DNNsolver: Accurate and Efficient Deep Learning Modeling of Polarization-Sensitive Diffractive Neural Networks
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instrument, Tsinghua University（清华大学精密仪器系精密测量技术与仪器国家重点实验室）
本文提出DNNsolver，一种基于深度学习的电磁替代模型，通过预测散射矩阵实现偏振敏感衍射神经网络的高效精确建模，显著加速模拟并优化多层分类器。
2026-09-24 physics.optics
Engineered Near and Far Field Optical Response of Dielectric Nanostuctures using Focused Cylindrical Vector Beams
采用Meep开源软件中的时域有限差分法（FDTD）研究了线偏振（高斯光束）和方位或径向聚焦圆柱矢量光束作用下硅纳米结构的近场和远场光学特性。提供了一个Python工具包，允许在Meep中使用这些激励源进行FDTD模拟。除了作为激发光束偏振的函数的特定电或磁共振模式的优先激发之外，在球状体的情况下示出形状各向异性影响磁或电偶极模式的共振波长和偶极取向。对于径向或线性极化，电偶极共振被分裂的阿那普尔模式取决于球体对称轴相对于电场取向。最后，在远场（散射图案）和近场（电场和磁场热点）的光学性质可以通过改变激发偏振在一个固定的波长，并选择适当的球体形状和尺寸进行调谐。这些数值模拟可以扩展到更复杂的形状，或制造友好的纳米结构，如具有圆形或椭圆形截面的纳米圆柱体。
2022-01-19 physics.optics
Ultrafast target charging due to polarization triggered by laser-accelerated electrons
一个重要的一步已经朝着理解的瞬态表面电流的物理过程中的一个短的强激光脉冲与高电导率的目标相互作用的喷射电子触发。不同于通常讨论的假设的中性化电流产生的结果的快速损失的热电子到真空中，所提出的机制是与激发的快速电流的电极化的强度由于跃迁辐射触发的喷射电子。我们提出了一个相应的理论模型，并比较它与两个仿真模型，使用时域有限差分法（FDTD）和粒子在细胞（PIC）的方法。所提出的理论的显着特点是清楚地表现在这两个模型。
2020-02-18 physics.optics physics.plasm-ph
Quantitative Benchmarking of a Split-Field PML FDTD Solver: Slit Diffraction, and Scattering from PEC and Dielectric Cylinders
Elmore Family School of Electrical and Computer Engineering Purdue University（普渡大学埃尔莫电气与计算机工程学院）
该研究提出基于 Yee 格式的二维 TM 模式 FDTD 求解器，用于线电流辐射建模，开放区域用 PML 截断。将其应用于三种非均匀配置并定量表征衍射情况，结果表明该框架能准确捕捉开放区域衍射及相关散射。
2026-07-21 cs.NA eess.SP math.NA
Far-field emission profiles from L3 photonic crystal cavity modes
实验研究了L3型光子晶体腔的两个最低限制模的空间远场发射分布，与FDTD模拟结果吻合较好。然后，我们链接的远场配置文件的腔模近场的相关功能，使用一个简单的法布里-珀罗谐振器模型。通过实验和模拟的比较，阐明了无序对远场腔轮廓的影响。这些结果可用于腔中活性中心的发射工程。
2012-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spin-orbit interaction of light in three-dimensional microcavities
本文研究了三维圆柱形和管状回音壁模谐振腔中光的自旋-轨道耦合。我们表明，它的起源是光的横向限制在谐振器的墙壁，即使在没有不均匀性或各向异性。自旋-轨道相互作用导致椭圆远场极化（自旋）态，并导致远场极化旋向的空间分离。沿着谐振腔高度，随着激发数的增加，回音壁模式的椭圆度和空间分离度都得到了增强。分析了锥状微腔远场椭圆率的不对称性和偏振方向的倾斜。此外，我们发现了一个直接的关系，在远场的偏振方向的倾斜和本地倾斜的谐振腔壁。我们的研究结果是基于FDTD模拟和三维衍射理论的支持。
2020-07-13 physics.optics
Polarization and far-field diffraction patterns of total internal reflection corner cubes
许多角隅棱镜或回射器经由未涂覆的后表面采用全内反射（TIR）。从通过角隅棱镜的六个独特路径出现的不同椭圆偏振状态通过在六个路径之间引入各种相位延迟而使远场衍射图案复杂化。在本文中，我们提出了一个计算框架，以评估偏振通过TIR角隅棱镜的任意入射角和输入偏振状态，提出了关键的正常入射条件下的示例输出。我们还描述了一种方法来产生远场衍射图案的偏振分析，呈现代表性的图像-分解成正交偏振，并表征关键情况。偏振态和远场衍射图样的实验室确认。
2013-09-25 physics.optics
Experimental cross-polarization detection of coupling far-field light to highly confined plasmonic gap modes via nanoantennas
我们通过实验证明了远场光通过连接的纳米天线耦合到高度受限的等离子体间隙模式。等离子体隙模的激发取决于入射光束的偏振、位置和波长。在交叉偏振中进行的远场测量允许检测从间隙波导重新发射的极其微弱的信号，并且可以显著地增加信噪比。
2011-02-25 physics.optics
Super-Resolution imaging of plasmonic Near-fields: Overcoming Emitter Mislocalizations
等离子体纳米物体在增强生物和化学传感、光捕获和能量转移以及光学和量子计算等方面显示出巨大的潜力。因此，在优化等离子体系统和利用其场增强特性方面已经投入了大量的努力。量子点超分辨成像是探测等离子体近场的一种很有前途的方法，但其发射强度和辐射方向图的畸变阻碍了其应用。在这里，我们研究了量子点和“L形”金纳米天线之间的相互作用，并从理论和实验上证明，这种强相互作用可以诱导依赖于偏振的修改的表观量子点的发射强度，偏振和本地化。基于FDTD模拟和偏振调制单分子显微镜，我们表明，位移的发射器的本地化是由于发射器和诱导偶极子之间的干扰，可以高达100 nm。我们还发现，由于散射，发射偏振可以向对称轴或L形的一个臂旋转。我们的研究结果可能有助于为更高精度的等离子体近场映射及其潜在应用铺平道路。
2021-10-22 physics.chem-ph physics.optics
Role of the normal polarization in the far-field subwavelength imaging by a dielectric microsphere or microcylinder
本文讨论了介质微球或微柱在远场亚波长成像中法向偏振的作用，并提出了解释这一实验事实的假设。这些假设之一是证实了精确的数值模拟。这种放大超透镜操作的机制是基于在弯曲的电介质界面处由正常极化的偶极子激发爬波。爬波组在它们从表面射出之后产生成像光束，该成像光束可以模仿贝塞尔光束或马蒂厄光束，这取决于微粒半径。这种机制对应于非对称相干照明。
2020-04-07 physics.optics
An antipodal Vivaldi antenna for improved far-field properties and polarization manipulation of broadband terahertz quantum cascade lasers
提出了一种用于宽带太赫兹量子级联激光器和频率梳的对映Vivaldi天线。其指数曲线的耀斑轮廓导致绝热面内模式膨胀，产生具有（23°x19°）半峰全宽和倍频程跨越带宽的单瓣光束的改进的远场。天线还充当波延迟器，将极化从垂直极化旋转到水平极化，旋转角度取决于频率。激光器的发射光谱和电流-电压特性以及频率梳操作不受影响。测量结果与数值模拟吻合良好，所提出的天线覆盖了宽光谱范围（1.5-4.5 THz）。
2020-04-22 physics.optics
Tunable partial polarization beam splitter and optomechanically induced Faraday effect
偏振分束器（PBS）是一种重要的光子器件，用于从传播的光场中分离出横电（TE）和横磁（TM）偏振。在此，我们提出一种简洁的，连续可调的，全光的部分偏振分束器的矢量光机系统，其中包含两个正交的偏振腔模式与简并频率。结果表明，通过调节抽运光的偏振角，可以控制不同输出光的偏振态，当抽运光垂直偏振或水平偏振时，系统可起到部分偏振态叠加的作用。作为可调谐PBS的一个重要应用，我们提出了一种在没有其他辅助系统的情况下在谐振器阵列中实现量子行走的方案。此外，我们还研究了矢量光机系统中的光机诱导法拉第效应，该系统可以任意剪裁输入光和输出场的偏振角在欠耦合、临界耦合和过耦合状态下的行为。我们的研究结果表明，光机系统是一个潜在的平台，以操纵偏振态的多模谐振腔和推进相关的偏振调制的应用程序的过程。
2021-12-20 physics.optics
Bridging Microscopic Nonlinear Polarizations toward Far-Field Second Harmonic Radiation
自从第一次观测到二次谐波产生以来，人们对这种非线性现象进行了广泛的研究，不仅澄清了其物理起源，而且实现了非常规功能。尽管如此，一个被广泛接受的模型SHG与严格的实验验证，描述了不同的潜在微观机制的贡献仍在争论中。在这里，我们研究了具有不同共振的金属结构在宽角度上的二次谐波远场辐射图案，以揭示不同非线性极化的结构依赖性贡献。通过比较82个不同二次谐波模型天线的二次谐波辐射方向图，我们证明了表面平行极化和体非线性极化在二次谐波远场辐射方向图中的重要作用，从而表明表面法向分量在二次谐波中占主导地位的观点应该得到纠正。在单个物理谐振腔中引入虚拟多谐振腔SHG模型，以解释和控制不同非线性偏振之间的相互作用及其与结构相关的激发。我们的研究结果提供了一个新的策略，设计高效和定向非线性超材料。
2019-04-27 physics.optics
Plasmonic Double-hole Bull's Eye Nano-antenna for Far-field Polarization Control
本研究通过数值模拟与实验，结合背焦面显微镜偏振成像及斯托克斯参数分析，探究了等离子体双孔牛眼纳米天线的偏振转换特性，证明其可实现线偏振与圆偏振互转等复杂转换，为微型偏振器件等应用提供支撑。
2025-02-11 physics.optics
Design and Optimization of Metasurfaces for Silicon Photonics: PhD Thesis
Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL)（里昂纳米技术研究所）；STMicroelectronics（意法半导体）
该博士论文针对超表面逆向设计面临的难题，分三阶段应对。先评估求解器可靠性，再用局部相位近似等消除计算瓶颈，最后在通用协议下测试三种策略，通过多种方法提升超表面设计的保真度，实现多样且抗制造误差的设计。
2026-10-27 math-ph math.MP physics.optics
Observation of the Faraday effect via beam deflection in a longitudinal magnetic field
本文报道了光在法拉第介质界面上受磁场诱导的圆微分偏转。两个圆偏振分量之间的折射角或反射角的差是磁场强度和费尔德常数的函数。报道的现象允许观察法拉第效应不是通过偏振旋转传输，但通过折射或反射的传播方向的变化。一个非偏振光束被预测分裂成它的两个圆偏振分量。光偏转在界面处的几个波长内发生，因此与光程无关。
2007-02-07 physics.optics
Far-field three-dimensional deep-subwavelength focal spot with azimuthal polarization
本文研究了基于快速傅里叶变换的远场超分辨纯方位焦场的产生。首次提出了一种自设计的差分滤波器，将环形的方位角焦场鲁棒地重构为具有亚波长横向尺度（0.392λ）的亮焦场，相对于螺旋相位板调制的紧聚焦方位角偏振，其衰减率为27.3%。通过进一步将通用差分滤波器与空间移位波束方法结合，除了允许极其尖锐的焦斑（其尺寸在横向以及轴向方向上又减小到0.228λ和0.286λ）之外，寄生旁瓣也降低到不重要的水平（< 20%），从而能够实现优异的三维深亚波长焦场（λ3/128）。进一步展示了相关的相位分布，以解开场奇异性和局部线性（即方位角）极化的湮灭。我们的方案开辟了一条有前途的路线，有效地引导和定制的焦场的重新分布。
2019-07-16 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
Accurate feeding of nano antenna by polarization singularities for lateral and rotational displacement sensing
亚波长物体和位移的测量是纳米光学测量的关键。我们在这封信中表明，纳米天线与亚波长结构可以精确地解决入射光束的奇异性。这种超过衍射极限的精确馈送可以导致远场中单向散射的动态控制。入射奇异波束的偏振不连续性与天线附近的快速相位变化相结合，导致远场散射对深亚波长尺度位移的显著敏感性。提出了一种基于奇异光学与纳米天线相互作用的远场深亚波长位置探测方法。
2016-03-21 physics.optics
Simultaneous slow and fast light involving the Faraday effect
本文从理论上研究了线偏振光脉冲在平行于传播方向的静磁场中的冷原子系综中的线性传输。入射脉冲的载波频率与原子的共振频率一致。透射光的电场是横向的，在平行和垂直于入射脉冲的偏振方向上进行检查。我们给出了系统在两种极化情况下的传递函数和相应的群时延的解析表达式。我们证明了慢光可以在一个偏振态下被观察到，而快光同时在垂直偏振态下被观察到。此外，我们还指出，由于偏振后选择，系统不一定具有最小相移.在Kramers-Kronig关系的不相关应用可能导致人们期望快光的情况下，可以获得慢光。当入射光为阶跃调制时，在适当的条件下，该系统可以实现光前驱场和主场的分离。
2016-10-13 physics.optics
Polarization diversity close to the optical bound states in the continuum
在二维光子晶体平板（PhCS）中实现的连续束缚态（BIC）由于其在制作和片上应用方面的优势而受到广泛关注。远场辐射的线性偏振矢量所显示的动量空间中以BIC为中心的偏振涡旋是BIC的一个显着特性。通过在光子晶体石墨烯的K点处构造BIC，我们从理论上证明了BIC附近的远场偏振态可以表现出显著的偏振多样性。有趣的是，在K点处观察到接近BIC的C点（圆偏振）。因此，我们建议，沿着一个封闭的环封闭的BIC在动量空间中，远场偏振态的轨迹上的庞加莱球壳可以提供一个通用的和直接的手段来表征的拓扑性质的BIC。BIC所携带的拓扑荷可以定义为轨道绕S3轴的缠绕数的一半，对于非退化BIC和双退化BIC，在K点处分别为整数和半整数。我们的研究结果可能会打开一个网关BIC在激光器中的应用与全偏振和矢量光束的产生和操纵。
2019-09-07 physics.optics
Arbitrary polarization control by magnetic field variation
本文提出了一种由两个四分之一波片和两个法拉第旋光器构成的任意偏振到任意偏振转换装置的通用方案。使用该装置，可以简单地通过改变每个法拉第旋转器中的磁场来连续地改变延迟和旋转角度。
2020-11-16 physics.app-ph physics.optics
Saturable Lorentz model for fully explicit three-dimensional modeling of nonlinear optics
在FDTD框架中包含瞬时克尔非线性导致隐式方程，必须迭代求解。原则上，使用非谐振子方程可以实现显式积分，但它往往不稳定，不适合研究强场现象，如激光衍射。在本文中，我们表明，非线性极化率可以提供，而不是由一个谐振子驱动的非线性力，选择在某种程度上再现从量子力学两级方程的解决方案获得的偏振。由此产生的饱和，非线性驱动，谐振子模型定量再现谐波产生的量子力学解决方案在共振极限下，到第9谐波。最后，我们证明了完全明确的可饱和谐振子的蛙跳积分是稳定的，即使是强激光场的特征激光衍射和高次谐波产生。
2015-01-13 physics.optics
Terahertz-Magnetic-Field Induced Ultrafast Faraday Rotation of Molecular Liquids
在存在磁场的情况下，光的偏振平面的旋转（称为法拉第旋转）是光的电磁性质的结果，并且已经被用于许多光学器件中。目前的努力旨在实现亚皮秒时间尺度上的超快法拉第旋转。因此，法拉第介质应该允许超快过程，通过该超快过程，在存在超短强磁场的情况下，光偏振旋转。我们满足这些标准，通过施加一个强烈的单周期太赫兹磁场简单的分子液体，并证明了旋转的偏振平面的光脉冲穿越液体上的亚皮秒的时间尺度。这种效应是由于太赫兹磁场的影响下的光致瞬时电极化的强度的偏转。解析的法拉第旋转与太赫兹磁场成线性关系，与分子极化率成二次关系。
2020-03-30 physics.chem-ph physics.optics
Topological photonics in nanoscaled systems with far field radiation and polarization singularities
Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）；Università di Pisa（比萨大学）
本文探讨了纳米尺度拓扑光子学中远场辐射与偏振奇点对拓扑不变量的影响，提出需扩展标准拓扑能带理论以纳入非局域性、强场约束等纳米光子学内禀效应，并展望了未来研究方向。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topology of Far-field Signals for Photonic Crystal Slabs
本文研究了光子晶体板辐射场的远场能带拓扑性质，引入了围绕布里渊区边界的远场偏振绕数这一新拓扑不变量，证实其与能带Chern数存在稳健对应关系，并揭示了相变过程中偏振奇点交换引起的绕数变化，为理解拓扑材料提供了新见解。
2024-08-25 physics.optics
An inverse Faraday effect through linear polarized light
逆法拉第效应（IFE）允许仅通过光学激发产生磁场。自60年代发现以来，人们认为只有椭圆偏振或圆偏振才能通过这种磁光现象磁化物质。在这里，我们演示了通过光的线性偏振的IFE的生成。这个新的物理概念是由等离子体纳米天线对光的局部操纵产生的。我们证明了当入射光的偏振方向不平行于金纳米棒的长轴时，线偏振激发的金纳米棒通过IFE产生非零磁场。我们表明，这种不对称性产生热点的局部非零自旋密度（局部椭圆偏振态），引入超圆光的概念，允许这种磁化。此外，通过改变相对于纳米天线的入射线极化的角度，我们证明了磁场取向的按需翻转。最后，这种线性IFE产生的固定磁场比金纳米颗粒在通过圆偏振和经典IFE激发时产生的磁场强25倍。通过IFE在等离子纳米结构中产生固定磁场是目前唯一允许在纳米级产生超短、强磁场脉冲的技术。因此，它在磁畴的超快控制中得到应用，不仅在数据存储技术中，而且在诸如磁捕获、磁skyrmion、磁圆二色性、自旋控制、自旋进动、自旋电流和自旋波等研究领域中得到应用。
2022-06-02 physics.optics
Optomechanically Induced Birefringence and Faraday Effect
我们展示了一个光学机械平台，其中光学模式转换介导的机械运动，使任意剪裁的传播光场的偏振态。光机相互作用在法布里-珀罗谐振腔中实现，该谐振腔自然支持两个偏振简并态，而光控制场诱导旋转对称性破缺。应用这些原理，整个庞加莱球仅通过对驱动场的光学控制来跨越，从而实现用于线偏振和圆偏振控制驱动的互易和非互易光机诱导双折射。这种设置的直接扩展还实现了全光可调谐隔离和循环。我们的研究结果开辟了新的途径，利用光学力学任意操纵光的偏振。
2019-04-10 physics.optics
Scanning-free three-dimensional fluorescent dipoles imaging by polarization self-interference digital holography (pSIDH)
针对传统偏振显微镜无法同时捕获三维结构与分子取向的问题，提出偏振自干涉数字全息术（pSIDH），实现无扫描三维体积偏振成像，提升测量精度，为生物复杂架构研究提供快速工具。
2025-04-15 physics.optics
Rotation of polarization in the gravitational field of a laser beam - Faraday effect and optical activity
本文研究了圆偏振激光束在引力场中传播时的偏振旋转。旋转由由于引力光学活动的互易部分和由于引力法拉第效应的非互易部分组成。我们讨论了如何区分这两种效应：让光在两个镜子之间来回传播，由于引力旋光性引起的旋转抵消，而由于引力法拉第效应引起的旋转累积。相比之下，由于这两种效应的旋转在环形腔中积累，并且可以产生引力光学活动占主导地位的情况。这样的设置将效果放大了高达五个数量级，然而这不足以使它们可以用最先进的技术来测量。这些效应具有概念上的意义，因为它们揭示了经典广义相对论领域中的引力自旋-自旋耦合，这种现象发生在微扰量子引力中。
2019-02-22 gr-qc hep-th physics.optics
Non-orthogonal cavity modes near exceptional points in the far field
本文研究了非厄米微腔在例外点附近的远场非正交特性，通过集成散射体控制非对称背向散射，实验揭示了模式空间场重叠突增与远场椭圆偏振合并现象，为纳米光子系统集成非厄米光学性质铺平道路。
2024-01-06 physics.optics
Magneto-optical Skyrmion for manipulation of arbitrary light polarization
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Shanghai University（上海大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本研究提出一种磁光天空之王平台，实现对谐振腔本征模的全偏振控制，并展示动态可调偏振纹理的BICs及高性能偏振选择性发射和传输。
2025-12-31 physics.optics
Interaction between Faraday rotation and Cotton-Mouton effects in polarimetry modeling for NSTX
在美国国家球形圆环实验（NSTX）中，对真空室中心堆回射的电磁波极化演化进行了模拟。该模型说明，棉花-木桐效应-椭圆化由于垂直于传播方向的磁场-被示出为强烈加权的等离子体的高场区域。法拉第旋转和Cotton-Mouton效应之间的相互作用也清楚地确定。当波的偏振方向既不平行于也不垂直于局部横向磁场时，就会发生椭圆化。由于法拉第旋转在传播过程中改变了偏振方向，因此它也必然会影响所得的椭圆化。Cotton-Mouton效应本质上也导致极化方向的旋转，但这种效应在建模的等离子体条件下不太显著。在较长的波长下，相互作用增加，并且使偏振测量的解释复杂化。
2010-05-25 physics.optics physics.plasm-ph
Polarization-Orthogonal Nondegenerate Plasmonic Higher-Order Topological States
本文在等离激元Kagome超表面远场观测到偏振正交非简并二阶拓扑角态，基于远场偏振投影与宇称分裂机制，为稳健单光子发射器与复用光子器件提供新方案。
2023-05-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Resonant features of planar Faraday metamaterial with high structural symmetry
研究了在纵向磁场作用下，电磁波通过旋向性介质的平面手征结构的传输。得到了超材料共振的频率依赖性和偏振面的旋转角。我们从理论上和实验上定义了频率和磁场的范围，其中超材料的偏振平面旋转的角度基本上高于单个铁氧体板。
2013-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Polarization rotation through differential transmission in refractive CMB telescopes identified using a hybrid physical optics method
University of Iceland（冰岛大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本研究通过混合物理光学方法发现折射CMB望远镜中因抗反射涂层差分传输导致的偏振旋转问题，并揭示其对偏振测量的影响。
2026-01-07 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.optics
