Shaping the spectrum of terahertz photoconductive antenna by frequency-dependent impedance modulation
在本文中，我们报告了一种方法来塑造太赫兹脉冲产生的光谱光导天线（PCA）的频率相关的阻抗调制。我们介绍了一个理论模型，描述太赫兹脉冲产生的PCA和占的光电导体和天线的阻抗。为了展示频率相关的阻抗调制对太赫兹脉冲产生的频谱的影响，我们应用该模型来模拟具有对数螺旋拓扑结构的宽带PCA。最后，我们制作了两种不同的对数螺旋光子晶体，并利用太赫兹脉冲光谱对其进行了实验表征。观察到的结果表明，理论模型和实验之间的良好的协议，证明了一个潜在的形成太赫兹脉冲产生的频谱PCA调制的频率相关的阻抗。这种方法使得优化PCA性能成为可能，从而适应THz科学和技术的基础和应用分支中的THz脉冲光谱和成像的需求。
2018-07-10 physics.app-ph physics.optics
Broadband Energy Harvesting Using a Metamaterial Resonator Embedded With Non-Foster Impedance Circuitry
射频识别（RFID）和植入式生物医学设备需要使用非常低轮廓的天线进行高效的功率和数据传输。我们提出了一种低剖面电小天线的近场无线电源和数据遥测采用超材料裂环谐振器（SRR）天线。SRR可以被设计为在从RF到可见光的宽频率上操作。然而，它们固有地是窄带的，使得它们对相对于外部发射天线的组件失配敏感。在这里，我们提出了一个非福斯特阻抗电路嵌入到超材料SRR结构，赋予共轭负复阻抗这个谐振器天线，从而增加了有效带宽，从而克服了有效的信号耦合的基本限制。我们证明了这一概念，通过广泛的数值模拟和原型系统在板级使用离散现成的组件和印刷电路SRR天线在500 MHz。我们表明，SRR接收天线和外部发射环路天线之间的功率传输被加宽了近400 MHz，这对应于非福斯特电路激活前后Δf/fC从0.49增加到1.65。
2014-11-01 physics.ins-det physics.optics
Controlling the Coupling Strengths in Nanophotonic Networks using Modified Yagi-Uda Nanoplasmonic Antennas
Lund University（隆德大学）
该研究提出用改进型八木-宇田纳米等离子体天线结合III-V族纳米线，构建可灵活调控节点间耦合权重的紧凑型纳米光子网络，可用于实现复杂连接的神经网络。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall 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
Q factors for antennas in dispersive media
存储的能量和Q因子用于量化小型天线的性能。准确和有效地评估存储的能量对于电流优化和相关的物理边界也是必不可少的。这里，它表明，输入阻抗和存储的能量的频率导数可以从电场积分方程的频率导数确定。微分输入阻抗和存储能量的表达式通过在二次形式中使用转置和厄米转置而不同。二次型还提供了相应Q因子的简单单频公式。该表达式进一步推广到集成在时间色散介质中的天线。数值例子比较不同的Q-因子的偶极子和环形天线在导电，德拜，洛伦兹，和Drude介质。计算出的Q因子也验证了从存储的能量在Brune合成电路模型中获得的Q因子。
2014-12-28 physics.optics
Split ring resonator resonance assisted terahertz antennas
我们报告的低阻抗宽带天线的新架构的计算发展，有效地检测太赫兹（THz）频率波束。所设想的裂环谐振器谐振辅助（SRR RA）天线基于电容和电感方案，分别利用200欧姆和400欧姆阻抗。此外，通过改变所利用的几何结构中的耦合参数，阻抗是可调谐的，从而允许与检测器电路更好地匹配以实现最大功率提取。我们的模拟结果已经通过假设1.5太赫兹的工作频率。
2017-09-27 physics.ins-det physics.optics
Using thermo-optical nonlinearity to robustly separate absorption and radiation losses in nanophotonic resonators
低损耗纳米光子谐振器由于其集中光能的能力而被广泛应用于基础科学和应用中。谐振器工程的关键是，总固有损耗很容易通过光谱学确定，但是，定量分离吸收和辐射损耗是具有挑战性的。虽然在小模体积内由吸收产生的集中热导致通常不想要的热光效应，但是它们可以提供用于量化吸收的方式。在这里，我们提出并实验证明了一种技术，用于分离的损失机制，仅使用线性光谱测量的高置信度。我们使用光学测量的谐振器热时间常数，实验连接容易计算的热容的热阻，需要计算从温度变化的吸收功率。我们报告的吸收，辐射和耦合损耗的十个回音壁模式的三个不同的径向订单的硅微盘。相似的吸收损耗率被发现为所有的模式，尽管由于广泛不同的辐射损耗的总耗散率的数量级的差异。测量多种模式的辐射损耗可以区分辐射损耗的两个主要组成部分，即散射和泄漏。全光表征技术适用于任何受热光效应影响的纳米光子谐振器。
2021-02-19 physics.optics
A Flat Dual-Polarized Millimeter-Wave Luneburg Lens Antenna Using Transformation Optics with Reduced Anisotropy and Impedance Mismatch
本研究基于变换光学设计了Ka波段低各向异性、阻抗匹配优化的平面双极化毫米波龙伯透镜天线，搭配超表面相控阵馈源，兼具高增益、宽频带、大扫描角等优势，适用于B5G与雷达感知的机载系统。
2024-05-20 cs.SY eess.SY physics.app-ph
Relations between near-field enhancements and Purcell factors in hybrid nanostructures of plasmonic antennas and dielectric cavities
本文理论揭示了混合等离子体-介质纳米结构中近场增强与珀塞尔因子并非完全正相关，消光截面是决定珀塞尔因子的关键因素，并给出了耦合系统珀塞尔因子的预测方法与极限。
2024-01-15 physics.optics
Optical emission near a high-impedance mirror
固态光发射器依赖于具有高片电导率的金属接触来进行有效的电荷注入。不幸的是，这种接触也支持表面等离子体激元（SPP）激发，其将光能耗散到金属中并限制外部量子效率。在这里，受射频（RF）高阻抗表面的概念及其在共形天线中的使用的启发，我们说明了电极如何被纳米图案化，以同时在光频率下提供高DC电导率和高阻抗。这样的电极不支持整个可见光谱的SPP，并且极大地抑制耗散损耗，同时促进期望的朗伯发射轮廓。我们通过研究沉积在电极上的染料发射层的发射增强和光致发光寿命来验证这一概念。
2017-08-03 physics.optics
Beam steering and impedance matching of plasmonic horn nanoantennas
在本文中，我们研究了一个金属衬底上的等离子体喇叭纳米天线。喇叭形纳米天线结构由两端张开的双线传输线（TWTL）组成。我们分析了基板厚度对纳米天线辐射方向图的影响，并在很宽的仰角范围内演示了波束转向。此外，我们分析了接地层对天线和行波传输线之间的阻抗匹配的影响，并观察到接地层增加了进入波导的背反射。为了减少反射，我们开发了一个传输线模型，设计了一个阻抗匹配部分，导致99.75%的功率传输到纳米天线。
2016-10-26 physics.optics
Surface enhanced Raman spectroscopy using a single mode nanophotonic-plasmonic platform
表面增强拉曼光谱（SERS）是用于增强拉曼信号的成熟技术。最近，光子集成电路已被用于作为基于激发和收集的显微镜的替代方案，以探测来自外部金属纳米颗粒的SERS信号。然而，为了开发定量的芯片上SERS传感器，需要集成专用的纳米等离子体天线和波导。在这里，我们通过首次展示从集成的蝴蝶结纳米天线产生SERS信号来弥合这一差距，该信号由单模波导激发和收集，并严格量化增强过程。与自由空间拉曼散射相比，由4-硝基硫酚涂层的蝴蝶结天线产生的引导拉曼功率显示出8 x 10^6的增强。一个很好的对应关系，得到理论预测和观察到的绝对拉曼功率之间。这项工作为完全集成的芯片实验室系统铺平了道路，其中单模SERS探针可以与其他光子，流体或生物功能相结合。
2015-08-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological nanophotonics for photoluminescence control
稀土掺杂纳米晶体是新兴的光源，用于纳米技术中的许多应用，这是由人类利用化学和材料科学控制其各种光学性质的能力实现的。然而，一个重要的光学问题-光致发光的偏振-仍然在很大程度上不受化学方法的控制。光致发光偏振的控制可以通过将发射器耦合到谐振纳米结构如光学天线和超颖表面来获得。然而，所产生的偏振通常对发射器的位置无序敏感，这是难以减轻的。近年来，人们在拓扑光子学的框架内研究了一类新的无序免疫光学系统。在这里，我们探索无序的Mie共振纳米粒子的光致发光的偏振控制拓扑阵列的纳米晶体。我们展示了由介电共振器之字形阵列支持的光子拓扑边缘态所控制的稀土掺杂纳米晶体的偏振发射。我们通过比较耦合到拓扑平凡和非平凡的纳米谐振器阵列的纳米粒子的发射，验证了偏振光致发光的拓扑起源。
2020-09-11 physics.optics
Enhancement of Terahertz Photoconductive Antennas and Photomixers Operation by Optical Nanoantennas
光电导天线和光电混合器是非常有前途的太赫兹辐射源，广泛用于生物物体的光谱学、表征和成像、深空研究、表面扫描和潜在危险物质的检测。这些天线结构紧凑，可以在室温下产生超宽带脉冲和可调谐连续波太赫兹信号，而不需要高功率光源。然而，这样的天线相应地具有相对低的飞秒激光脉冲或两个接近的泵浦波长（光混合器）到脉冲和连续太赫兹辐射的能量转换效率。最近，已经提出了一种解决这个问题的方法，其涉及应用于太赫兹光电导天线和光混合器的纳米光子学的已知方法。该方法包括使用光学纳米天线来提高天线间隙中的泵浦激光辐射吸收的效率，减少光激发载流子的寿命，以及提高天线热效率。这篇评论的目的是系统化的所有研究人员在这一有前途的领域的混合光太赫兹光电导天线和光混频器。
2016-07-25 physics.optics
A Compact Ultra-Wideband Circularly Polarized Antenna Based on Miniaturized Phase Shifter
提出一种由正交超宽带Vivaldi天线与小型化90°移相器构成的紧凑圆极化天线，实现0.32–1.2 GHz阻抗带宽，且仿真与实测吻合。
2025-10-18 physics.app-ph physics.optics
Deterministic spatio-temporal control of nano-optical fields in optical antennas and nano transmission lines
我们表明，脉冲整形技术可以应用于定制的超快时间响应的强烈限制和增强的光学近场的谐振光学天线（ROA）的馈电间隙。使用有限差分时域（FDTD）模拟，然后进行傅里叶变换，我们得到的纳米结构在频域中的脉冲响应，这允许获得其时间响应任何任意脉冲形状。我们应用该方法来实现确定性的最佳时间场压缩ROA的对称性降低，并在两线传输线连接到一个对称的偶极天线。这里所描述的方法将是重要的实验，涉及相干控制场的传播在纳米光子结构和光诱导过程中的纳米尺度的体积。
2008-07-30 physics.optics
On the Emission Pattern of Nanoscopic Emitters in Planar Anisotropic Matrix and Nanoantenna Structures
嵌入在晶体基质中的单个纳米级发射体已经成为新兴的纳米光子和量子技术的宝贵资源。基质的一般各向异性性质强烈影响量子发射体的发射性质，特别是当基质组装成纳米光子结构时。我们报告严格的分析和工程的自发发射从单发射器耦合到纳米天线和平面各向异性天线结构。通过发展一种方便的理论方法和有效的数值实现，我们表明，精确的各向异性模型在预测许多重要系统的发射模式中是必不可少的，例如固态基质中的单分子，二维材料中的孤立缺陷等。我们举例说明了材料各向异性和几何各向异性对耦合到平面天线和纳米天线结构的发射器的放大效应。我们表明，通过适当的各向异性设计，可以同时实现发射速率的强烈增强和来自单个发射器的近准直光束。
2018-11-22 physics.optics
Near-field imaging of plasmonic nanopatch antennas with integrated semiconductor quantum dots
在过去的十年中，包含数百皮米到几纳米厚的介电间隙的等离子体纳米贴片天线引起了越来越多的关注，因为它们将电磁场限制在严重的亚衍射限制体积内。对限制在这些等离子体腔中的激子和色心的光学性质的实质性控制已经用远场光学光谱法证明，但是近场光学光谱法对于改善对纳米级等离子体-发射体相互作用的理解是必不可少的。在这里，我们的特点与阴极发光显微镜孤立的纳米贴片天线的强度和相位分辨等离子体响应。此外，我们探讨耦合等离子激元异质结构的光学和电子束光谱之间的区别，以确定未来的纳米级表征和控制的混合纳米光子结构的限制和机会。虽然我们在时间分辨光致发光光谱中观察到大量的Purcell增强，但在混合纳米光子结构的阴极发光光谱中观察到可忽略的Purcell增强。电子束和激光激发的测得的Purcell增强的实质性差异可以理解为这些互补实验的不同选择规则的结果。这些结果为纳米贴片天线中的近场等离子激元-激子相互作用提供了一个全新的理解，这对无数新兴的量子光子器件至关重要。
2021-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical antennas driven by quantum tunneling: a key issues review
类似于无线电和微波天线，光学纳米天线是接收和发射光频率辐射的设备。直到最近，电驱动光学天线的实现是纳米光子学中的一个突出挑战。在这篇综述中，我们讨论和分析最近的报告中，量子隧穿，特别是非弹性电子隧穿，是利用作为一种手段，将电能转化为光子，介导的光学天线。为了帮助这种分析，我们介绍了光学天线和非弹性电子隧穿的基本原理。我们的讨论侧重于该领域的最新进展以及未来的方向和机会。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Extreme Beam-forming with Impedance Metasurfaces Featuring Embedded Sources and Auxiliary Surface Wave Optimization
我们提出了端到端的设计紧凑的无源和无损元表面（MTS）天线与集成的饲料。完整的低剖面系统由一个单层电抗性阻抗MTS组成，MTS印刷在接地的电介质基板上，并由嵌入基板内部的源馈电。建立了基于体积-表面积分方程的器件模型，为器件性能的快速优化提供了依据。优化的设计利用由阻抗MTS支持的定制辅助表面波来跨其孔径分布局部源功率。这有助于实现极端场变换，如广角波束形成或共享孔径波束形成，孔径效率接近100%。该程序还允许任意波束成形与完整的主波束和旁瓣控制。我们还得到了几个可行性相关的约束，这可以显着提高功率效率，以及MTS天线的带宽时，他们在实践中实施。全波数值模拟证实了所提出的方法的有效性，以及极端场的综合设计转换能力。
2021-12-23 physics.app-ph physics.optics
A New Approach to Frequency Independent Radiating Systems: Conformal Edge Antennas
共形技术，麦克斯韦电动力学的协方差的基础上，在四个时空维度的全共形群下，讨论了与频率无关的天线的恒定输入阻抗特性。特别是，我们表明，通过应用适当的共形变换，现有的自互补平面结构，如对数螺旋，恒定输入阻抗特性得到了显着改善，特别是在低频域，它通常会失败，由于涉及的大波长。保角变换的效果是将无限带到有限距离，并且在某种程度上，将原本无限的结构限制在紧凑的区域中。该过程能够执行更智能的截断，目的是捕获切割中留下的一些属性，并设计出在整个操作范围内具有更可控的输入阻抗值的现实超宽带天线。由于这里开发的工具在弯曲流形的微分几何中找到了根源，因此它们非常通用，也适用于处理任意形状，曲率和大小的3D天线，以及其他系统，其中截断效应在定义它们的物理特性中起着至关重要的作用。
2017-09-22 gr-qc physics.class-ph physics.optics
Determination of electric field, magnetic field, and electric current distributions of infrared optical antennas: A nano-optical vector network analyzer
除了电场E（r）之外，相关的磁场H（r）和电流密度J（r）表征任何电磁设备，从而提供对天线耦合和互阻抗的洞察。我们演示了在干涉零差散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）中实现的用于获得E（r）、H（r）和J（r）的射频矢量网络分析仪的光学模拟。该方法是普遍适用的，并证明了在中红外线的线性耦合偶极天线的情况下。具有纳米空间分辨率和全相位和振幅信息的底层3D矢量电近场分布E（r）的确定通过相对于通过聚焦离子束铣削和纳米CVD制造的E-平行和E-垂直具有选择性的探针尖端的设计来实现。
2010-05-31 physics.optics
Collectively Driven Optical Nanoantennas
光学纳米天线，即，将局部光或波导模式转换成自由传播场以及将自由传播场转换成局部光或波导模式的元件是现代纳米光子学的重要组件。光学天线已经被证明会引起Dicke超辐射效应，即，量子源的集体自发发射。然而，相干激励对天线性能的影响，如方向性，效率和Purcell效应，仍然是大多未被探索。在此，使用由量子模型支持的全波数值模拟，我们揭示了相干激发允许控制天线多极子，按需激发非辐射状态，增强方向性并提高天线辐射效率。这种集体激发对应于量子图像中具有非零偶极矩的状态，其中量子相位被很好地定义。这项工作的结果带来了另一个自由度-量子发射器系综的集体相位-来控制光学纳米天线，因此，为使用集体激发用于具有优异性能的纳米光子器件铺平了道路。为了使讨论与频率范围无关，我们考虑全介质设计并使用无量纲单位。
2020-11-22 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Macroscopic Magneto-Chiroptical Metasurfaces
与分子系统相比，纳米光子手性天线表现出数量级更高的圆二色性（CD）。在纳米水平上合并磁性和结构手性可以有效地控制二向色性响应，为有源纳米光子器件和磁手性带来令人兴奋的新前景。在这里，我们设计了宏观尺度的等离子体和铁磁螺旋天线的对映体磁光子超颖表面。混合的2D和3D手性纳米天线诱导大的CD响应，其中我们确定互惠和非互惠的贡献。这些超颖表面在很宽的光谱范围内同时具有手旋光和磁光响应，为在纳米尺度上研究磁手征提供了一个有吸引力的平台。进一步探索这种类型的磁光子超颖表面允许实现高灵敏度的手性传感器，并提示与偏振光操作的新型宏观光学器件的设计。
2021-03-23 physics.app-ph physics.optics
Advanced Superdirective Antennas
Florida International University（佛罗里达国际大学）
本文研究了超directive天线的设计与实现，探讨了其在不同频段的应用及面临的挑战，提出通过低损耗材料和时间变化加载等方法优化性能。
2026-02-04 physics.app-ph physics.optics
Dielectric microsphere coupled to a plasmonic nanowire: A self-assembled hybrid optical antenna
混合介观结构可以将介电光学共振与等离子体激元极化激元结合起来，在芯片级纳米光通信和传感中具有重要意义。这项实验研究展示了如何将荧光微球耦合到银纳米线上，作为远程激发的光学天线。为了实现这种结构，自组装方法被用来耦合荧光二氧化硅微球到一个单一的银纳米线。通过在纳米线的一端激发传播的表面等离子体激元，实现了微球的斯托克斯位移回音壁模式（WGM）的远程激发。使用傅立叶平面光学显微镜研究了WGM介导的荧光发射，并对天线的极向和方位发射角进行了量化。有趣的是，银纳米线的厚度被证明有直接的分支上的角发射模式，从而提供了一个设计参数来调谐天线特性。此外，通过采用三维数值模拟，电近场的微球和纳米线之间的间隙结映射，和纳米线耦合到微球的模式被识别。这项工作提供了一种自组装的光学天线，结合了介电光学共振与传播等离子体激元，并可以利用在混合非线性纳米光子学和单分子遥感。
2019-10-09 physics.optics
A High Responsivity Broadband Photodetector Based on a WSe2 NiO Nanowire Heterostructure with Engineered Nanophotonic Enhancement
BITS Pilani, Hyderabad Campus（印度理工学院比拉尼分校海德拉巴校区）；ITMO University（伊托莫大学）；Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学先进应用物理与技术中心）；Ioffe Institute（约费研究所）
本研究通过集成单层p型WSe₂与电纺p型NiO纳米线构建2D-1D异质结构光电探测器，利用纳米光子场限制机制实现350-780 nm宽带响应，可见光区响应度达627 A/W，为缓解光电探测器增益带宽权衡提供新途径。
2025-11-19 physics.optics
Multi-slot optical Yagi-Uda antenna for efficient unidirectional radiation to free space
等离子体纳米天线是纳米光子学中能够引导辐射或增强量子发射体的跃迁速率的关键元件。缝隙型磁偶极纳米天线是典型电偶极型天线的互补结构，很少受到关注，使得它们的天线特性在很大程度上未被探索。本文提出了一种新型的磁偶极子馈电多缝隙光学八木宇田天线。通过工程的相对相位的相互作用的表面等离子体激元之间的槽元件，我们表明，光学天线具有高度单向辐射到自由空间。基于槽的磁性纳米天线的独特功能提供了实现集成功能的新可能性，例如通过作为未来的光学通孔工作从一个波导到另一个波导的能量传输。
2013-08-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analytical Method for Metasurface-Based Cloaking Under Arbitrary Oblique Illumination
针对电大散射体导致天线性能劣化的问题，提出一种基于包覆介质与超表面的导电圆柱的斜入射隐身解析方法，通过优化各向异性阻抗降低散射截面，适用于多类入射场，经微波场景验证且可推广至太赫兹、光学频段。
2023-08-21 physics.comp-ph physics.optics
Ultraviolet optical horn antennas for label-free detection of single proteins
单分子荧光技术彻底改变了我们研究蛋白质的能力。然而，荧光标记的存在可以改变蛋白质结构和/或改变其与其他物质的反应。为了避免对荧光标记的需要，蛋白质在紫外线中的固有自发荧光提供了荧光技术的益处，而不会引入标记缺点。不幸的是，迄今为止，蛋白质的低自发荧光亮度极大地挑战了单分子检测。在这里，我们介绍了光学喇叭天线，一个专用的纳米光子平台，使单个蛋白质在紫外线的无标记检测。该设计结合了荧光等离子体增强、高达85 ° { \textdegree }角的有效收集和背景筛选。我们检测固定和扩散的单个蛋白质的紫外自发荧光，并监测蛋白质变性后的解折叠和解离。光学喇叭天线开辟了一种独特的和有前途的形式的荧光光谱，以研究在其天然状态下的单个蛋白质的实时。
2022-04-06 physics.bio-ph physics.optics
Physics-Informed Neural Networks in Electromagnetic and Nanophotonic Design
本文综述了物理信息神经网络（PINNs）等AI方法在电磁与纳米光子设计中的应用进展，涵盖前向/逆向设计、仿真加速与多目标优化，并指出可解释性、数据稀缺等挑战及未来方向。
2025-05-06 physics.comp-ph physics.optics
Antenna-coupled photon emission from hexagonal boron nitride tunnel junctions
在纳米尺度下，电信号到光信号的超快转换对于数据处理、电信和光互连具有根本意义。然而，半导体LED的调制带宽受到电子-空穴对的自发复合速率的限制，并且电驱动超快激光器的占用空间对于实际的片上集成来说太大。金属-绝缘体-金属（MIM）隧道结接近电子器件的最终尺寸极限，并且其操作速度从根本上仅受隧穿时间限制。在这里，我们研究的电子能量的转换-本地化的垂直金-h-BN-金隧道结-到自由空间的光子，介导的谐振槽天线。光学天线有效地弥补了纳米尺度体积与远场辐射之间的尺寸失配，极大地提高了电子-光子转换效率。我们实现了非弹性电子隧穿的偏振、定向和共振增强发光，为研究电子与强电磁场的相互作用建立了一个新的平台。我们的研究结果铺平了道路，通过纳米光子设计原理和纳米电子学的结合，使纳米光源的进一步发展。
2017-03-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical ultracompact directional antenna based on a dimer nanorod structure
控制光发射器的方向性对于其在通信和生物传感设备中的应用至关重要。金属纳米天线已被证明会影响附近发射器的激发和发射特性，包括其发射的方向性。在这方面，基于Yagi-Uda设计的光学定向纳米天线已在可见光范围内得到证明。尽管这一令人印象深刻的概念证明，它们的整体尺寸和相当数量的元件代表了在纳米光子应用中利用这些天线以及将它们并入光子芯片的障碍。为了应对这些挑战，我们研究了一种替代设计。特别是，我们数值演示了基于两个平行的金纳米棒（并排二聚体）的超紧凑光学天线的单向性。我们的结果表明，通过放置在近场中的发射器激发反相模可以导致单向发射。此外，为了验证这种设计的可行性，我们研究了几个参数，如纳米棒的形状，二聚体组装中可能存在的缺陷，以及发射极的不同位置和方向对方向性的影响。我们的结论是，这种设计是强大的变化，使其实验上可以实现。
2022-04-05 physics.app-ph physics.optics
Coupling single-molecules to DNA-based optical antennas with position and orientation control
本研究利用DNA折纸技术组装二聚体光学天线并精确控制单分子发射体的位置和取向，实现了对发射体与天线耦合的完全控制，获得了最高约1400倍的荧光增强，为自组装纳米光子器件的发展开辟了新途径。
2024-10-14 physics.app-ph physics.optics
Directional silicon nano-antennas for quantum emitter control designed by evolutionary optimization
本文通过全局进化优化结合频域电动力学模拟设计硅纳米天线，在实现定向发射和发射速率增强的同时，发现简单几何模型收敛更快且对发射体位置扰动具有鲁棒性，为纳米光子学与量子技术应用提供潜力。
2023-09-14 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Semi-empirical Quantum Optics for Mid-Infrared Molecular Nanophotonics
具有亚衍射极限模体积和开放几何结构的纳米级红外谐振器已成为实现室温腔量子电动力学的新平台。使用红外（IR）纳米天线和尖端纳米探针研究分子振动与真空场的强光-物质耦合，可用于具有纳米和飞秒分辨率的IR量子控制。为了加速中红外量子纳米光子器件的发展，我们发展了一种普遍适用的半经验量子光学方法来描述中红外飞秒激光脉冲驱动下的光-物质相互作用.该理论重现最近的实验上的振动弛豫率在红外纳米结构的加速，也提供了物理见解的相干相位旋转的近场使用宽带纳米尖的实施。然后，我们应用量子框架开发一般的尖端设计规则的实验操作的振动强耦合和Fano干涉效应在开放的红外谐振器。最后，我们提出了在弱耦合区将分子振动能级的自然非谐性转移到共振器近场的可能性，以实现强脉冲耦合系统响应的强度相关相移。我们的半经验量子理论相当于基于麦克斯韦方程组的第一原理技术，但其较低的计算成本表明其使用的快速设计工具，用于开发强耦合红外纳米光子硬件的应用范围从材料的量子控制到量子信息处理。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
