和纳米激光器提供了独特的机会。在这里，我们回顾了最近出现的和快速增长的领域的有源介电共振纳米光子学的最新进展，使偶极和多极米氏型共振。更具体地说，我们讨论了如何采用介电纳米结构的共振控制发射量子点，二维过渡金属dichalcogenides，和卤化物钙钛矿。我们还预见了有源全介电共振纳米结构的各种未来研究方向和应用，包括但不限于拓扑鲁棒系统中的激光，电偶极子极限之外的光-物质相互作用，发光表面和可调谐有源元器件。
2018-10-25 physics.optics
Unconventional localization of light with Mie-tronics
Singapore University of Technology and Design, Singapore（新加坡科技设计大学）；Eindhoven University of Technology, The Netherlands（荷兰埃因霍温理工大学）；Australian National University, Australia（澳大利亚国立大学）
针对光局域化的传统实现局限，提出利用Mie-tronics通过谐振杂化、对称性破缺增强散射及莫尔结构扭转耦合的方法，突破传统限制提升亚波长系统的光波局域调控能力。
2025-11-18 physics.optics
Gate tunable light-matter interaction in natural biaxial hyperbolic van der Waals heterostructures
最近在范德华晶体（如$α$ $_3$）中发现的天然双轴双曲性，由于其深亚波长声子极化激元，为中红外纳米光子学开辟了新的途径。然而，一个重大的挑战是这些双曲声子极化激元缺乏主动可调谐性。在这项工作中，我们研究了石墨烯和$α$ $_3$的异质结构，通过静电门控在中红外光谱区主动可调谐的混合等离子体声子极化激元模式。我们观察到一个独特的传播方向相关的石墨烯等离激元与双曲声子极化激元的石墨烯化学势的实验可行的值杂交。我们进一步报告了可调谷量子干涉在这个系统中的应用，由于这些混合模式的形成，具有较宽的工作带宽。这项工作提出了一种无光刻的替代方案，使用亚波长厚的自然双轴双曲材料进行主动可调谐的各向异性自发发射增强。
2022-01-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Perspective on real-space nanophotonic field manipulation using non-perturbative light-matter coupling
在纳米工程光子结构中实现大值的光-物质耦合可以导致多个光子共振，从而有助于相同混合极化激元模式的最终特性。我们开发了一个通用的理论，描述多模光物质耦合系统的降维，我们探索他们的新现象，验证我们的理论对数值电磁模拟的预测。一方面，我们讨论了与极化激元的多模性质有关的光谱特征。另一方面，我们展示了不同光子共振之间的干涉如何修改与每个极化激元模式相关的电磁场的实空间形状。我们认为，工程纳米光子谐振器的可能性，以最大限度地提高多模混合，并通过施加的外部场改变极化激元模式，可以允许动态实空间剪裁的亚波长电磁场。
2022-07-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
'Plasmonics' in free space: observation of giant wavevectors, vortices and energy backflow in superoscillatory optical fields
渐逝光可以通过等离子体纳米颗粒或锥体中的共振吸收或通过穿过纳米孔的透射而在纳米尺度处被定位。然而，传统的透镜不能聚焦超过波长λ的一半的自由空间光。然而，多波的精确干涉可以在自由空间中形成任意小尺寸的热点，称为超振荡。在这里，我们报告了一种新型的集成超材料干涉测量，允许第一次映射的领域与深亚波长分辨率~ λ/100。它揭示了超振荡热点附近的电磁场具有许多类似于共振等离子体纳米粒子或纳米孔附近的特征：热点被纳米级相位奇点（尺寸约λ/50）和波相位变化比驻波快十倍以上的区域包围。这些具有高局部波矢的区域被钉扎到相位涡旋和能量回流区（尺寸约λ/20），这有助于使主焦斑尺寸收紧超过阿贝-瑞利极限。我们的观察揭示了倏逝波的等离子体纳米聚焦和自由空间波的超振荡纳米聚焦之间的相似性，并证明了超振荡和超聚焦之间的基本联系，为纳米尺度计量和成像提供了新的机会。
2018-05-30 physics.optics
Imaginary Gauge Fields for One-Way Transparency and Absorption in a Passive Metasurface
New Cornerstone Science Laboratory, Department of Physics, University of Hong Kong（香港大学新cornerstone科学实验室）；School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology（华南理工大学物理与光电学院）；School of Engineering, University of Birmingham（伯明翰大学工程学院）；State Key Laboratory of Optical Quantum Materials, University of Hong Kong（香港大学光学量子材料国家重点实验室）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Materials Innovation Institute for Life Sciences and Energy (MILES), HKU-SIRI, Shenzhen（深圳港大-深港研究院生命科学与能源材料创新研究所）；Department of Electrical & Electronic Engineering, University of Hong Kong（香港大学电子电气工程系）
该研究利用虚人工规范场，通过旋磁元件与亚波长金属谐振器合成磁电响应，实现偏振无关超表面，达成单向透射超80%、反向吸收超80%的非互易性能，为无源非互易器件提供新途径。
2026-08-18 physics.optics
Polarization Singularities in Light Scattering by Small Particles
利用全波数值模拟和解析多极展开，我们研究了亚波长粒子光散射中出现的实空间偏振奇异性的性质。我们考虑了由电介质或理想电导体材料制成的球形和圆环形粒子。我们确定了近场和远场区域的拓扑指数和电场极化奇点的轨迹。在远场区域，总共有四个奇点被确定，它们的偏振拓扑指数之和是2，独立于粒子的几何形状。在近场区域，偏振奇异性强烈地依赖于粒子的形状和入射光的偏振，并且由于场的非横向性质，它们的折射率和不再受庞加莱-霍普夫定理的支配。从近场到远场，C线的偏振拓扑指数会发生符号翻转。奇点的远场性质可以很好地解释激发多极子的干涉，但它们的近场性质可以强烈地影响由多极展开没有捕获的倏逝场。我们的工作揭示了粒子的几何性质与其散射场的偏振奇异性之间的重要关系。结果可以应用于操纵纳米光子系统中的偏振奇异性，并可能在光学传感中产生新的应用。
2021-01-29 physics.optics
Far-Field Tunable Nano-focusing Based on Metallic Slits Surrounded with Nonlinear-Variant Widths and Linear-Variant Depths of Circular Dielectric Grating
在本论文中，我们利用圆光栅的线性变化深度和非线性变化宽度，设计了一种新的可调谐纳米聚焦透镜，以应用于远场的实际应用。亚波长金属结构发射的柱面等离子体激元的相长干涉可以形成亚衍射极限聚焦，通过对圆光栅的槽深和槽宽进行跟踪配置，可以调节该结构的焦距。数值计算结果表明，该透镜的聚焦点位移范围远大于其他等离子体透镜，并且表面等离子体耦合圆光栅的非线性变宽和线性变深可以调制出射光的相对相位。仿真结果表明，不同的发射光相对相位导致不同的焦距。首次发现了圆光栅深度线性变化和宽度非线性变化时的一个独特现象，即凹槽深度和宽度的正变化和负变化会导致相对相位和焦距的变化趋势不同。这些结果为等离子体透镜在高密度光存储、纳米光刻、超分辨率光学显微成像、光阱和传感中的应用铺平了道路。
2013-01-11 physics.optics
Interaction of laser-cooled $^{87}$Rb atoms with higher order modes of an optical nanofiber
光学纳米纤维用于将光限制在亚波长区域，并且是使用冷中性原子开发基于光纤的量子网络的非常有前途的工具。迄今为止，对纳米纤维附近原子的实验研究主要集中在基本纤维模式相互作用上。在这项工作中，我们展示了集成的少模光学纳米纤维到磁光阱的$^{87}$ Rb原子。纳米纤维，具有$\sim$ 700 nm的腰部直径，支持基本和第一组高阶模式，并用于原子荧光和吸收研究。通常，与基模相比，在高阶光纤模式中传播的光在腰部周围具有更大的倏逝场扩展。通过利用这种行为，我们证明了从以纳米纤维腰部为中心的冷原子云发射的荧光光子的检测信号是更大的（$\sim$ 6倍）时，高阶导模被认为是相比于基本模式。还观察到了激光冷却原子对共振高阶模探测光的吸收。这些进展应有助于实现原子捕获计划的基础上高阶模干涉。
2014-11-25 physics.atom-ph physics.optics
Eliminating Reflections in Waveguide Bends Using a Metagrating-Inspired Semianalytical Methodology
我们提出了一种半解析的方法来获得完美的传输通过突变的H-平面弯曲的单模矩形波导使用一个单一的被动极化元件（散射体）。基本的分析和综合方案的灵感来自于快速增长的研究metagratings，通常用于操纵波的轨迹在自由空间。这些稀疏配置的亚波长极化粒子（元原子）的设计通过仔细剪裁元件间的近场和远场相互作用，依赖于分析模型，以解决所需的元原子分布和几何形状，以促进所需的干涉图案时，由入射波激发。利用这些metagrating的设计概念，我们开发了一个模态形式主义，用于获得一个集合的位置内的弯曲结，其中一个无源散射体可以被放置为零的回波损耗。随后，我们提出了两种不同的形状的散射体和讨论，对于他们中的每一个，他们的几何特征可以检索的方式。通过全波仿真验证，这种通用且高效的方法可用于消除各种弯曲配置中的反射损耗，这些弯曲配置通常用于天线馈电和电力传输的复杂波导系统。此外，这些结果表明的有用性和潜力的metagrating设计概念的各种应用，超越自由空间光束操纵。
2022-04-24 physics.app-ph physics.optics
Local field topology behind light localization and metamaterial topological transitions
我们重新审视的机制，在表面等离子体激元（SPP）模式的光的亚波长空间定位调查在SPP频率的光功率流的本地和全球的功能。对瞬时坡印廷矢量的仔细检查揭示了在金属-电介质界面处形成的光学涡旋-循环功率流的局部区域。因此，光能通过金属和电介质之间的亚波长厚的“传送带”循环，在那里它产生高密度的光学状态（DOS），紧密的光能局域化和与SPP波相关的低群速度。金属-电介质-金属波导中成键和反键SPP模式的形成也可以方便地用两个金属界面之间局部功率流涡旋的不同空间布置来解释。最后，我们研究了由多个金属和电介质薄膜组成的超材料中全局拓扑转变的潜在机制，即，过渡的等频面从椭球到双曲面，这是不伴随着打破晶格对称性。我们的分析表明，这种全球性的拓扑转变是由动态的局部重新安排的局部拓扑特征的光学干涉场，如旋涡和鞍点，重新配置全球光学功率流内的超材料。这些对等离子体光局域化和DOS操纵的新见解不仅有助于解释SPP波的众所周知的性质，而且还为各种实际应用的等离子体元件和材料的设计提供了有用的指导方针。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
