Enhanced transmission through subwavelength apertures by excitation of particle localized plasmons and nanojets
我们研究，并说明与数值计算，传输增强亚波长的2D狭缝由于等离子体激元圆柱体的本征模的激发时，他们被放置在孔径入口处发挥的主导作用，也由于加强和高度本地化的能量在狭缝中的结果形成的纳米喷射。我们表明，提供照明的选择，使孔径传输本征模产生的，这种现象是独立的狭缝是否单独产生非凡的传输，虽然在前一种情况下，这种增强将添加到这个狭缝超传输。我们解决了几种颗粒尺寸，并强调这种现象的普遍性与不同的材料。
2011-04-05 physics.optics
Thermal emission by a subwavelength aperture
本文用涨落电动力学方法计算了温度为T时真空或材料填充的孔的热辐射。我们表明，热发射是非常不同的孔径大小是大还是小相比，热波长。与经典黑体相比，填充真空的亚波长孔（亚波长黑体）的热发射大大降低。计算出了它们的发射率的简单表达式，并得出它们的总发射率为T8，而不是大口径的T4。本文还讨论了尺寸与波长相当的圆盘材料的热发射问题。它特别示出，当材料可以支持表面波，如声子极化激元时，这种盘的发射率增加。
2016-02-11 physics.class-ph physics.optics
A deep learning approach to resonant light transmission through single subwavelength apertures
光的共振传输是表面波辅助的现象，其使得荧光能够穿过在不透明的金属屏幕中铣削的亚波长孔径。在这项工作中，我们引入了一种深度学习方法，可以有效地计算和设计在金属屏幕上穿孔的单个亚波长狭缝的光学响应，并被周期性排列的压痕包围。首先，我们证明了基于耦合模式理论形式主义的半分析框架是一种强大而有效的方法来生成所提出的方法所需的大型训练数据集。其次，我们讨论了如何简单，密集连接的人工神经网络可以准确地学习从定义系统的拓扑结构的几何参数映射到其相应的透射谱。最后，我们报告了一个深度学习串联架构，能够为所考虑的系统类别执行逆向设计任务。我们希望这项工作能够激发进一步的工作，将深度学习应用于分析纳米结构金属薄膜中的光-物质相互作用。
2021-06-20 cond-mat.dis-nn physics.comp-ph physics.optics
An effective cavity resonance model for enhanced optical transmission through arrays of subwavelength apertures in metal films
我们提出了一种新的理论方法来模拟通过穿透金属薄膜的亚波长孔径传输的谐振特性。我们表明，腔模理论适用于一个有效的谐振腔，其尺寸是由孔径的几何形状和相关的衍射波的倏逝波衰减长度。该方法提出了周期性孔径阵列中透射增强的具体物理机制，即是局域在金属表面近场的倏逝散射光耦合到孔径中。此外，它分析预测在增强传输的峰值的频率，峰值的品质因数，并解释它们的依赖于在很宽的几何形状范围内的孔半径，周期性和膜厚度的变化。该模型与模拟结果和现有结果具有很强的相关性，具有很高的准确性。
2013-10-22 physics.optics
Aperture optical antennas
本文综述了亚波长口径天线在光学领域的研究，既关注基础研究，也关注应用。第2节报告了使用三种主要类型的孔径天线增强光-物质相互作用：单个亚波长孔径，由浅表面波纹包围的单个孔径和亚波长孔径阵列。大部分纳米孔径应用致力于生物光子学领域，以改善分子传感，这在第3节中进行了综述。最后，在第4节中讨论了纳米光学（光源、探测器和滤波器）的应用。
2014-05-17 physics.optics
On Electrical Equivalence of Aperture-Body and Transmission-Cavity Resonance Phenomena in Subwavelength Conducting Aperture Systems from an Equivalent Circuit Point of View
对于作为孔体共振（ABR）问题的代表性例子的由导电条支撑的窄缝结构，最大功率传输的条件）和传输宽度（即，归一化的最大透过功率）与厚导体屏中的窄缝耦合问题（称为传输腔共振（TCR）问题）的结果相同。从等效电路表示的传输谐振条件和功能机制的观点来看，ABR和TCR问题被认为本质上是相同的性质。
2009-12-30 physics.optics
Anomalous light absorption around subwavelength apertures in metal films
在这项工作中，我们研究了金属屏蔽中的隔离亚波长孔径散射的电磁场在金属表面的散热。与我们通常认为的由本地源产生的波的强度应该随着与源的距离而减小相反，我们揭示了在表面处的耗散热在几十个波长的宽空间间隔内保持恒定。这种行为发生在贵金属在近红外波长观察到非侵入式热反射测量和分析的分析模型，强调了复杂的角色所发挥的准柱面波的现象。此外，计算结果表明，吸收平台是一个固有的属性，发生在各种各样的拓扑结构，无论孔径形状。
2014-01-09 physics.optics
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
Field enhancement of intense laser pulses in a subwavelength plasma aperture
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
Resolution of objects within subwavelength range by using the near field of a dipole
本文分析了点偶极子近场照明下孔径的远场分辨率，发现减小源与孔径距离可将倏逝波转化为传播波从而提高分辨率，无需复杂的近场扫描技术即可分辨相近物体。
2012-06-08 physics.optics
Funneling Light Through a Subwavelength Aperture with Epsilon-Near-Zero Materials
下一代光子结构与电子和光学片上组件的集成需要开发有效的方法来限制和控制亚波长体积中的光。最近提出了几种使光耦合到亚波长物体的技术，包括基于光栅和复合材料的解决方案。然而，这些耦合器的实验实现涉及复杂的制造与\sim 10 nm分辨率的三维。复杂耦合结构的一个有前途的替代方案涉及具有极小介电常数的材料，也称为ε近零（ENZ）材料。与先前参考的方法相比，期望ENZ材料的单个层提供自由空间辐射与亚波长引导结构之间的有效耦合。在这里，我们报告的第一个直接观察到的散装ENZ增强传输通过亚波长狭缝，伴随着这种现象的理论研究。我们的研究为ENZ材料和基于ENZ的光子系统的多种实际应用打开了大门。
2011-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Generation and subwavelength focusing of longitudinal magnetic fields in a metallized fiber tip
我们通过实验和数值计算证明，在NSOM中使用的光纤尖端中，方位极化电场（|E $_{\text{azi}}$| $^2$ /|E $_{\text{tot}}$|对于1.4μm针尖孔径直径和λ $\pm $ = 1550 nm，分别产生亚波长限制（FWHM $\approx$ 450 nm $\approx$ λ $_0$ /3.5）磁场。我们属性的金属涂层的光纤尖端中的对称性破缺的弯曲和随后的等离子体激元模式过滤在截头圆锥锥中的这种场分布的产生。
2014-05-31 physics.optics
Optical guided dispersions and subwavelength transmissions in dispersive plasmonic circular holes
数值研究了色散等离子体圆孔的光传输特性，重点研究了其亚波长导光特性。为了更好地理解孔直径对导频色散特性的影响，研究了几种孔直径下的导模，包括表面等离子体激元模和圆波导模，特别是当金属包层具有等离子体频率依赖性时。并与色散等离子体间隙的导频色散特性作了简要的比较[K。Y. Kim等人，Opt. Express 14，320-330（2006）]，其是本结构的平面版本，以及具有完美电导体包层的圆形波导。最后，前三个TM状的主模式与不同的孔径的模态行为进行了检查相同的操作模式。
2009-02-19 physics.optics
Enhanced Transmission of Light and Particle Waves through Subwavelength Nanoapertures by Far-Field Interference
金属薄膜中的亚波长孔径阵列可以增强光和物质（原子）波的传输。这种现象依赖于金属表面等离子体波或物质波的共振激发和干涉。我们展示了一种新的机制，它可以提供一个伟大的共振和非共振传输增强的光或德布罗意粒子波通过孔径不是由表面波，而是由建设性的衍射波（由孔径产生的光束）在放置在远场区的检测器的干涉。与其他模型相比，该机制既不依赖于光束（连续波或脉冲）的性质（光或物质），也不依赖于多光束源（一维和二维亚波长孔径阵列，纤维，偶极子或原子）的材料和形状。光栅透射谱中的Wood反常现象是光学中一个长期存在的问题，它是由我们模型的干涉性质自然产生的。本文的创新点是对经典Young型双源系统中Wood异常的预测。这种新机制可以被解释为著名的迪克量子模型预测的亚波长原子系综的超辐射发射的非量子模拟（光功率和能量尺度为光源数量的平方，而不考虑周期性）。
2008-05-28 physics.class-ph physics.optics
The Chimaerical Quest for the Optical Plasmonic Superlens
这篇评论旨在揭露声称等离子体银膜超透镜能够成像真正的亚波长物体的谬论。这种透镜是由伯克利小组提出的，他们在误导性实验中不恰当地将亚波长孔径视为要成像的对象，而这些孔径的主要功能是将自由空间激光转换为激发银中的表面等离子体共振现象所必需的倏逝场。此外，孔径还决定了银膜上可能发生这种现象的受限有效面积。我们提供了一个新的有见地的物理解释如何激发这种现象，它需要什么。我们强调的现象的重要影响的亚波长转换（减少）所产生的表面等离子体及其相关的约束增强倏逝场。
2014-04-04 physics.optics
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
Near-field terahertz probes with room-temperature nanodetectors for subwavelength resolution imaging
太赫兹（THz）波的近场成像正在成为光子学基础研究以及物理和生命科学的强大技术。通过放置在近场的小孔收集来自物体的太赫兹波，可以实现超过衍射极限的空间分辨率。然而，通过亚波长尺寸孔径的光透射从根本上受到光的波动性质的限制。在这里，我们设想了一种新的架构，利用固有的强大的倏逝太赫兹场内产生的光圈，以减轻消失传输的问题。亚波长孔径最初耦合到非对称电极，其激活由黑磷或InAs纳米线薄片制成的晶体管通道中的热电THz检测机制。所提出的新型太赫兹近场探针能够用3.4太赫兹量子级联激光器实现室温亚波长分辨率相干成像，为紧凑和多功能的太赫兹成像系统铺平了道路，并有望弥合空间分辨率从纳米级到衍射极限的差距。
2019-03-14 physics.app-ph physics.optics
Waveguide properties of single subwavelength holes demonstrated with radially and azimuthally polarized light
研究了聚焦光束通过银膜中单个亚波长孔的传输特性。我们分别使用径向和方位角偏振光来激发高阶波导模式以及匹配孔径几何形状的径向对称性。值得注意的是，传输特性可以描述的经典波导模型，即使厚度的银膜薄的四分之一波长。
2007-08-10 physics.optics
Transmittance of a subwavelength aperture flanked by a finite groove array \\ placed near the focus of a conventional lens
本文研究了用普通透镜照明的一维光捕获结构。我们的理论研究表明，当该结构被放置在透镜的焦平面附近时，可以获得高的传输效率。所考虑的结构是一个有限缝槽阵列（SGA）与一个给定数量的凹槽对称分布相对于一个中央狭缝。SGA在不透明的金属膜上被纳米图案化。结果表明，当（i）在狭缝内激发类法布里-珀罗模和（ii）光阑的有效截面为入射光束的半峰全宽量级时，即使对于单个狭缝，也能获得80%的总透过率。通过凹槽阵列产生8%的进一步增强。凹槽阵列的最佳几何形状由位于狭缝两侧的中等数量的凹槽（$ \geq 4$）组成，凹槽之间的距离为入射波长$λ$的一半。凹槽应该比平面波照明通常报告的凹槽更深（深度为$\geq λ/4$），以增加其单独的散射截面。
2014-03-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic Bragg Reflectors for Subwavelength Hole Arrays in a Metal Film
我们提出了等离子体布拉格反射器，用于增加通过金属膜中的亚波长孔的周期性阵列的非常光传输。通过防止阵列边缘处的损耗来增加传输。等离子体布拉格反射器具有通常阵列的周期性的一半的周期性。与没有反射器的阵列相比，侧面有反射器的纳米孔阵列的透射率增加了一倍。这些结构还可以用于隔离等离子体集成电路中的器件。
2007-08-22 physics.optics
Propagation of localized surface plasmons in sets of metallic nanocylinders at the exit of subwavelength slits
我们分析，通过数值模拟，传输增强通过亚波长狭缝由于存在的等离子体纳米圆柱体的集合，放置在这些孔的出口附近。此外，我们将这项研究扩展到偶极等离子体激元粒子的光子晶体，这些粒子位于金属板中的一排非常透射的狭缝前面。
2011-04-15 physics.optics
Breaking of Energy Conservation Law: Creating and Destroying of Energy by Subwavelength Nanosystems
预言了具有光或物质（量子）波动性质的亚波长守恒系统的额外能量、负能量和能量湮灭。在任何亚波长物理系统中，能量的产生和毁灭都打破了能量的守恒定律。这一矛盾现象在光和物质通过亚波长孔径的异常传输的背景下得到了证明[T.W. Ebbesen等人，Nature（London）391，667（1998）和E. Moreno等人，物理修订版信函95，170406（2005）]。
2006-12-27 physics.class-ph physics.optics quant-ph
Computing resonant modes of circular cylindrical resonators by vertical mode expansions
有限高度的开放式亚波长圆柱谐振腔广泛应用于各种光子学应用中。圆柱形谐振器在纳米光子学中特别重要，因为它们相对容易制造，并且可以设计成表现出不同的谐振效应。本文提出了一种有效的数值方法，用于计算多层圆柱体的共振模态。谐振模式是麦克斯韦方程组的复频率输出解，没有源或入射波。该方法利用一维"垂直“模态的场展开将三维特征值问题转化为一维问题，并利用Chebyshev拟谱方法计算一维模态，建立离散化的特征值问题。此外，还提出了一种新的迭代格式，使一维非线性特征值问题能可靠地求解。对于金属圆柱体，谐振模式的计算基于金属的介电函数的解析模型。通过与现有数值计算结果的比较，验证了该方法的有效性，并将其用于探索具有高$Q$共振的亚波长介质柱和分析金纳米柱。
2019-06-30 physics.comp-ph physics.optics
Free-Space Wide-Aperture Sheet-Isolator Based on a Multilayered Resonant Cavity
我们介绍了第一个概念设计的自由空间薄板隔离器具有无限的孔径和宽带全向抑制向后传播的光的可能性。所提出的设计涉及一个多层谐振腔，包括亚波长磁性层，二向色纳米层，和一个可选的金属纳米层。腔共振增强了由亚波长磁性层产生的法拉第旋转，同时提供了由二向色纳米层对向后传播的光的几乎全部吸收。后者是一个必要的和最具挑战性的条件，薄板隔离器与无限孔径的功能。（可选的）金属纳米层提供对倾斜入射光的抑制，否则倾斜入射光将在任一方向上部分透射。我们的数值模拟和准光学测量在毫米波频率说明了分层片隔离器的关键要素是如何工作的。我们的方法可以缩小到长红外和中红外波长。
2019-10-08 physics.app-ph physics.optics
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
Terahertz measurements on subwavelength-size samples down to the tunneling limit
本研究针对太赫兹光谱中亚波长样品衍射影响精度的问题，采用连续波太赫兹光谱仪结合波导模型分析不同孔径下的测量数据，证实锥形薄孔径结合类波导分析可将α-乳糖一水合物的定量相位测量拓展至更低频率。
2022-03-25 physics.optics
Acoustically tuneable optical transmission through a subwavelength hole with a bubble
在亚波长大小的体积中有效地操纵光和声对于光子学、声子学和生物物理学中的应用是重要的，但仍然是难以捉摸的。我们从理论上证明了在亚波长，300 nm宽的充满水的孔与100 nm半径的气泡与MHz范围的超声波的光的控制。超声波驱动的气泡脉动调制孔孔径的有效折射率，这引起通过孔的光传输的光谱调谐。这种控制机制为可调谐声光和光机械超材料以及全光学超声转换开辟了新的机会。
2016-10-15 cond-mat.other physics.bio-ph physics.flu-dyn
The Airy fibre: an optical fibre that guides light diffracted by a circular aperture
我们设计并制作了一种光导纤维，它的导模之一是近似的艾里斑图。在1550 nm波长处，光纤的衰减为11.0 dB/km，光纤的模式与理想的无限远艾里模式的匹配率为93.7%，远场近似于礼帽光束。该引导机制与光子带隙引导具有很强的相似性。
2016-01-15 physics.optics
Extra energy coupling through subwavelength hole arrays via stochastic resonance
金属表面波与亚波长结构的周期性几何结构之间的相互作用是等离子体激元学最近但至关重要的兴趣更新的核心。最有趣的一点是通过这些周期性结构的异常强传输的观察，它可以超过由板的填充因子给出的经典传输的数量级。实际的范例是，这种异常的传输是由周期性引起的，然后这种高传输应该在随机几何中消失。在这里，我们表明，额外的能量可以耦合通过亚波长结构，通过添加一个受控量的噪声的位置的光圈。这一结果可以在随机共振的统计框架中进行建模。耦合能量相对于噪声的演化使得可以访问在亚波长阵列的表面处耦合的额外能量。
2007-04-30 cond-mat.other physics.optics
Asymmetry and spin-orbit coupling of light scattered from subwavelength particles
具有电偶极和磁偶极响应的亚波长物体的光散射和自旋轨道角动量耦合现象正受到越来越多的关注。在圆偏振光的照射下，自旋轨道耦合效应已被证明会导致粒子的测量位置和实际位置之间的显著偏移。在这里，我们表明，显着的角度依赖性，这些“光学海市蜃楼”和那些的强度，圆偏振度（DoCP），和自旋和轨道角动量的散射光子，都链接和完全由无量纲的“不对称参数”g，是独立的特定的光学性质的散射体。有趣的是，当g不为0时，光学海市蜃楼和角动量交换的最大值发生在不同的散射角处。此外，我们表明，g参数正好是一半的DoCP在直角散射。这一发现开辟了可能性，推断整个角特性的散射场由一个单一的远场偏振测量。
2018-12-17 physics.optics
Spontaneous decay rate of an excited molecule placed near a circular aperture in a metal film
我们研究了有限厚度和有限电导率的金属薄膜中置于圆孔附近的激发态分子的自发衰变率。我们考虑了金属薄膜在真空中自由悬浮和在衬底上的情况。分子的位置和衬底的存在对分子的自发发射率有显著的影响。求出了描述这一过程的渐近线，提取了激发态分子的总自发衰变率、辐射自发衰变率和非辐射自发衰变率，并进行了比较。结果可能是有用的，在开发和解释的实验调查一个单一的分子与扫描光学显微镜和光学纳米器件的设计的基础上控制的基本量子系统发射与纳米孔。
2017-01-21 physics.optics
Theory of surface plasmon generation at nanoslit apertures
在这封信中，我们研究了金属屏中单个亚波长狭缝对光的光的散射。在以前的理论工作相比，我们提供了一个微观描述的散射过程，强调在狭缝孔径的表面等离子体激元的产生。支持分析的是一个严格的形式主义的基础上的正常模式分解技术和半解析模型，它提供了精确的公式的等离子体激元生成强度。生成被证明是相当有效的金属与低电导率，如黄金在可见光范围内。通过与最近的实验数据[H. F. Schouten等人，物理修订版信函94，053901（2005）]。
2005-12-22 physics.optics
Light scattering by a subwavelength plasmonic array: anisotropic model
本文用边界元法计算了亚波长等离子体阵列对不同截面平行圆柱体的光透射率：圆柱体和椭圆体，轴比为4：1。我们证明了等离子体共振是尖锐的椭圆的情况下，具有较大的水平轴。这种结构容易受到介质折射率变化的影响，因为反射和透射系数的高导数接近全内反射角。为了获得近似的解析表达式，我们使用金属层的模型。我们探讨了“三明治”结构与两个双折射之间的各向异性膜，并证明其定量协议与数值计算结果。
2021-11-20 physics.optics
Achieving Extraordinary Acoustic Transmission in a Single Slit by Boundary Impedance Engineering
Facultad de Ciencias, UAEMex（UAEMex理学院）
本研究通过优化边界阻抗实现单条亚波长狭缝的非凡声学传输，揭示了阻抗匹配在增强传输中的关键作用。
2026-01-02 physics.flu-dyn physics.optics
Enhanced Transmission and Second Harmonic Generation from Subwavelength Slits on Metal Substrates
我们从理论上研究了二次谐波产生，起源于非线性，磁洛伦兹力长期从单一和多个孔刻在厚，不透明的金属基板。金属基板上的孔的线性传输特性先前已经在光的非凡传输的背景下进行了研究。传输过程由许多物理机制驱动，其特性和相对重要性取决于金属基底的厚度、狭缝尺寸和狭缝间隔。在这项工作中，我们表明，腔效应和表面等离子体激元产生的组合产生增强的二次谐波产生的制度的非凡的透射率的泵浦场。我们研究了前向和后向二次谐波产生转换效率作为几何参数的函数，以及它们如何与泵浦传输效率相关。共振现象在所产生的二次谐波信号中是明显的，因为转换效率取决于入射泵浦脉冲的持续时间，并且因此取决于其带宽。我们的研究结果表明，紧限制模式的激发以及增强的传输和非线性过程的组合可以导致几个潜在的新的应用，如光刻，扫描显微镜，和高密度光学数据存储设备。
2008-03-12 physics.acc-ph physics.optics
Vectorial structure of a hard-edged-diffracted four-petal Gaussian beam in the far field
基于矢量角谱法和稳相法，利用圆孔函数可以展开为复高斯函数的有限和这一事实，导出了四瓣高斯光束经圆孔衍射后远场的解析矢量结构。研究了能流分布和孔径引入的衍射效应，并用图形说明。此外，还详细讨论了f参数和截断参数对非傍轴性的影响。此外，当截断参数趋于无穷大时，本文所得到的解析公式可以退化到无孔情况。这一工作有助于加深对FPGB经圆孔衍射的矢量特性的理解。
2010-04-27 physics.optics
Super-resolution and non-diffraction longitudinal polarized beam
提出了一种产生亚波长（0.43 λ）纵向偏振光束的方法，该光束在自由空间中传播时不发散，长度约为4 λ。这是通过控制高数值孔径聚焦透镜孔径上贝塞尔-高斯场的振幅、相位和偏振特性来实现的。
2007-09-18 physics.optics physics.pop-ph
Diffraction of a partial temporal coherent beam from a single-slit and a circular aperture
我们将单缝和圆孔的弗兰霍夫衍射的概念推广到部分时间相干和准单色光的情况。解析地研究了这个问题，并研究了相干长度对衍射图样的影响。在这种情况下，辐照度的远场分布取决于新引入的参数（退相干参数），该参数控制衍射图案与通常的衍射图案的偏差。给出了时间退相干对远场辐照度分布的修正。数值研究了退相干参数对远场衍射图样的影响。在单个狭缝的情况下，在中心峰中没有明显的偏差，但是在更高阶的衍射中，偏差变得明显。对于圆孔，只要退相干参数大于1，光束的退相干效应会影响衍射分布，一级衍射图样会减小，随着退相干参数的增大，一级衍射图样会逐渐消失。
2019-02-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Resonance Frequencies of a Slab with Subwavelength Slits: a Fourier-transformation Approach
本文提出了一种新的、严格的和简单的傅里叶变换方法来研究具有有限个宽度为$h\ll 1$的亚波长狭缝的理想导电平板中的谐振。由于狭缝外的区域是变量分离的，通过对控制方程进行傅里叶变换，我们可以用孔径上的场导数来表示外部区域的场。其次，在变量分离仍然可用的每个狭缝中，波场可以表示为具有未知傅里叶系数的可数基函数的傅里叶级数。最后，通过在孔径上匹配场，建立了一个控制可列傅里叶系数的无穷多个线性方程组。通过对系数矩阵的每一项进行仔细的渐近分析，我们严格地证明了，通过只删除有限数量的行和列，所得到的主子矩阵是对角占优的，从而可以将无限维线性系简化为有限维线性系.共振频率正是使线性系秩亏的那些频率。这反过来又提供了一个简单的渐近公式，描述谐振频率的精度为${\cal O}(h^3\log h)$。我们强调，这样的公式是更准确的比所有现有的结果，是第一个准确的结果，特别是对缝数超过两个，我们最好的知识。此外，这个渐近公式严格地证实了这样一个事实，即无论我们如何放置狭缝，只要它们间隔的距离与宽度$h$无关，谐振频率的虚部总是${\cal O}(h)$。
2020-12-26 cs.NA math.NA physics.optics
Extension of Bethe's diffraction model to conical Geometry: application to near field optics
在近场扫描光学显微镜中使用的涂层锥形光纤尖端的辐射区，研究了Bethe双偶极子模型的一般性，通过一个亚波长孔在导电平面中的光衍射。为了从理论上描述针尖的角辐射功率，我们提出了一个简单的，小孔径（半径< 40 nm）的多极展开的基础上的分析模型。我们的模型能够重现现有的实验结果。它证明相对不敏感的锥角和孔径半径，并包含，作为第一近似，经验的两个偶极子模型提出较早。
2010-02-04 physics.optics
Terahertz Switch Using an Array of Subwavelength Metallic Holes-coupled-disks
School of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, University of Tehran（德黑兰大学工程学院电气与计算机工程学院）；Research Center for Quantum Engineering and Photonics Technology, Sharif University of Technology（谢里夫理工大学量子工程与光子技术研究中心）
本研究提出了一种基于亚波长金属孔耦合盘阵列的太赫兹开关，实现了室温下高频宽带的可重构光传输控制。
2026-02-11 physics.optics
Polarization effects in metallic films perforated with a bidimensional array of subwavelength rectangular holes
几年来，周期性阵列的亚波长圆柱形孔在薄金属层已采取了至关重要的上下文中的Ebbesen等人，特别是有吸引力的光传输实验报告的结果。已经强调的是，零阶透射图案不依赖于垂直入射的入射光的偏振。在本文中，我们表明，这是不是矩形孔的情况下，通过对比圆孔的情况下。在这种情况下，我们提出了一种新的偏振器，目前的优势所带来的原始Ebbesen设备。假设最近对这些种类的金属光栅的技术兴趣，这种偏振器可以导致新的技术应用。
2005-02-07 cond-mat.other physics.optics
Unidirectional sub-diffraction waveguiding based on optical spin-orbit coupling in subwavelength plasmonic waveguides
亚波长等离子体波导显示出独特的强局域化（下至纳米级）和引导光的能力。这些结构本质上是双向光通信信道，提供两个相反的光传播方向。因此，当使用强聚焦光束将光直接从顶（或底）表面耦合到这些平面集成器件时，它被均等地共享到两个相反的传播方向。在这里，我们表明，对称性可以打破使用入射的圆偏振光，直接在波导弯曲的自旋轨道角动量转移的基础上。我们预测，高达94%的内耦合光被引导到一个单一的传播通道的间隙等离子体波导。远超过衍射极限的强局部化光能的单向传播通过偏振变得可切换，而不需要中间纳米天线/散射体作为光导向器。这项研究可能会在一个大的科学领域，如纳米光子电路，路由和排序，光学纳米传感，纳米光学捕获和操纵打开新的视角。
2015-04-10 physics.optics
Linear optical elements based on cooperative subwavelength emitter arrays
我们描述了二维亚波长量子发射器阵列作为有效的光学元件在线性制度的应用。对于垂直入射光，合作的光学响应，源于发射极-发射极偶极交换，允许控制阵列的传输，其谐振频率和带宽。对完全偏振的入射光的操作，例如一般的线性和圆形偏振器以及相位延迟器，可以根据琼斯矩阵来设计和描述。我们的分析方法和相应的数值模拟确定最佳制度，这样的操作，并揭示调整阵列的几何形状和外部磁场的幅度和方向的仔细调整的重要性。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
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
Ultra-low threshold lasing through phase front engineering via a metallic circular aperture
具有超低阈值和最小基底面的半导体激光器是一个积极研究的课题。这种器件需要高品质因数激光腔与小有源区体积的组合，这推动了对利用纳米光学概念的新颖腔几何形状的追求。对于高反射率涂覆脊形激光器，其中光被紧密地限制在波导中，低阈值只能通过强烈地减少在激光器端面处产生的衍射损耗来实现。我们在这里表明，有点反直觉，打开一个精心设计的孔径在金属小面涂层可以同时提高其传输和模态反射率，通过校正在亚波长尺度的相位前。数值模拟和实验结果表明，光学镜损失减少高达40%，而传输增加了四个数量级。将这种方法应用于短腔量子级联激光器的两个方面，我们实现了激光器在室温下的电损耗仅为143 mW。这种光源特别适合于在中红外波长范围内操作的便携式和电池供电的化学试剂感测应用，其中多种温室气体和污染气体具有其基本吸收线。我们的工作建议进一步的应用，包括频率梳色散工程的可能性，并可以在广泛的光电系统中实现。
2021-04-06 physics.optics
Diffraction of an Off-axis Vector-Beam by a Tilted Aperture
从实验和理论上研究了径向偏振矢量光束经离轴倾斜光阑衍射时轨道角动量诱导效应的表现。进行了实验，以提取的圆偏振度，这被证明是成比例的自旋角动量密度的轴上分量。我们报告了一个明确的分离区域的右和左圆极化分别与积极和消极的拓扑电荷，这是让人想起标准的涡旋引起的横向位移，虽然在衍射的情况下。实验结果得到了模型模拟的支持，一致性是相当令人满意的。结果是有用的，以了解轨道轨道相关的影响，由于不可避免的失调问题（特别是涡旋光束）。
2022-04-27 physics.optics
Rayleigh-Sommerfeld scalar diffraction by apertures moving at relativistic speeds
本文从理论上解析地得到了以相对论速度运动的单缝、双缝、光栅和圆孔的瑞利-索末菲标量衍射的理论结果。我们还研究了单缝振荡快门的衍射。我们的研究对于探讨相对论横向多普勒效应对衍射场强度分布的影响具有重要意义。
2021-01-16 physics.optics
Useful relations for the analysis of stellar scintillation at the entrance pupil of a telescope
近年来，大气光学湍流（OT）新技术的发展又成为一个活跃的研究课题。为了便于这些研究，我们重新考虑了已知的理论结果，并得到了一些新的实际有用的结论。我们引入了一个无量纲菲涅尔滤波器，它允许我们近似多色加权函数（WF）的单色一个典型的精度为百分之几。一个所谓的无量纲WF可以很容易地缩放为任何大小的接收孔径。对于圆孔和单色辐射的情况，找到了WF的解析表达式，当圆孔直径比圆孔边大1.15倍时，方孔和圆孔的WF匹配，相对差小于0.01。可以将线性数字滤波器应用于来自图像检测器的闪烁信号。作为数字滤波的一个例子，我们考虑了幂律滤波器$\propto f^{5/3}$，其WF在很宽的高度范围内是恒定的。我们讨论了这种方法测量OT积分的主要限制：有限的像素大小，混叠，和有限的图像检测器的大小。
2021-08-16 astro-ph.IM physics.optics
Two tractable models of non-stationary light scattering by subwavelength particles and their application to Fano resonances
本文介绍了两个易于处理的分析模型来描述亚波长粒子共振光散射的动力学效应。一种是基于时间耦合模理论的推广，另一种是采用正常模方法。我们表明，入射脉冲的包络线的急剧变化可能会引发不寻常的，违反直觉的动态散射与干扰的模式与快速和缓慢的放松。为了展示模型的力量，我们应用它们来解释由$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
High-Efficiency, Extreme-Numerical-Aperture Metasurfaces Based on Partial Control of the Phase of Light
高质量的平面光学元件需要大角度和宽波长范围内的高效光偏转。尽管相位梯度超颖表面通过利用亚波长尺寸的散射体向电场连续添加0至2π范围内的相移来实现这一点，但是它们的性能受到界面处相位调制的空间分辨率的限制。在这里，我们介绍了一类新的超颖表面的基础上的一般配方，其中的相移覆盖小于整个0-2π范围，提供显着的优势。更具体地说，这种方法允许实现具有更紧凑和更少相互作用的散射体的超颖表面，因此更精确的相位调制，并且将超颖表面的性能限制推进到显著超过全覆盖相位梯度方法的那些的域。将这一概念应用于等离子体和电介质表面，我们证明了大的相位梯度导致高数值孔径浸没超透镜（NA=1.4），在可见波长处具有近衍射极限分辨率（~0.32λ）。我们的概念能够增加功能，例如在单层上的宽带性能和波长解复用，超过了单层等离子体超颖表面的理论交叉偏振传输效率限制，并为介电超颖表面产生67%的效率。这项工作为实现高分辨率平面光学元件和高效等离子体元器件铺平了道路。
2018-07-18 physics.optics
Extraordinary transmission through a single coaxial aperture in a thin metal film
实验研究了金属薄膜（t = 110 nm）中单个亚波长同轴光阑的透射特性。本文报道了用强聚焦的径向偏振光束照射单亚波长同轴光阑，增强透射。在我们的实验中，我们实现了高达四倍的增强传输通过一个单一的同轴孔相比，一个（空心）的圆形孔径具有相同的外径。我们将这种增强的传输到TEM模式的激发与径向偏振光内的单一同轴孔照明。在径向偏振照明和方位偏振照明的透射率之间观察到强烈的偏振对比。此外，通过一个单一的同轴孔观察到的传输可以大大减少，如果表面等离子体激元被激发。实验结果与时域有限差分（FDTD）模拟结果吻合良好。
2010-04-15 physics.optics
Thermally reconfigurable extraordinary terahertz transmission using vanadium dioxide
Sarab Branch, Islamic Azad University（伊斯兰阿扎德大学萨拉布分校）；University of Tabriz（大不里士大学）；Yeungnam University（荣州大学）
研究通过氧化钒相变材料实现可重构非凡太赫兹传输，利用亚波长孔洞结构调控传输窗口，实现红移或蓝移，并展示其在太赫兹调制器和可重构滤波器中的应用潜力。
2026-05-07 physics.optics
Inverse-Designed Photonic Crystal Cavities with Controllable Far-Field Numerical Aperture
University of Maryland（马里兰大学）
本文提出一种同时优化品质因子和远场数值孔径的光子晶体微腔逆向设计框架，在氮化硅L3微腔中实现耦合效率提升28倍、品质因子提升3.9倍，并验证了其对纳米制造缺陷的鲁棒性。
2026-10-05 physics.app-ph physics.optics quant-ph
