Controlling circular polarization of light emitted by quantum dots using chiral photonic crystal slab
研究了由非手性平面GaAs波导构成的手性光子晶体结构中嵌入量子点的光的偏振特性。由于通过波导层的部分蚀刻制造的手征光栅而引起的电磁模式结构的修改已经被证明在没有外部磁场的情况下导致量子点发射的高圆偏振度$ρ_c$。这种现象的物理性质可以根据考虑到结构对称性的互易原理来理解。在共振波长处，预测$|ρ_c|$的幅度超过98%。实验获得的$|ρ_c|=81$ %值较小，这是由于光栅缺陷散射的非偏振光的贡献，从而打破了其周期性。从发射光谱中去除非偏振非共振背景后得到的偏振度估计可高达96%，接近理论预测。
2015-09-25 physics.optics
Slow-light enhanced optical forces between longitudinally shifted photonic-crystal nanowire waveguides
我们发现，侧耦合光子晶体纳米线波导之间的慢光增强的光学力可以灵活地控制通过引入一个相对的纵向位移。我们预测，接近光子带边，在那里的群速度降低，横向力可以从排斥调谐到吸引力，和力被抑制为一个特定的移位值。此外，与其中这种力消失的未移位结构相比，移位导致对称性破坏，这可以促进作用在波导上的纵向力。
2011-11-02 physics.optics
Controlling the Spontaneous Emission Rate of Monolayer MoS$_2$ in a Photonic Crystal Nanocavity
我们报道了控制二硫化钼（MoS $_2$）单层与平面光子晶体（PPC）纳米腔耦合的自发发射（SE）率。空间分辨光致发光（PL）映射显示出强烈的变化时，发射的MoS $_2$单层的PPC腔，PPC晶格上，空气间隙上，和未图案化的磷化镓衬底上。腔耦合MoS $_2$发射的偏振依赖性显示出比未耦合发射强5倍以上的提取PL强度，这表明MoS $_2$ SE率的潜在腔模Purcell增强超过70倍。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Time-dependent optical force theory for optomechanics of dispersive 3D photonic materials and devices
本文提出了一种适用于色散三维光子材料和器件光力学的位置和时间相关的光力理论。该理论适用于包括材料界面、波导和一般光子晶体结构的介质。该理论能够计算耦合场-材料系统的动态状态以及该状态与材料的其他激发（例如表面声波或声子）的干扰。作为一个例子，我们提出了计算机模拟的能量和动量流通过硅晶体与抗反射结构界面。使用商业上可用的模拟工具，该理论可以应用于分析复杂的光子材料和器件中的光学力。
2022-07-20 physics.optics
Tuning light matter interaction in magnetic nanofluid based field induced photonic crystal-glass structure by controlling optical path length
控制光物质相互作用的能力以及同时调节材料中的结构有序和无序的能力虽然在光子学中很重要，但仍然是主要的挑战。在本文中，我们表明，光程长度决定光-物质相互作用在相同的晶体结构所形成的有序的磁性纳米粒子自组装柱内的磁性纳米流体在外加磁场下。当光路长度（L=80 μm）小于磁场作用下磁性纳米流体内部的光学相干长度（波长λ=632.8 nm）时，观察到德拜衍射环图案;当光路长度（L= 1 mm）较长时，观察到散射光的电晕环图案。德拜衍射环的分析表明形成了三维六方晶体结构，其中纵向和横向柱间距分别为5.281和7.344微米。德拜衍射图案内的散斑的观察证实了晶体结构内存在一定程度的结构无序，其可以通过控制所施加的场强度、纳米颗粒尺寸和颗粒体积分数来调节。我们的研究结果为同时利用无序光子玻璃和三维光子晶体的特性开发下一代可调谐光子器件提供了一种新的途径。
2015-09-04 cond-mat.soft physics.optics
Nonlinear optics and light localization in periodic photonic lattices
我们回顾了光子晶格领域的最新进展，强调了它们在控制光的线性和非线性传播方面的独特性质。我们绘制了光晶格和光子晶体之间的一些重要联系，指向在光通信和计算，光束整形和生物传感的实际应用。
2007-05-13 physics.optics
Photonic forces in the near field of statistically homogeneous fluctuating sources
电磁源，例如激光器、天线、扩散器或热源，产生与物体相互作用的波场，以将其动量传递给物体。我们表明，施加在一个小颗粒上的光子力在近场的平面统计均匀的波动源唯一依赖于和作用沿坐标垂直于其表面。该力的梯度部分仅由发射场的渐逝分量贡献，其符号与粒子极化率的实部相反。非保守力部分是唯一的，因为传播分量是排斥的和恒定的。此外，源相干长度增加了自由度，因为它在很大程度上影响这些力。源表面等离子体激元的激发极大地增强了梯度力。因此，部分相干波动源的波场构成了亚波长尺度上粒子操纵的新概念
2012-01-30 physics.optics
Dynamically controlling the emission of single excitons in photonic crystal cavities
半导体微腔中的单个激子代表了腔量子电动力学（c-QED）的固态和可扩展平台，可能在未来的量子网络中实现飞行（光子）和静态（激子）量子比特之间的接口。虽然已经证明了单光子发射和强耦合机制，但由于无法实时控制c-QED系统的相干演化，进一步的进展受到阻碍，因为需要产生和利用电荷光子纠缠。在这里，使用超快电调谐的激子能量在一个光子晶体（PhC）二极管，我们展示了一个单一的激子的耦合到一个PhC腔模式上的一个子ns的时间尺度上的动态控制，快于激子的自然寿命，为第一次。这为量子接口所需的单光子波形控制和固态c-QED系统的实时控制开辟了道路。
2014-11-03 physics.optics quant-ph
Controlling multi-wave mixing signals via photonic band gap of electromagnetically induced absorption grating in atomic media
实验证明，在五能级原子系综中，缀饰多波混频（MWM）和电磁感应吸收（EIA）光栅对探测光的反射可以共存。反射来自EIA光栅的光子带隙（PBG），其比EIT光栅的PBG宽得多。因此，与EIT型光子带隙相比，EIA型光子带隙能够反射更多的来自探针的能量，从而能够有效地影响MWM信号。EIA型和EIT型光子带隙可以通过多个参数来控制，包括频率失谐、传播角度和所涉及的光场的功率。此外，还研究了同时考虑线性和三阶非线性折射率的EIA型光子带隙。理论分析与实验结果吻合较好。该研究在全光通信和信息处理领域具有潜在的应用价值。
2013-12-12 physics.atom-ph physics.optics
Optical forces on cylinders near subwavelength slits illuminated by a photonic nanojet
我们讨论施加在粒子上的光学力，无论是电介质或金属，附近的亚波长狭缝由光子nanojet照明。我们比较这些情况下，米氏共振或不激发。研究的配置是2D的，因此这些粒子是无限的圆柱体，为了获得非凡的传输，照明光束是p偏振的。我们展示了这些粒子共振对光学力的不同影响：虽然在这些照明条件下的回音壁模式削弱了力的强度，但后者通过局部等离子体激元激发而增强。此外，与用高斯光束照射狭缝相比，用纳米喷射照射狭缝将在孔的出口处的颗粒上的光学力增强了3至10倍。此外，这种小的共振金属颗粒在由纳米射流直接照射时所经受的拉力可以通过狭缝的存在而改变，使得它可以在颗粒的某些横向位置处变得排斥。
2012-07-09 physics.optics
Tuning the optical forces on- and off-resonance in microspherical photonics
光压效应很早就被发现，并被用作操纵微米和纳米粒子的光学方法。它通常被认为是由光的动量转移决定的非共振效应。然而，最近我们观察到，支持高质量回音壁共振的直径为15-20 μm的大聚苯乙烯微球可以在水中以非常高的速度沿着锥形光纤在共振条件下光学推进。在这项工作中，我们通过控制激光发射线和回音壁共振之间的失谐来比较微球光子学中的开共振和关共振光学力。我们的方法涉及使用传统的光镊和光纤集成装置中先进的光谱表征微球的操作。我们证明了在共振和非共振的情况下施加在微球上的光学力的显着差异。该方法可用于研究微球光子学中共振增强力的光谱特性。
2015-02-23 physics.optics
Controlling nanoantenna polarizability through backaction via a single cavity mode
极化率$α$决定了小颗粒的吸收、消光和散射。除了纯粹由散射体尺寸和材料设置之外，实际上极化率可以受到反作用的影响：光子环境对散射体的影响。因此，控制反作用的强度提供了一种调整纳米颗粒（辐射）性质的工具。在这里，我们控制宽带散射体和高质量腔的单模之间的反作用。我们表明，从微环谐振器的反作用显着改变了纳米棒阵列的极化率：极化率重新归一化为场散射-和返回-通过环形谐振器的纳米棒deletion棒。此外，我们表明，它是可能的，通过利用阵列的衍射特性来控制反作用的强度。这种附近腔体对强散射体的扰动对于混合等离子体-光子谐振器和一般耦合光学谐振器的理解具有重要意义。
2017-12-20 physics.optics
Optical amplification enhancement in photonic crystals
提高和控制增益介质的效率是激光研究中最具挑战性的问题之一。通过测量掺杂激光染料的蛋白石基光子晶体的增益长度，我们发现面心立方光子晶体沿γ-K对称方向的光放大增强了20倍以上。这些结果从理论上解释的状态密度的方向变化，提供了一个定量的状态密度和光放大之间的联系。
2010-09-14 physics.optics
Controlling wave-front shape and propagation time with tunable disordered non-Hermitian multilayers
非厄米光子系统的独特和灵活的特性通过提供一系列新颖的光学效应并允许在纳米和微米尺度上有效地调谐光-物质相互作用而吸引了越来越多的关注。随着对快速和空间紧凑的光控制方法的需求不断增加，这种独特的方法为新型光学应用铺平了广阔的道路。在这里，统一的无序超材料和非厄米光子学的方法，我们提出了一个概念上新的和简单的架构驱动的无序损耗-增益多层膜，因此，提供了一个强大的工具来控制通过时间和入射光的波前形状与不同的开关时间。我们第一次展示了通过改变无序程度来打开和关闭扭结形成的可能性。同时，利用损耗和增益饱和的非线性效应，实现了输出光强的灵活调节。由于我们的系统中的无序强度可以方便地控制与外部泵浦的功率，我们的方法可以被认为是不同的有源光子器件的基础。
2020-10-19 physics.optics
Pearcey solitons in curved nonlinear photonic caustic lattices
控制人造Pearcey和燕尾光束允许在非常低的光强度下在非线性光敏介质中实现焦散晶格。我们研究了它们作为二维和三维波导结构的功能，并显示了利用这些晶格作为线性分束器的潜力，我们将其命名为Pearcey-Y-splitter。对于对称化Pearcey光束作为自聚焦光束，观察到非线性聚焦时孤子的形成。我们的原始方法代表了焦散光子晶格的第一个实现，可以直接应用于信号处理，显微镜和材料光刻。
2017-03-22 physics.optics
Chiral forces in longitudinally invariant dielectric photonic waveguides
本文数值分析了无损耗矩形截面介电波导中纵向不变的光学手性力，证明通过选择准TE模式或组合简并准TE与准TM模式，可在不同波长下实现纳米粒子的对映体分离。
2023-10-25 physics.optics
Generalized Maxwell projections for multi-mode network Photonics
在奈米尺度上控制光的光学共振系统的设计是奈米光子学中一个令人兴奋的研究领域。虽然描述具有很少共振的系统的动力学是一个相对较好理解的问题，但控制具有许多重叠状态的系统的行为要困难得多。在这项工作中，我们制定了一种形式的依赖于时间的耦合模理论的基础上完成和正交模式，该项目麦克斯韦动力学到一组时空方程，保留了简单性和精确性的传统耦合模理论研究的光波导。我们开发了一种快速有效的计算方法，从一个单一的第一性原理模拟中提取多模谐振系统的所有特性，包括全态密度，模式品质因数，模式谐振和线宽。这种方法可以用来研究分析和数值的复杂动力学系统中的许多重叠的共振在合奏的谐振器的任何几何形状的材料中定义的任意响应。
2020-02-19 physics.optics
Optical symmetric pushing, uni-/bi-directional null, and pulling-pushing flipped forces in one dimensional PT-symmetric photonics
本文讨论了单个和两个反向传播的平面波垂直入射时宇称时间（PT）对称异质结构上的光作用力。其基本策略是通过广义参数空间，源于对PT对称条件和洛伦兹互易定理的考虑。在这样一个广义参数空间中，我们不仅能够详尽地指出各种PT相位和非常波现象，而且还可以推导出光学力的方向性和大小。我们发现，当入射光为正入射时，系统在精确对称相表现出对称的推力效应，在例外点（EP）表现出单向和双向的零力（UNF和BNF），在对称破缺相表现出推拉翻转力，在推拉转折点表现出BNF.在两个相向传播的平面波干涉中，合力的大小和方向性可以通过入射波的相对相位来调节。更有趣的是，我们观察到，在对称性破缺相位的特定区域和例外点，存在与相对相位无关的零力。此外，我们提供了几个PT对称的异质结构，以支持我们的研究结果。我们的研究结果可能是有益的PT光学机械和力整流器的应用。
2021-09-04 physics.optics
Longitudinal chiral forces in photonic integrated waveguides to separate particles with realistically small chirality
研究光子集成波导中结合准TE和准TM模式产生的纵向手性力，证明其能有效分离水中具有现实小手性的吸收性与非吸收性手性纳米粒子。
2024-06-26 physics.optics
Controlling scattering of light through topological transitions in all-dielectric metasurfaces
凝聚态系统中的拓扑相变显示了极其丰富的物理学，揭示了诸如拓扑绝缘体、超导体和超流体等奇异的物质状态。光子拓扑系统开辟了一个全新的研究领域，与凝聚态系统有许多重要的区别。光子模式可以耦合到自由空间模式的连续谱，这使得通过拓扑结构控制和操纵光子结构的散射特性成为可能。同时，光子态的散射和拓扑性质的直接联系允许通过Fano共振通过光谱手段对其进行探测。在这里，我们证明了由全介质超颖表面支持的模式的辐射耦合可以控制和调谐下的拓扑相变由于带反转，相应地诱导与频带相关的谐振的品质因数的一个独特的开关。此外，我们开发了一种技术，从测量的远场散射特性检索的拓扑特性的全介质超颖表面。收集的角度分辨透射和反射光谱允许提取光子模式的动量相关频率和寿命。这使得有效的光子哈密顿量的检索，包括一个合成的规范场的影响，和拓扑不变量~--赝自旋陈数。因此，我们的研究结果开辟了一条新的途径，设计一类新的超颖表面通过拓扑效应控制独特的散射特性。这项工作还演示了如何通过远场测量来探索开放系统的拓扑状态。
2017-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical Pulling and Pushing Forces via Bloch Surface Waves
纳米和微米物体的通用操作是光学机械学及其在生物学、医学和芯片实验室平台上的各种应用的基础。对于灵活的剪裁光学力，以及非凡的光学机械效果，额外的自由度应该被引入到系统中。在这里，我们表明，光子晶体提供了一个灵活的平台，纳米粒子的光学操纵由于布洛赫表面波（BSW）和复杂的字符的反射系数铺平了道路，复杂的光机相互作用控制。我们证明了由于在光子晶体界面处的布洛赫表面波的定向激发，作用于放置在一维光子晶体上方的单个珠子上的横向光学力的增强的拉和推的出现。我们的理论结果，这是支持与数值模拟，证明角度或波长之间的BSW诱导的光的拉力和推力辅助切换。由于光子晶体易于制备，可以在任意光谱范围内对纳米粒子进行精确的光学分选，特别是对核壳结构的纳米粒子，传统的光学机械分选方法很难对其进行分选。我们的方法为新的光学操纵方案和平台以及增强光阱设置中的光-物质相互作用提供了机会。
2021-04-07 physics.optics
Moving Media as Photonic Heat Engine and Pump
由两个不同温度的平板组成的系统，当洛伦兹互易性在至少一个平板中被破坏时，可以在任一个平板上表现出非平衡横向卡西米尔力。这个系统构成了一个光子热机，它将辐射热转换成非平衡横向卡西米尔力所做的功。然而，通过以足够高的相对速度滑动两个平板，热量从温度较低的平板泵送到温度较高的另一个平板。因此，该系统作为光子热泵运行。在这项工作中，我们研究了这样的光子热机和泵的热力学性能通过波动电动力学形式主义。揭示了热机背后的物理机制是由非互易性产生的推进力和由多普勒效应产生的阻力。我们还表明，在热泵的情况下，使用非互易材料可以帮助减少所需的速度。我们提出了一个理想的材料分散达到卡诺效率极限。此外，我们推导出一个相对论版本的热力学效率为我们的热机，并证明它是有界的卡诺效率是独立的参考系。我们的工作作为一个概念性的指导，实现光子热机的基础上波动的电磁场和相对论热力学和电磁非互易性在操作它们的重要作用。
2022-11-09 physics.optics
Optomechanical measurement of photon spin angular momentum and optical torque in integrated photonic devices
光子携带线动量，并且在圆偏振或椭圆偏振时旋转角动量。在光与物质相互作用过程中，线动量的传递导致光动力，而角动量的传递则导致光力矩。包括辐射压力和梯度力在内的光学力长期以来被用于光镊和激光冷却。在纳米光子器件中，光学力可以显著增强，从而在经典和量子机制中产生前所未有的光学机械效应。相反，到目前为止，光的角动量和光矩效应在集成光子学中仍未被探索。在这里，我们演示了在双折射波导中传播的光子的自旋角动量的测量和使用的光转矩致动的光学机械设备的旋转运动。我们表明，的符号和大小的光扭矩是由光子偏振态，在芯片上合成。我们的研究揭示了光子偏振自由度的力学效应，并证明了它在集成光子器件中的控制。利用光矩和与光子角动量的光机械相互作用可以导致扭转腔光力学和光机械光子自旋轨道耦合，以及诸如光机械陀螺仪和扭转磁力测量的应用。
2016-03-29 physics.optics
Anisometric Dielectric Snowman-Particle Provides Improved Control Over Photonic Hook
V.E. Zuev Institute of Atmospheric Optics（V.E. Zuev大气光学研究所）；Tomsk Polytechnic University（托木斯克理工大学）
提出一种利用雪人粒子构型中各向异性介电微粒二聚体控制光子钩的新方法，通过调整粒子不对称性、旋转和光学性质，实现单双光子钩模式切换及方向曲率控制，具有高效、易制造和可调性强的优势。
2026-09-24 physics.optics
Controlling light absorption of graphene at critical coupling through magnetic dipole quasi-bound states in the continuum resonance
利用光子结构中的高$Q$共振态增强二维材料中的光-物质相互作用促进了光学和光子器件的发展。在此，我们试图在辐射工程和连续介质束缚态（BIC）之间搭建一座桥梁，并提出一种通过准BIC共振控制临界耦合光吸收的一般方法。在由石墨烯与硅纳米盘超颖表面耦合组成的单模双端口系统中，当磁偶极共振辐射率等于石墨烯的耗散损耗率时，可以获得0.5的最大吸收。此外，通过同时改变超颖表面的非对称性参数、费米能级和石墨烯层数，可以在0.9 ~ 94 nm范围内对吸收带宽进行两个数量级以上的调节。这项工作揭示了BIC在辐射工程中的重要作用，并为控制下一代光学和光子器件的二维材料的光吸收提供了有前途的策略，例如，光发射器、检测器、调制器和传感器。
2020-10-14 physics.app-ph physics.optics
Stimulated Brillouin Scattering in integrated photonic waveguides: forces, scattering mechanisms and coupled mode analysis
受激布里渊散射（SBS）在纳米器件的最新理论研究已经导致了激烈的研究工作，致力于这种非线性在芯片系统的演示和应用。SBS在集成光子波导中的关键特征是，预计小的高对比度波导在波导边界上经历强大的光学力，预计这将进一步提高SBS增益，该增益已经预计在这种结构中由于更高的模式限制而急剧增长。在所有最近的治疗中，辐射压力的影响与声场对光场施加的散射作用分开。与此相反，我们在这里表明，辐射压力和运动的波导边界的影响是密不可分的。这种见解的核心是一个新的配方SBS相互作用，统一的治疗光和声，结合所有相关的相互作用机制-辐射压力，波导边界运动，电致伸缩和光弹性-从严格的热力学角度来看。我们的方法还澄清了文献中的模糊性，如电致伸缩方面的边缘效应的性质，以及相对于辐射压力的体力。这种布里渊过程的新观点导致物理洞察力与SBS为基础的纳米级器件的设计和制造的影响。
2015-07-23 physics.optics
Realization of all-band-flat photonic lattices
针对传统方法仅能获取少数平坦带的问题，通过精确控制晶格位点间耦合强度模拟 Fock-state lattices，实现了任意尺寸全带平坦光子晶格，同时达成高平坦度与大可用带宽，为控制能带结构与拓扑提供新途径。
2024-01-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Goos-Hänchen Shift and Photonic Spin Hall Effect in Semi-Dirac Material Heterostructures
本研究通过理论建模揭示了半狄拉克材料的各向异性介电函数及无质量狄拉克电子漂移对光子自旋霍尔效应和古斯-汉欣位移的调制作用，为设计可调光子器件提供了新平台。
2025-04-15 physics.optics
Loss revives bistable state near the exceptional point in a non-Hermitian microwave photonic meta-molecule
通过对非厄米系统中例外点的特殊性质的研究，证明了损耗在控制双稳态中的建设性作用。我们在实验上实现了非厄米耦合谐振腔的超分子在微波波段的电脉冲。通过增加损耗，我们首先观察到弱耗散区的双稳态态抑制，然后观察到强耗散区的双稳态态恢复。实验和理论分析都表明，尽管损耗增加，但双稳态的恢复是由于系统遇到EP后场强的恢复。我们的研究结果提供了一种控制和显示双稳态系统的替代方法，从而实现灵活的光子器件，而不仅限于微波制度。
2018-02-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling Electromagnetic Fields at Boundaries of Arbitrary Geometries
在新兴领域的可拉伸和顺应光子学的快速发展，需要在任意几何形状的超颖表面的边界条件的解析表达式。在这里，我们介绍了共形边界光学的概念：一种设计理论，确定设计师的输入和输出领域在这样的接口的光学响应。对于任何物体，我们都可以实现涂层，以实现奇特的效果，如光学错觉和异常衍射行为。这种方法适用于从传统折射光学到下一代可穿戴光学元件设计的广泛应用。这个概念可以推广到其他领域的研究，设计师接口与非平凡的几何形状遇到。
2015-09-21 physics.optics
Precise Balancing of Viscous and Radiation Forces on a Particle in Liquid-Filled Photonic Bandgap Fiber
结果表明，在充液的单模光子晶体光纤的空芯中，微米尺寸的粒子可以稳定地保持对流体逆流使用辐射压力，并移动到和来回（超过10秒厘米），通过斜坡的激光功率上升和下降。该结果代表了一个重大的进步，在以前的工作中，在光学多模充液光纤，其中波动的横向场图案呈现不可预测的辐射和捕获力的粒子输运。逆流液体可以装载精确控制浓度和剂量的化学品序列，使研究单个颗粒，囊泡或细胞成为可能。
2009-04-24 physics.flu-dyn physics.optics
Controlling solar radiation forces with graphene in plasmonic metasurface
本研究设计了一种电可调等离激元超表面，通过调节石墨烯费米能级控制太阳辐射力，为辐射压力收集、太阳帆等应用提供平台。
2023-01-16 physics.app-ph physics.optics
Imaging the transverse component of optical near-fields in resonant photonic structures
Charles University（查理大学）；Friedrich Alexander University Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；Ludwig Maximilian University Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）
利用超快4D扫描透射电子显微镜研究共振光子结构中光学近场的横向分量，展示其在纳米级分辨率下的成像能力，验证了光子结构在光学频率下的横向电子 streaking 效应。
2026-04-22 physics.optics
Simultaneous control of spectral and directional emissivity with gradient epsilon-near-zero InAs photonic structures
控制发射的热辐射的光谱带宽和方向范围是现代光子学和材料研究中的基本挑战。最近的工作表明，在其近零响应中具有空间梯度的材料可以在其发射率中支持广谱方向性，从而实现特定入射角的高辐射率。然而，这种能力已经受到限制，光谱和方向的材料支持声子极化激元共振在长波红外波长的可用性。在这里，我们设计和实验证明了一种方法，使用掺杂的III-V族半导体，可以同时定制光谱峰值，带宽和方向性的红外发射率。我们外延生长和表征InAs为基础的梯度ENZ光子结构，表现出不同的光谱带宽和峰值方向作为其掺杂浓度分布和厚度的函数的宽带定向发射。由于其易于制造的几何形状，我们相信这种方法提供了一个多功能的光子平台，动态控制宽带光谱和定向发射率的一系列新兴应用。
2022-12-16 physics.optics
Acoustically control of integrated optical microrings: from photonic molecule to Mobius strip
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；Tsinghua University（清华大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过声学控制实现微环谐振器的拓扑结构变换，展示了从光子分子到莫比乌斯环的转变，实现了强耦合和高反射率的光子器件控制。
2025-11-27 physics.optics
Curved spacetime-induced control of photonic modes via spatially dependent band structure
School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院）
本文提出弯曲时空本身即可通过产生空间依赖的光子能带结构来控制光子模式，无需人工电磁结构，并以Rindler时空和爱因斯坦-罗森桥为例展示了光传播效应及隧穿现象。
2026-05-26 physics.optics
Isolated Photonic Flatband with the Effective Magnetic Flux in A Synthetic Space including the Frequency Dimension
平带的研究在光子学中具有重要意义，其目的是控制光的局域化，以实现光通信中的潜在应用。我们在一个包含光的频率轴的合成空间中研究平带物理。一个环形谐振器阵列被用来构建一个合成的Lieb型晶格，其中的调制相位分布支持一个局部非零的有效磁通量指向合成空间。我们发现，平带与其他色散带是孤立的，即使受到波导群速度色散的扰动，光仍然可以局域化。我们的工作指出了一条操纵光的波包沿空间维度和频率维度的局域化性能的路线，这对于控制色散材料中的光信息存储具有潜在的意义。
2020-07-27 physics.optics
Photonic force optical coherence elastography for three-dimensional mechanical microscopy
光镊是非接触捕获和微操作的宝贵工具，但它们促进用于机械生物学研究的生物样品的高通量体积微流变学的能力受到与单个珠振荡的激发和检测相关的精确对准的限制。相比之下，来自低数值孔径光束的辐射压力可以在扩展的深度范围上施加横向局部力。我们提出了光子力光学相干弹性成像（PF-OCE），利用相敏干涉检测跟踪亚纳米振荡的珠，嵌入在粘弹性水凝胶，诱导调制辐射压力。由于由超低辐射压力引起的位移通常被吸收介导的热效应所掩盖，因此在独立测量和水凝胶的光热响应解耦之后，分离出珠的机械响应。通过PF-OCE对具有不同琼脂糖浓度的水凝胶中的珠机械响应的体积成像与通过剪切流变仪对水凝胶的本体机械表征一致。
2017-12-21 physics.ins-det physics.optics
Broadband silicon photonic phase shifters driven by gradient optical forces
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
研究基于梯度光学力的宽带全光硅基光子移相器，利用狭缝模式波导与亚波长光栅实现，通过泵浦光束共传播实现全光相位偏移，低功率且与低温量子平台兼容，避免电连接与吸收损耗。
2026-07-10 physics.app-ph physics.optics
Optical binding of cylinder photonic molecules in the near-field of partially coherent fluctuating Gaussian Schell model sources. A coherent mode representation
通过建立辐射力的相干模表示，提出了部分相干光辐射压的理论和计算方法。这是说明与近场发射的高斯-谢尔模型源，机械作用于一个单一的圆柱体与磁介电行为，或在光子分子构成的一对这样的圆柱体。因此，在研究了单个粒子产生的力之后，我们讨论了空间相干性对两个粒子成键和反键态的影响。的相干长度表现出的倏逝波模式的散射场的贡献的关键限制，因此的性质和强度的电磁力，即使当电和/或磁的部分波共振被激发。
2014-03-11 physics.optics
Frequency manipulation of light by photonic gauge potentials
操纵光的频率的能力在基础量子科学和实际应用中都非常重要。传统的频率转换方法依赖于非线性光学过程，存在效率低、带宽受限等问题。拓扑光子学的最新发展将规范势和磁场的概念引入光子领域。在这里，我们展示了多功能的频率操纵光通过光子规范的潜力在光纤通信系统。通过控制电光相位调制的初始相位，实现了频率维的规范势。通过选择不同的规范势，实现了频率梳最大50 GHz的频移和三倍的带宽扩展。通过采用两个不同规范势的级联相位调制器，实现了频率梳的“负折射”和任意输入光谱的频率“完美成像”。这些结果可能为量子光学和经典光通信中的多功能频率管理铺平道路。
2017-05-20 physics.optics
Optomechanical and Photothermal Interactions in Suspended Photonic Crystal Membranes
我们在这里提出了一个光学机械系统制造的新的应力管理技术，使我们能够暂停无缺陷的硅光子晶体膜上的硅绝缘体（SOI）衬底上的间隙，可调到200 nm以下。我们的器件能够在大的表面积上产生强大的吸引力和排斥力，具有简单的内耦合和外耦合，并具有迄今为止任何几何结构中最强的排斥光机械耦合（gOM/2π ~ -65 GHz/nm）。探讨了光机械和光热机械动力学之间的相互作用，后者用于实现机械模式的冷却和放大，表明我们的平台非常适合于低功率质量，力和折射率传感以及光机械加速度计的应用。
2012-10-30 physics.optics
Controlling emitter-field coupling in waveguides with a nanomechanical phase shifter
本文提出利用纳米光电机械移相器和光子晶体镜，实现量子点与波导光学模式的可控耦合，通过诱导镜面虚拟位移改变局部态密度，实现无腔条件下的自发辐射宽带调谐，为优化量子点发射体-场相互作用提供新方法。
2025-03-02 physics.optics quant-ph
Integrated optical force sensors using focusing photonic crystal arrays
机械振荡器是许多传感器应用的核心。最近，几个研究小组已经开发出了由高应力氮化硅薄膜制成的光学探测振荡器。它们表现出几个aN/Hz $^{1/2}$的出色力灵敏度，并且还可以制成高反射性，用于有效检测。光学读出通常需要复杂的实验设置，包括定位平台和庞大的腔体，这使得它们在实际应用中不切实际。在本文中，我们提出了一种基于带有光子晶体反射器的低损耗氮化硅机械谐振器构建完全集成的全光学力传感器的新方法。我们可以通过模拟一个纯粹由氮化硅制成的悬浮聚焦光子晶体来规避以前在稳定性和复杂性方面的限制。我们的设计可以实现全集成传感器，由集成完整Fabry-Pérot腔的单个模块构建而成，无需组装或对准。所提出的模拟将允许基于高Q氮化硅膜的传感器的彻底简化。我们的研究结果包括，据我们所知，第一次模拟的聚焦镜由机械悬挂的平膜与亚波长厚度。几百$μ$ m和mm之间的腔长度应该是直接可实现的。
2017-04-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Two-spin-multiplexed optoacoustic light storage in chiral photonic crystal fiber
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander Universität（弗里德里希-亚历山大大学）；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Hangzhou Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院杭州光学精密机械研究所）
本研究利用手性光子晶体光纤中的手性布里渊散射实现双自旋通道复用的光声光存储，提供了一种稳健且可扩展的多维光子存储平台。
2026-02-23 physics.optics
Beyond the Purcell Effect: Controlling Pure Quantum Dephasing with Spin Noise Metasurfaces
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）；Birck Nanotechnology Center, Purdue University（普渡大学伯里克纳米技术中心）
本文提出了一种纳米光子方法，用于修改量子比特的纯退相位动力学，通过开发超亚波长自旋噪声超材料，实现对远离共振频率的低频光子环境的高效宽带控制，从而在量子光-物质相互作用工程中开辟了新前沿。
2026-05-19 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Controlling dispersion forces between small particles with artificially created random light fields
激光束的适当组合可以用来用“光镊”捕获和操纵小颗粒，以及在颗粒之间诱导显著的“光学结合”力。这些相互作用力通常是强各向异性的，这取决于外部场的干涉景观。这是在对比熟悉的各向同性，几何不变，范德华力，并在一般情况下，Casimir-Lifshitz中性体之间的相互作用所产生的随机电磁波所产生的平衡量子和热涨落。在这里，我们表明，理论和实验，小胶体颗粒之间的色散力也可以诱导和控制使用人工创建的波动光场。利用光镊作为测量仪器，我们提出了实验证据的预测各向同性吸引相互作用的电介质微球诱导的激光产生的，随机光场。这些光诱导的相互作用开辟了一条道路，以可调的强度和范围在胶体系统中的相互作用的控制的几何不变。
2015-01-22 cond-mat.soft physics.optics
Optomagnetic forces on YIG/YFeO3 microspheres levitated in chiral hollow-core photonic crystal fibre
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Institute of Particle Technology, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学颗粒技术研究所）；Interdisciplinary Center for Functional Particle Systems, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学功能粒子系统跨学科中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Institute for Theoretical Solid-State Physics, RWTH Aachen University（亚琛大学理论固体物理学研究所）；Institute of Micro- and Nanostructure Research and Center for Nanoanalysis and Electron Microscopy, Friedrich- Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学微纳结构研究中心及纳米分析与电子显微镜中心）
本研究利用手性空芯光子晶体光纤悬浮YIG/YFeO3微球，通过光学扭矩诱导其旋转和磁化矢量变化，探索磁光物理新现象。
2026-01-07 physics.app-ph physics.optics
Compression of an intensive light pulse in a dense resonant medium and photonic-band-gap structures containing it
研究了强光脉冲与稠密共振介质的相互作用。分析了在介质的实际参数下实现光开关和脉冲压缩的可能性。研究了含有密集共振介质的不同光子带隙结构中脉冲形状的变化。特别是由于与介质的非线性相互作用的色散补偿的效果报告。在同向和反向传播脉冲的方案中考虑了用另一脉冲进行脉冲控制的可能性。结果表明，光子晶体使控制更有效，至少在共同传播的脉冲的情况下。
2009-08-26 physics.atom-ph physics.optics
Controlling the sign of optical forces using metaoptics
本研究利用超构光学设计超表面，通过调控多极模式相干叠加，实现对光学力符号的确定性控制，实验验证了吸引与排斥力，为纳米机械系统光学操控提供新平台。
2025-04-25 physics.atom-ph physics.optics
Controlling phonons and photons at the wavelength-scale: silicon photonics meets silicon phononics
射频通信系统长期以来一直使用支持超声波机械波的体声波和表面声波器件来操纵和感测信号。这些设备大大提高了我们处理微波的能力，通过将它们与数量级更慢和更低损耗的机械场相连接。与此同时，长距离通信一直由低损耗的红外光子主导。随着电信号处理和传输接近由能量耗散施加的物理极限，现在正在积极考虑将光链路用于移动和云技术。因此，存在用于通过可缩放半导体工艺制造的波长尺度机械波或“声子”电路的强驱动器。随着这些电路的出现，结合了电、光和机械元件的新的微米和纳米结构已经出现。在这些器件中，例如光机械波导和谐振器，光学光子和千兆赫声子理想地彼此匹配，因为两者都具有微米量级的波长。因此，声子电路的发展已经成为光信号处理和传感应用以及新兴量子技术的一个充满活力的研究领域。在这篇综述中，我们讨论了支撑这一领域的关键物理和品质因数。我们还总结了纳米级机电系统的最新技术水平，重点关注硅等可扩展平台。最后，我们给出了这些新系统可能带来的前景以及它们在未来几年面临的挑战。特别是，我们认为，在芯片上集成高度相干和紧凑的机械元件的混合电和光机械设备在电光调制、量子微波到光子转换、传感和微波信号处理方面具有显著的未开发潜力。
2018-10-07 physics.app-ph physics.optics
Microspherical photonics: Giant resonant light forces, spectrally resolved optical manipulation, and coupled modes of microcavity arrays
本论文研究了介质微球的新型共振推进技术，其目标是对具有相同共振的微球进行分选，这对于发展微球光子学至关重要。首先，通过将锥形微光纤固定在机械坚固的平台中来开发渐逝场耦合器。锥形是通过化学蚀刻技术获得的。使用这些平台，WGM的模态数，耦合制度和品质因数确定为各种球，并与理论进行比较。其次，研究了WGM共振均匀性优于0.05%的球构成的光子分子的光谱特性。结果表明，不同空间构型的耦合腔在光纤传输谱中呈现出相对稳定的模式分裂图样，可以作为区分这种光子分子的光谱特征。第三部分是微球所受巨共振推进力的研究。在具有足够大直径的聚苯乙烯球的悬浮液中观察到这种效应。通过集成用于单个球体操作的光镊，精确地控制了每个球体中的可调谐激光器和WGM之间的波长失谐。在实验中直接证明了光学力的共振增强。光谱的形状，位置和所观察到的推进力峰值的幅度解释了共振条件下的光动量的有效转移到微球。共振力的峰值接近动量守恒的总吸收极限。研究了球在推进过程中的横向运动，证明了稳定径向陷阱的存在。巨大的共振推进力可用于大规模分选微球，具有非均匀的共振特性。
2015-09-03 physics.acc-ph physics.atm-clus physics.optics
Exciton-polaritons in flatland: Controlling flatband properties in a Lieb lattice
近年来，新型二维材料如石墨烯、铋和过渡金属二硫属化合物由于其独特的物理性质而引起了人们的极大兴趣。一系列物理效应可以通过创建模拟这些二维材料的人造光子晶格转移到光子学领域。在这里，激子极化激元在半导体微腔提供了一个令人兴奋的机会，研究一个复杂的晶格势的光的部分光，部分物质的量子流体。本文研究了埋有光阱的二维Lieb晶格中的激子-极化激元。这种Lieb晶格的$S$和$P_{xy}$光子轨道导致了两个平带的形成，这两个平带对于紧凑局域态的无畸变存储是最感兴趣的。通过使用控制良好的蚀刻和过度生长技术，我们设法控制的陷阱，以及具有很高的精度的网站耦合。这使我们能够在光谱上监测整个布里渊区的平坦带的平坦度。此外，我们证明了这些平带可以直接填充非共振激光激发下的凝聚。最后，使用这种先进的设备的方法，我们证明了共振和确定性激发的平带模式的传输几何形状。我们的研究结果建立了激子极化激元系统作为一个高度可控的，光学多体系统研究平带效应和无畸变存储紧凑的局域态。
2020-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling Optical Beam Thermalization via Band-Gap Engineering
我们建立色散工程规则，使我们能够控制的热化过程和热状态的初始光束在多模非线性光子电路中传播。为此，我们已经实现了动力学方程（KE）的方法在系统中的布洛赫色散关系表现出带隙。当带隙宽度与带隙宽度之比大于某一临界值时，KE具有不同于标准Rayleigh-Jeans（RJ）分布的稳态解。该理论还预测了弛豫时间，在弛豫时间以上会发生这种非常规的热状态。我们已经测试了我们的结果的有效性的原型SSH模型的复合元素之间的连接允许控制的带隙结构。这些光谱工程规则可以扩展到更复杂的光子网络，这些光子网络缺乏周期性，但它们的光谱由光谱间隙分隔的模式组组成。
2021-08-11 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.optics
