How to read out the phonon number statistics via resonance fluorescence spectroscopy of a single-photon emitter
本文研究如何利用单光子发射体的共振荧光光谱读取声子数统计，提出两种解决读取误差的方法。
2023-06-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Fluorescence in nonlocal dissipative periodic structures
我们提出了一种描述嵌入分层周期结构中的光学活性材料的荧光的方法。基于一个精确的电磁格林张量分析，我们确定了发射器的辐射特性，如局部光子态密度，兰姆位移，线宽等的有限或无限序列的薄交替等离子体和电介质层。在有效介质的限制，这些系统可能会表现出双曲线色散关系，使所有成分和过程的大波矢特性成为相关的。这些因素包括层的有限厚度、组成金属的非局部性质以及与发射器的介电环境相关的局部场校正。特别是，我们表明，相应的效果是非加性的，并导致相当大的修改的发射体的发光特性。
2015-02-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A Bayesian Approach towards Atomically-precise Localization in Fluorescence Microscopy
本文提出基于原子晶格周期性的离散网格成像技术（DIGIT），利用贝叶斯方法突破SMLM的光子资源限制，实现定位不确定性的指数级坍缩，并支持大规模量子发射体并行定位，为原子级光学分辨奠定基础。
2025-08-07 physics.optics
Fluorescence enhancement in topologically optimized gallium phosphide all-dielectric nanoantennas
本文结合FCS测量与LDOS模拟，验证拓扑优化GaP全介质纳米天线可在20–50 nm间隙中使染料分子荧光平均增强63倍、最高93倍，并指出加工调控可进一步提升性能。
2024-02-08 physics.optics
Dipole-dipole interacting two-level emitters in a moderately intense laser field
该研究探究了中等强度激光场下偶极-偶极相互作用显著的二能级发射体集合的共振荧光谱，揭示了谱线特征与耦合强度、发射体数量的关联，为辐射体计数提供了新方法。
2024-06-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Efficient Optical Quantification of Heterogeneous Emitter Ensembles
固态材料中基于缺陷的量子发射体为量子通信和传感提供了一个有前途的平台。共焦荧光显微镜技术揭示了量子发射体在众多的主机材料。然而，在某些材料中，即使在同一样品内，发射器之间的光学性质也有很大差异。在这些情况下，传统的整体荧光测量混杂的异质性，而个别缺陷的缺陷研究是不切实际的。在这里，我们开发了一种方法来定量和系统地分析使用大面积光致发光地图的异质发射体系综的属性。我们应用这种方法来研究样品处理对发射体在六方氮化硼的影响，我们发现，低能量（3千电子伏）的电子辐照创建发射体，而高温（850 $^\circ$ C）退火在惰性气体环境中的发光体。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Spontaneous emission of a nanoscopic emitter in a strongly scattering disordered medium
在玻璃衬底和强散射介质之间的界面处测量了单个金刚石纳米晶体中氮空位色心的荧光寿命。结果与记录的值从相同的纳米晶体在玻璃-空气界面的比较显示在散射介质中的荧光寿命的波动。在讨论了一系列可能的系统效应后，我们将观察到的寿命延长归因于局域态密度的降低。我们的方法是非常有前途的探索强大的三维本地化的光直接在微观尺度上。
2010-01-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Body-of-Revolution Finite-Element Model of Plasmon-Enhanced Fluorescence
University of Birmingham（伯明翰大学）；Kyambogo University（坎博戈大学）；University of Pretoria（比勒陀利亚大学）；National Institute for Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（国家理论与计算科学研究所）
本研究提出旋转体有限元方法（BOR-FEM），用于高效建模轴对称及可等效轴对称的非轴对称等离子体增强荧光体系，揭示了壳厚对工作模式的影响，其预测结果与实验吻合良好，为相关生物纳米光子体系设计提供了实用途径。
2026-08-19 physics.optics
Hybrid gap modes induced by fiber taper waveguides: application in spectroscopy of single solid-state emitters deposited on thin films
我们表明，通过模拟，光纤锥形波导可以是一个有效的工具，用于光致发光和谐振，消光光谱的单个发射器，如分子或胶体量子点，沉积在薄的电介质膜的表面上。放置在高折射率膜上，锥形光纤波导引起混合模式波的形成，类似于介电开槽波导模式，其在低折射率间隙区域中提供强场限制。这种间隙限制波的可用性产生潜在的高自发发射增强因子（$\approx20$）、荧光收集效率（$\approx 23%$）和透射消光（$\approx 20%$）水平。预测的荧光和消光水平的两个改善的因素，如果膜，而不是用一个悬浮的通道波导。两种配置，在可见光（$\approx 600 \nm$）和近红外（$\approx 1300 \nm$）光谱范围内的操作进行了评估，表现出类似的性能。
2010-02-19 physics.optics
Fundamental precision limits of fluorescence microscopy: a new perspective on MINFLUX
本文提出一种多参数估计框架，通过引入亮度等未知参数评估单发射体定位精度，揭示了MINFLUX中精度提升的关键因素，并证明该方法适用于任意光学荧光显微镜方法的精度量化。
2023-06-28 physics.bio-ph physics.ins-det physics.optics
Dipole emission from a real cavity in a random medium. Fluorescence in a homogeneous medium II
本文导出了一般随机介质中实腔中心辐射体的辐射率的一般表达式。我们应用我们的形式主义的一个小分子嵌入在一个连续介质中的座位内的单个原子的衰变率的计算。
2009-03-13 physics.optics quant-ph
Optical scattering imaging with sub-nanometer precision based on position-ultra-sensitive giant Lamb shift
State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院光电材料与技术国家重点实验室）
本研究利用等离激元纳米结构附近量子发射体的巨兰姆位移对位置和偏振超灵敏的特性，提出通过探测散射光谱实现亚纳米精度光学定位与偏振显微的方案，规避荧光猝灭问题，适用场景更广。
2023-06-04 physics.optics quant-ph
Resolution and enhancement in nanoantenna-based fluorescence microscopy
单个金纳米颗粒可以作为纳米天线，用于增强发射体在其近场中的荧光。在这里，我们提出了实验和理论研究的扫描天线为基础的荧光显微镜作为金纳米粒子的直径的函数。我们研究荧光增强和空间分辨率之间的相互作用，并讨论了在致密样品中破译单分子的要求。实验证明，分辨率优于20 nm和荧光增强高达30倍。通过在时域有限差分计算中考虑尖端轴和样品界面，我们解释了为什么测得的荧光增强在界面的存在下比均匀环境中预测的值更高。
2009-10-29 physics.optics
Quantum caustics in resonance fluorescence trajectories
利用相敏放大技术对超导人工原子的共振荧光进行零差探测。发射体与其荧光之间的纠缠允许我们根据场测量的结果来跟踪发射体的各个量子态轨迹。我们通过考虑连接特定初始和最终状态的轨迹来分析这些轨迹的系综特性。通过应用随机路径积分方法，我们计算了两个量子态之间最可能路径的运动方程，并将这些预测的路径与实验数据进行了比较。利用最有可能的量子路径和射线光学的行动形式主义之间的数学相似性，我们研究焦散在量子轨迹的出现-在随机行动中发生多个极值的地方。我们在实验数据中观察到这种多个最可能的路径，并发现这些路径与理论计算的定量一致。
2017-09-08 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Revealing Collective Emission in the Single-to-Bulk Transition of Quantum Emitters in Nanodiamond Agglomerates
单个量子发射器构成了新兴量子技术的基本构建块。这些发射体的集体效应可能会进一步提高应用程序的性能。然而，当将材料缩放到更大的尺寸时，集体效应可能会被过渡到体属性所覆盖。在这里，我们探测纳米金刚石团聚体中氮空位（NV）中心的光学性质。我们量化的过渡从个别发射体发射荧光寿命测量，并找到一个过渡发生在发射器周围的$\sim 3$波长的长度尺度。虽然我们的寿命测量是一致的超辐射衰变，二阶关联函数，这是一个标准的措施，以揭示集体性质，未能探测集体效应，为我们的情况下，集体贡献域的排放。因此，我们提出并应用了一种新的措施来跟踪集体效应的基础上的波动统计的发射光。我们的工作指向系统地研究可扩展固态量子系统中的集体效应，并将其用于高掺杂纳米金刚石团聚体中的量子光学应用。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherence in resonance fluorescence
提出将共振荧光视为自发辐射的统一模型，同时解释光谱与关联特性，并在半导体量子点微柱器件上实验验证了激发功率依赖关系及双光子干涉现象。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Fundamental Limits on Measuring the Rotational Constraint of Single Molecules using Fluorescence Microscopy
光学荧光成像能够测量单个分子的空间和旋转动力学。然而，不可避免的测量噪声将导致旋转动力学的不准确估计，导致分子看起来比实际上更受旋转约束。我们报告了一个数学框架来计算的基本限制的准确性，在测量的旋转迁移率的偶极类发射器。通过将我们的框架应用于平面和三维方法，我们提供了一种根据实验条件选择最佳取向测量技术的方法。
2019-04-19 physics.app-ph physics.chem-ph physics.data-an
Addressing the correlation of Stokes-shifted photons emitted from two quantum emitters
Centro de Física de Materiales (CMF-MPC), CSIC-UPV/EHU（材料物理中心）；University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克大学）；Université de Bordeaux, LP2N（波尔多大学）；Institut d’Optique & CNRS, LP2N（光学研究所与法国国家科学研究中心）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Université de Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学）；Université de Strasbourg, CNRS, Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg, UMR 7504（斯特拉斯堡大学）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊克拉巴斯科，巴斯克科学基金会）
本文提出模型描述零声子线光子或斯托克斯移位光子的相关性，揭示量子相干对斯托克斯发射的影响，通过实验验证相关性并展示汉布里-托维斯效应的尖峰。
2026-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Triggered single-photon generation and resonance fluorescence in ultra-low loss integrated photonic circuits
该研究将量子发射体单光子源与晶圆级超低损耗氮化硅光子集成电路混合集成，实现了约920 nm波长下1 dB/m损耗的触发式纯单光子发射，并首次在片上观察到强驱动状态下的共振荧光，为构建规模化芯片集成光子量子信息系统迈出重要一步。
2022-02-09 physics.app-ph physics.optics
Estimation of the number of single-photon emitters for multiple fluorophores with the same spectral signature
本研究提出利用光子数分辨实验和卷积二项模型结合期望最大化算法，估计具有相同光谱特征的多个荧光团的发射体数量及其发射概率，并引入矩方法优化初始猜测，推导Cramér-Rao下界验证性能。
2024-02-12 math-ph math.MP physics.bio-ph
Resonance fluorescence and indistinguishable photons from a coherently driven B centre in hBN
Université Paris-Saclay, UVSQ, CNRS, GEMaC（巴黎萨克雷大学，凡尔赛大学，法国国家科学研究中心，GEMaC）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（电子与光学材料研究中心，物质材料研究所）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（材料纳米结构研究中心，物质材料研究所）
针对hBN中B中心因同波长背反射激光难以滤除无法实现共振激发探测的问题，本研究采用混合金属-介质结构结合交叉偏振滤光方案实现共振荧光观测，测得高双光子干涉可见度，验证其量子信息应用潜力。
2025-11-17 physics.optics
Optical switching of resonance fluorescence from a single germanium vacancy color center in diamond
可扩展的量子光子网络需要量子发射器的相干激发。然而，许多固态系统可以经历到抑制荧光的暗搁置状态的转变。在这里，我们证明了使用弱非共振激光的受控门控，共振激发可以恢复和放大单个锗空位（GeVs）。采用门控共振激发，我们实现了光学稳定的共振荧光的GeV中心。我们的研究结果是至关重要的部署钻石色心作为可靠的积木可扩展的固态量子网络。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Calibration-free single-frame super-resolution fluorescence microscopy
Palacký University Olomouc（帕拉茨基大学）
该研究提出一种深度学习方法，无需校准即可从单帧衍射极限相机重建超分辨率荧光图像，可实现7倍分辨率提升，泛化能力强，适用于标准宽场装置的快速密集或光敏感样本成像。
2026-08-19 physics.optics quant-ph
Fluorescence coherence with anodic aluminum oxide hybrid photonic-plasmonic structure
提出了一类具有垂直圆柱腔的光子-等离子体激元混合结构（HPPS），并研究了其利用自发发射产生相干光的性能。结果表明，所提出的易于制造和强大的阳极氧化铝结构显着提高了时间和空间的相干性相比，以前检查HPPS。基于所提出的HPPS的特殊光学性质解释了实现时间和空间相干性的物理机制，并讨论了这种结构如何使一个调整混合光子-等离子体光学模式以获得不同频率的发射器的相干性。
2019-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Large suppression of quantum fluctuations of light from a single emitter by an optical nanostructure
我们研究了从一个单一的发射器耦合到一个光学纳米结构的共振荧光的电磁场波动的减少。我们发现，这种混合系统可以导致产生压缩态的光，量子涨落显着低于散粒噪声水平。此外，实现压缩的物理条件相对于自由空间中的发射体是强烈松弛的。对压缩光的高度控制在远场和近场都是可行的，这为利用最先进的设置在纳米尺度上对其进行操纵和应用开辟了道路。
2014-05-07 physics.optics quant-ph
Effect of long range spatial correlations on the lifetime statistics of an emitter in a two-dimensional disordered lattice
分析了共振纳米粒子二维色散中空间相关性对Purcell效应的影响。我们进行了广泛的计算嵌入在一个系统的纳米粒子的统计分布，根据一个简单的二维晶格气体模型的临界点附近的点发射体的荧光衰减率。对于短程相关性（高温热化）的珀塞尔因素提出了一个长尾统计，当接近临界点的空间相关长度发散时，它朝着双峰分布演变。我们的结果表明，长程相关性可能是无序金属薄膜实验衰变率大幅波动的根源。
2014-06-10 physics.optics
Single frame wide-field Nanoscopy based on Ghost Imaging via Sparsity Constraints (GISC Nanoscopy)
目前的纳米显微技术用于活细胞成像的应用受到长采样时间和低发射极密度的限制。在这里，我们开发了一种新的单帧宽场纳米显微镜的基础上鬼成像通过稀疏约束（GISC纳米显微镜），其中空间随机相位调制器应用于宽场显微镜，以实现随机测量的荧光信号。这种新方法可以有效地利用荧光发射体的稀疏性，通过压缩传感（CS）重建一幅原始图像，将成像分辨率大幅提高到80 nm。在保持25 nm以下单分子定位精度的同时，实现了143 μm-2的超高发射极密度。因此，与先前的基于单分子定位的超分辨率成像方法相比，GISC纳米显微镜可以与高密度的光可切换荧光团一起工作，从而减少数量级的采样帧。
2019-06-13 physics.bio-ph physics.optics
Fluorescence enhancement of single V2 centers in a 4H-SiC cavity antenna
本研究通过将V2中心集成到镀银4H-SiC薄膜腔天线中，解决了高折射率材料导致光子提取率低的问题，实现了室温下平均9倍的光子收集增强，并验证了该增强对发射器位置的鲁棒性。
2024-07-01 physics.optics quant-ph
Single photon emission from ZnO nanoparticles
室温单光子辐射源是光子学和新兴量子技术的重要资源。在这项工作中，我们研究了20 nm氧化锌（ZnO）纳米粒子的缺陷中心的单光子发射。发射器在以640 nm为中心的红色光谱范围内表现出明亮的宽带荧光，具有偏振激发和发射。所研究的发射器显示连续闪烁，然而，漂白可以使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）涂层抑制。此外，氢终止增加了单光子发射体的密度。我们的研究结果将有助于在ZnO量子系统的识别。
2014-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dynamic control of resonance fluorescence in graphene quantum plasmonics
本文研究了石墨烯量子等离子体中共振荧光的动态控制，通过调控费米能级来操控光谱线宽和二阶相干函数。
2025-12-25 physics.optics quant-ph
Distance dependent interaction between a single emitter and a single dielectric nanoparticle using DNA origami
本文利用DNA折纸技术在单分子水平上研究硅纳米粒子与有机荧光团的距离依赖相互作用，发现介电纳米天线可在短距离内显著改变衰减速率并保持高量子产率，展示了其优于金属天线的性能。
2025-05-06 physics.optics
Giant Purcell broadening and Lamb shift for DNA-assembled near-infrared quantum emitters
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；University of Fribourg（弗里堡大学）；Materials Physics Center CSIC-UPV/EHU（CSIC-巴斯克国立自治大学材料物理中心）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊克拉巴斯科，巴斯克科学基金会）；University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克国立自治大学）
通过DNA折纸技术精确定位单分子于等离子体纳米腔内，发现商用荧光素在近红外波段表现出与扫描探针实验相当的巨普尔塞尔因子和拉姆移位，为发展超快量子光源提供了新途径。
2024-07-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Robust and bias-free localization of individual fixed dipole emitters achieving the Cramér Rao bound
单分子定位显微镜具有在纳米长度尺度上解析生物样品的结构细节的潜力。然而，为了充分利用分辨率，至关重要的是要考虑荧光偶极发射体的各向异性发射特性。在轻微的残余散焦的情况下，定位估计很可能会有几十纳米的偏差。我们在这里表明，与偶极子方向的信息相结合的光学成像允许提取的偶极子发射器的位置没有本地化的偏见和下降到~ 1 nm的精度，从而达到相应的CramérRao界。该方法展示了各种偶极子方向的模拟数据，现实生活中的实验和参数设置。
2021-04-06 physics.optics q-bio.QM
Breakdown of the optical saturation regime in molecular single-photon emitters
National Institute of Optics (CNR-INO)（意大利国家光学研究所）；European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy (LENS)（欧洲非线性光谱学实验室）；University of Naples（那不勒斯大学）
研究发现蒽纳米晶体中单个DBT分子在强连续波驱动下出现反常饱和，提出强度依赖的ESA到短寿命暗态的模型解释该现象，还指出基质质量与脉冲激发方案的相关作用。
2026-08-04 physics.optics quant-ph
Color center fluorescence and spin manipulation in single crystal, pyramidal diamond tips
我们调查明亮的荧光氮（NV）和硅空位色心的金字塔，单晶金刚石尖端，这是商业上可作为原子力显微镜探针。我们用$T_2 = 7.7(3)\,μ$相干地操纵NV电子自旋系综。不同针尖高度的色心寿命表明有效的折射率效应和猝灭。使用数值模拟，我们验证了增强的光子率从发射器接近金字塔的顶点，扫描探头传感的情况下有希望的。
2016-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nanoscale fluorescence lifetime imaging with a single diamond NV center
固态量子发射体，例如人工工程量子点或固体中天然存在的缺陷，正在被研究用于从量子信息科学和光电子学到生物医学成像的应用。最近，这些相同的系统也从纳米计量学的角度进行了研究。在这封信中，我们研究的近场光学性质的金刚石晶体托管一个单一的氮空位中心。我们发现氮空位中心是周围电磁模式结构的灵敏探针。我们利用这种敏感性，以证明纳米级荧光寿命成像显微镜（FLIM）与一个单一的氮空位中心成像的光学天线的局部态密度。
2013-03-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Achieving High Temporal Resolution in Single-Molecule Fluorescence Techniques using Plasmonic Nanoantennas
单分子荧光技术是研究生物过程分子机制的重要手段。然而，实现亚毫秒的时间分辨率来监测快速分子动力学仍然是一个重大的挑战。荧光亮度是通常定义这些技术的时间分辨率的关键参数。传统的显微镜和标准荧光发射器达不到亚毫秒监测所需的高亮度。等离子体纳米天线已经被提出作为一种解决方案，但是尽管已经用这些结构获得了巨大的荧光增强，但亮度通常保持在100万光子/s/分子以下。因此，时间分辨率的提高被忽视了。在这篇文章中，我们提出了一种使用等离子体纳米天线，特别是光学喇叭天线在单分子荧光技术中实现高时间分辨率的方法。我们证明了约90%的总发射光的收集效率，达到200万光子/s/分子的饱和制度的高荧光亮度。这使得单分子的观察与微秒分箱时间和快速荧光相关光谱（FCS）测量。这项工作扩展了等离子体天线和零模波导在荧光饱和状态下的应用，使其具有更亮的单分子信号，更快的时间分辨率和更高的检测率，以推进荧光传感，DNA测序和分子相互作用的动态研究。
2023-03-01 physics.bio-ph physics.optics
Probing the local density of states in three dimensions with a scanning single quantum emitter
它们的内在性质使单量子系统成为量子增强传感和显微镜的理想工具。作为额外的益处，它们的尺寸通常在原子尺度上，这使得能够以非常高的空间分辨率进行感测。在这里，我们报告利用一个单一的氮空位中心纳米金刚石进行三维扫描探针荧光寿命成像显微镜。通过测量单个发光体寿命的变化，获得了纳米尺度上的局域光态密度信息。这种收集光态局部密度信息的技术对于理解基本量子光学过程以及新型光子和等离子体器件的工程设计都很重要。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nanoscale positioning approaches for integrating single epitaxial quantum emitters with photonic nanostructures
确定性地集成单个固态量子发射器与光子纳米结构作为光子量子技术背景下的关键使能资源。由于许多广泛使用的固态量子发射体的随机空间位置，在过去十年中已经探索了许多用于在纳米纤维化之前定位量子发射体的定位方法。在这里，我们回顾了几种纳米定位方法的工作原理和在这一领域的最新进展，包括原子力显微镜，扫描电子显微镜，共聚焦显微镜与\textit{in situ}光刻，和宽场荧光成像技术。介绍了一系列具有代表性的高性能器件演示，包括高质量的单光子源、明亮的纠缠光子对、强耦合腔QED系统和其他新兴应用。讨论了将定位技术应用于不同材料系统的挑战以及使用这些方法实现大规模量子光子器件的机会。
2021-05-13 physics.optics quant-ph
Advancing excited-state simulations for TADF emitters: An eXtended Tight-Binding framework for high-throughput screening and design
该研究提出一种结合扩展紧束缚、简化Tamm-Dancoff近似和简化含时密度泛函理论的计算框架，用于高效预测TADF发射体的激发态性质，实现超过99%的计算成本降低，并揭示扭转角与溶剂诱导红移的相关性，为高通量筛选和材料设计提供新途径。
2025-02-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Atomic fluorescence collection into planar photonic devices
研究利用平面光子学解决囚禁离子荧光收集的挑战，基于互易性原理推导收集效率，设计并验证了两种衍射收集元件，并提出一种用于远程纠缠生成的集成波导配置。
2024-12-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Nanoscale X-ray imaging with high spectral sensitivity using fluorescence intensity correlations
本文提出光谱非相干衍射成像（SIDI）新方法，利用荧光强度关联实现纳米结构暗场成像，可空间分辨光电子谱位移，在XFEL上为异质纳米结构表征提供独特优势。
2023-12-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fluorescence-detected two-dimensional electronic spectroscopy of a single molecule
本研究结合单分子荧光光谱与二维光谱技术，以DBT分子为例实现室温下单分子二维光谱测量，可用于研究单量子物体的超快能量转移过程。
2024-07-12 physics.chem-ph physics.optics
Fluorescence enabled phonon counting in an erbium doped piezo-optomechanical microcavity
该研究提出利用稀土掺杂光机腔的荧光发射替代传统滤波，实现无滤波器单声子计数，实验达到93dB泵浦抑制，边带-泵浦比提升83dB。
2024-12-18 physics.optics
Watching a Single Fluorophore Molecule Walk into a Plasmonic Hotspot
等离子体纳米天线允许增强自发发射，改变发射偏振，并成形量子发射器的辐射图案。实验实现的一个关键挑战是将单个发射器定位到具有纳米级精度的等离子体天线的热点中。我们展示了一个动态的光-物质相互作用的DNA折纸技术使纳米系统。单个荧光团分子可以沿着指定的折纸轨道自主地且单向地走进等离子体纳米天线的热点。使用单分子荧光光谱法原位监测连续的荧光强度增加和寿命减少，而荧光团步行者逐渐接近并最终进入等离子体热点。我们的方案提供了一个动态的平台，可用于开发功能材料，研究有趣的光-物质相互作用现象，并作为原型系统检查的理论模型。
2021-04-30 physics.app-ph physics.optics
Addressing systematic errors in axial distance measurements in single-emitter localization microscopy
点发射体的纳米级定位对于光学荧光显微镜中的几种方法至关重要，包括单分子超分辨率成像和跟踪。虽然定位过程的精度一直是广泛研究的主题，但定位精度却不太受重视，部分原因是产生在相关几何形状中的已知三维位置处含有未扰动点发射器的实验样品的挑战。我们报告了一个新的实验系统，再现了广泛采用的几何形状在高数值孔径本地化显微镜，其中分子位于水介质中的玻璃盖片以上的油浸物镜成像。我们演示了一个校准过程，使测量的深度相关的点扩散函数（PSF）的开放孔径成像，以及成像与工程PSF与折射率失配。我们揭示了复杂的，在这个系统中的焦平面位置的深度变化的行为，并讨论了这种行为的常见近似所引起的轴向定位偏差。我们将我们的结果与理论计算进行比较。
2020-03-27 physics.bio-ph physics.optics
Collective Blinking of Upconversion Emission in Lanthanide-doped Nanocrystals
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）
本研究发现单个镧系掺杂纳米晶体内数千个镧系离子的上转换发光存在可调控的集体闪烁，阐明其机制并实现1.2纳米分辨率的超分辨成像，为相关领域提供新策略。
2026-08-18 physics.optics
Purcell-enhanced single-photon emission from nitrogen-vacancy centers coupled to a tunable microcavity
光学微腔是增强单个量子发射体自发发射的有力工具。然而，在室温下固态中遇到的宽发射光谱限制了腔的影响，并且要求超小的模体积。我们展示了Purcell增强的单光子发射从纳米金刚石中的氮空位（NV）中心耦合到可调谐的基于光纤的微腔，其模式体积下降到$1.0\,λ^{3}$。我们记录了腔增强荧光图像，并研究了几个单一的发射器与一个腔。通过增强的荧光收集以及可调谐的荧光寿命修改证明了Purcell效应，并且我们推断有效的Purcell因子高达2.0。通过数值模拟，我们还表明，可以实现一种新的制度，光限制，其中法布里-珀罗模式与附加模式限制相结合的光限制本身。在这种制度下，有效的Purcell因子高达11 NV中心和63硅空位中心是可行的，保持明亮的单光子源和有效的自旋读出在环境条件下的承诺。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Networking Molecular Quantum Emitters on a Single Chain : From Single to Cooperative Emitters
Laboratoire Photonique Numérique et Nanosciences, Institut d’Optique, CNRS UMR5298, Université de Bordeaux（波尔多大学光子数字与纳米科学实验室，光学研究所）；Laboratoire d’Étude des Microstructures, ONERA-CNRS, UMR104, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学微结构研究实验室，ONERA-CNRS）；Bordeaux Imaging Center, UAR 3420 CNRS – Université Bordeaux – US4 INSERM, Centre Broca Nouvelle Aquitaine（波尔多成像中心）
通过编码量子链实现分子量子发射体的协同辐射行为，为可扩展的量子光子技术提供新方法。
2026-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Single-Shot 3D Widefield Fluorescence Imaging with a Computational Miniature Mesoscope
荧光成像是生物学和神经科学不可或缺的。对自由行为的动物进行大规模成像的需求进一步推动了小型化显微镜（微型镜）的发展。然而，传统的显微镜/微型镜固有地受到其有限的空间带宽积、浅景深以及无法分辨3D分布式发射器的限制。在这里，我们提出了一个计算微型显微镜（CM $^2$），克服了这些瓶颈，并使单次拍摄的三维成像跨越8 $\times$ 7毫米$^2$的视野和2.5毫米的景深，实现7- $μ$米的横向分辨率和优于200- $μ$米的轴向分辨率。值得注意的是，CM $^2$具有紧凑的轻质设计，在单个平台中集成了用于成像的微透镜阵列和用于激发的LED阵列。其扩展的成像能力是通过计算成像来实现的，计算成像通过算法来增强光学器件。我们通过实验验证了介观三维成像能力的体积分布的荧光珠和纤维。我们进一步量化体散射和背景荧光对幻影实验的影响。
2020-09-01 eess.IV physics.bio-ph physics.optics
On-Chip Integration of Single Solid-State Quantum Emitters with a SiO$_2$ Photonic Platform
未来集成纳米光子器件的一个重要组成部分是单光子发射器和具有单光学模式的量子存储器的可扩展芯片上接口。在这里，我们提出了一个单一的固态量子位，氮空位（NV）中心，与光子平台组成的硅衬底上热生长的SiO $_2$完全确定性集成。该平台以其超低荧光和生产各种无源结构（如高Q微谐振器和模式尺寸转换器）的能力而脱颖而出。通过数值分析，可以确定一个最佳的结构，有效地耦合的偶极子发射器的导模。在实验上，预选NV发射器的集成与原子力显微镜和量子发射器的片上激发以及单光子耦合到集成结构的导模进行了演示。我们的方法显示了该平台作为具有固态量子位的片上光子结构的强大纳米级接口的潜力。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Deterministic Assembly of Single Emitters in Sub-5 Nanometer Optical Cavity Formed by Gold Nanorod Dimers on Three-Dimensional DNA Origami
纳米腔和单个发射器之间的可控强相互作用对于操纵纳米光子系统中的光发射是重要的，但实现具有挑战性。在这里，提出了一种三维DNA折纸，命名为DNA机架（DR），并证明了确定性和精确地组装在由紧密耦合的金纳米棒（AuNRs）形成的超小等离子体纳米腔中的单个发射体。DR独特地具有鞍形形状，具有两个管状凹槽，其几何形状允许紧密配合并以<10°的弯曲角度线性对齐两个AuNR。它还包括在鞍点处的间隔物，以保持AuNR之间的间隙小至2-3 nm，形成估计为20 nm 3的纳米腔，实验测量的Q因子为7.3。DNA对接链被设计在间隔物处，以将单个荧光发射体以纳米精度定位在腔内。使用Cy 5作为模型发射体，实验验证了~30倍的荧光增强和显著降低的发射寿命（从1.6 ns到670 ps），证实了显著的发射体-腔相互作用。这种DR模板组装方法能够拟合可变长宽比的AuNR以形成各向异性纳米腔，并确定性地结合不同的单个发射器，从而使腔谐振和发射波长的灵活设计能够在纳米尺度上定制光-物质相互作用。
2021-04-07 physics.app-ph physics.optics
Filter-free single-photon quantum dot resonance fluorescence in an integrated cavity-waveguide device
嵌入微柱腔中的半导体量子点在共振泵浦下具有良好的单光子发射性能。通常，相同的空间模式用于共振激发量子点和收集发射的单光子，需要交叉偏振以减少非耦合散射的激光。这本质上将源亮度降低到50%。关键是，对于某些量子应用，从产生到检测的总效率必须超过50%。在这里，我们展示了一种共振激发方法来创建没有任何交叉偏振的单光子，实际上没有任何过滤。它潜在地提高了单光子速率和收集效率，并简化了操作。这种集成器件允许我们使用连接的波导在器件平面中的几个腔中共振激发单量子点状态，而腔增强的单光子荧光在高斯模式下垂直（片外）定向。我们希望这种设计成为更大芯片级量子光子学的原型。
2019-10-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
