Band Edge Effects and Normal Mode Propagation in Waveguide Magnetophotonic Crystals
研究了脊形波导磁光子晶体的带边现象。简正模分析用于研究近带边缘和布拉格中心波长群速度及其与偏振的关系。在（111）钆镓石榴石（GGG）衬底上的液相外延（LPE）BiLuIG膜上通过聚焦离子束铣削图案化的布拉格光栅中观察到与输入的大偏振偏离。在光子晶体中的光谱响应的传输矩阵分析允许从测量的透射率和偏振旋转确定椭圆偏振的正常模式的相位。与非双折射法拉第旋转器不同，在偏振旋转和法向模相位差之间存在非线性关系。在带边附近和谐振腔中心波长处，发现左右椭圆偏振的简正模之间存在较大的相位差和光学慢化。分析和比较了这两种系统的驻波光子捕获和光学慢化。
2006-07-18 physics.optics
Gyrotropic Bandgaps, Degeneracy Lifting and Selective Suppression of Bloch States in Photonic Systems
研究了双折射磁光子晶体在平面波导中非对称反向耦合时的简并破缺现象。基本的高阶本地正常模式耦合导致部分重叠的回旋带隙内的布里渊区和布洛赫模式传播的部分抑制。在带隙边缘的布洛赫模允许的偏振态中，发现了一个大的磁光主动重取向。
2008-05-30 physics.optics
Selective and optimal illumination of nano-photonic structures using optical eigenmodes
使用由电磁场和光子结构之间的相互作用定义的光学本征模，可以确定这些结构相对于特定可测量量的最佳照明。这里考虑的一个这样的量是纳米天线阵列的热点区域中的电场强度。本文提出了两种可能的方法，都基于光学本征模，以确定耦合到从纳米天线阵列中取出的单个纳米天线顶部的单个热点的最佳和最有效的照明。这两种方法进行了比较的串扰和整体耦合效率。
2011-11-30 physics.optics
Inverse-designed photonic interfaces beyond eigenmode expansion limits
City University of Hong Kong（香港城市大学）；Rhinoptix Technology Limited.（雷鸟科技有限公司）
针对光子集成电路中不同平台与光纤的模式失配问题，采用逆设计方法，在薄膜铌酸锂平台实现高效超紧凑光子接口，降低耦合损耗，兼容标准组件，减少光刻步骤，设计概念广泛适用。
2026-07-08 physics.optics
Polarization transformations by a magneto-photonic layered structure in vicinity of ferromagnetic resonance
研究了磁光子晶体在铁磁共振频率附近的极化特性。的调查curried考虑到的事实，即在该频带的铁氧体层中的材料损耗的大小是显着的。该方法是基于获得一个系统的常微分方程，并进一步分析该系统的解决方案的稳定性。通过对结构周期传递矩阵特征值的分析，得到了结构的电磁特性。在此基础上，确定了本征波的阻带和通带的边界。给出了反射系数和透射系数随频率和角度的变化关系。得到了偏振面的旋转角度和反射场和透射场的椭圆率。
2010-09-01 physics.optics
Eigenfunction and eigenmode-spacing statistics in chaotic photonic crystal graphs
不同维数和实现方式的波动混沌系统的统计特性已经得到了广泛的研究。这些系统的共同特征是本征模间距的统计和本征函数的统计。在这里，我们提出了光子晶体（PC）的缺陷波导图作为一个新的物理设置混沌图的研究。光子晶体波导具有可工程实现的传播模式色散关系。通过连接这些波导构建的图形具有不同的散射特性的结和弯曲。我们提出了数值确定的统计特性的合奏，包括本征函数振幅和本征模间距的研究，这样的PC-图。我们提出的系统与硅纳米光子技术兼容，并向新的研究人员社区开放了混沌图研究。
2022-12-08 nlin.CD physics.optics
Polarization gaps in spiral photonic crystals
研究了一种六角晶格螺旋结构的介质光子晶体结构的光学特性。材料的介电常数为9，填充率为15.2%。我们发现，这种结构表现出显着的偏振间隙沿螺旋轴入射的光。偏振间隙内的本征模是右旋（左旋）圆偏振的，这取决于螺旋是否是左旋（右旋）。计算了这种结构平板的透射谱，与本征模分析结果吻合较好。
2005-08-02 physics.optics
Eigenmodes of latent-symmetric quantum photonic networks
Institute for Physics, University of Rostock（罗斯托克大学物理研究所）；Eastern Institute for Advanced Study, Eastern Institute of Technology（宁波东方理工大学先进研究院）
该研究揭示了隐含对称性在光子系统中的作用，通过分析9站点网络的本征模，发现反称激发无法离开系统，为光子信息处理提供了新工具。
2025-01-22 physics.optics quant-ph
Ultra-fast and accurate multimode waveguide design based on dataset-based eigenmode expansion method
School of Electrical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（电气工程学院，韩国科学技术院（KAIST））
本文提出基于数据集的本征模展开法光子仿真框架，实现多模波导超快高精度设计，比传统方法快两到三个数量级，并成功用于硅基多模弯曲结构设计与任意功率分配比优化。
2025-05-09 physics.optics
Phase-dependent Supermode Excitation in Photonic Molecules
光子分子（PM）是由称为原子的共振微腔（例如，圆柱体或球体）支持一组高质量本征模。本征模的电磁场将PM中的所有原子耦合起来，形成整个PM的集体超模。我们考虑一种特殊类型的镜像对称的PMs通过两个光通道（锥形光纤）同时被光激发。数值模拟的基础上，我们表明，在这样的PM的超模的光谱组成可以有效地操纵通过改变光学通道之间的相位失谐。对于七原子硅微柱，证明了循环PM对PM光谱的Stokes和反Stokes带中的几个超模实现十倍强度放大/抑制的可能性。
2022-11-28 physics.optics
Absorbing boundary condition for Bloch-Floquet eigenmodes
提出了一种适用于光子晶体和超材料电磁频域模拟的吸收边界条件。该边界条件可以同时吸收周期晶体的多个布洛赫-弗洛奎本征模，包括传播模和消逝模。所讨论的光子晶体或超材料可以包括有损耗的、有源的、各向异性的甚至双各向异性的内含物。吸收边界条件依赖于Bloch-Floquet本征模的正交性条件，这里给出了一个广义的版本。我们测试了这种吸收边界条件的数值和目前的结果。
2013-05-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical Resonances: From Eigenmodes to Scattering Features
Qingdao Innovation and Development Center of Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学青岛创新发展基地）；Department of Electronic Materials Engineering, Research School of Physics, Australian National University（澳大利亚国立大学物理研究学院电子材料工程系）
本文提出一个统一框架，将电磁共振区分为开放系统的本征模和实验观察到的散射特征，并探讨了从孤立粒子到耦合低聚物和周期结构的共振演化，特别关注连续谱束缚态、晶格共振、anapoles和超散射等干涉驱动现象。
2026-06-26 physics.optics
Spatially inhomogeneous inverse Faraday effect provides tunable nonthermal excitation of exchange dominated spin waves
本研究利用含磁性薄膜与布拉格堆的磁光子晶体，发现光子带隙内泵浦光可引发逆法拉第效应分布的相位滑移，实现不同阶交换主导自旋波的可调谐非热激发，拓展了磁性电介质在自旋波器件中的应用。
2023-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Symmetry analysis and multipole classification of eigenmodes in electromagnetic resonators for engineering their optical properties
ITMO University（ITMO大学）
通过分析谐振腔的对称性，利用对称群分类本征模并确定其多极内容，从而设计和预测谐振腔的光学性质和散射现象。
2026-01-24 physics.optics
Enhanced response of non-Hermitian photonic systems near exceptional points
本文从理论和数值上研究了非厄米共振光子系统在两个本征模合并的例外点（EP）附近的响应特性。结果表明，EP附近的系统可以表现出非洛伦兹频率响应，其线的形状和强度强烈依赖于模式衰减率和耦合参数的输入波，不同于一个正常的洛伦兹响应周围的一个单一的共振。特别是，它示出的频率响应的峰值强度是成反比的模式衰减率的四次方，并可以显着增强与光增益的帮助。理论结果通过一个带增益微腔的全波模拟得到了数值验证。此外，还讨论了非线性增益饱和和自发发射的影响。响应增强和它的参数依赖性可能是有用的设计和控制本征模的激发外磁场。
2018-03-28 physics.optics
Strong coupling of plasmonic bright and dark modes with two eigenmodes of a photonic crystal cavity
本文报道了太赫兹波段EIT类超材料等离子体暗模与一维光子晶体腔光子间的强耦合，由亮模介导，并观测到四个极化激元模式，频率分裂可用四耦合谐振子模型解释。
2023-06-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Characterization of Parity-Time Symmetry in Photonic Lattices Using Heesh-Shubnikov Group Theory
利用Heesh-Shubnikov群理论研究了宇称时间对称周期光子晶体的性质。经典群论不能用来分类本征模的对称性，因为时间反演算子是反酉的。幸运的是，Heesh-Shubnikov群的余表示已经被用来描述反酉算子对本征函数的影响。使用的例子结构的一维光子晶格，我们确定的共同表示的本征模在低和高对称点的光子带图。我们发现，无阈值奇偶时间转换与特定类别的共同表征。该方法是完全通用的，可以应用于任何尺寸的宇称时间对称光子晶格。这种方法的预测能力提供了一个强大的设计工具，奇偶时间对称的光子器件的设计。
2016-06-16 physics.optics quant-ph
Effective Dielectric Constants of Photonic Crystal of Aligned Anisotropic Cylinders: Application to the Optical Response of Periodic Array of Carbon Nanotubes
本文计算了各向异性介质柱周期系统的静态介电张量。对于任意二维布拉菲晶格和任意截面的各向异性圆柱体，得到了E-和H-本征模的有效介电常数的精确解析公式。结果表明，各向异性柱体光子晶体的低频特性与单轴或双轴自然晶体相似，取决于其晶胞的对称性。发展的均匀化理论的各向异性圆柱体的碳纳米管的光子晶体的介电性能的计算。
2005-05-15 physics.optics
Computationally Efficient Nanophotonic Design through Data-Driven Eigenmode Expansion
针对片上光子器件快速设计需求，提出数据驱动本征模展开方法，结合并行计算与非线性优化，可高效设计出性能顶尖的多种硅基光子器件。
2024-07-13 physics.comp-ph physics.optics
Ultrafast tilting of the dispersion of a photonic crystal and adiabatic spectral compression of light pulses
我们通过理论和实验证明了光子晶体波导在吸收飞秒泵浦脉冲后色散曲线的超快倾斜。通过用纳米荫罩成形泵浦光束截面，不同的波导本征模获得与扰动泵浦的不同空间重叠，导致色散的局部平坦化高达11%。我们发现，这种部分模式扰动可以用来压缩光脉冲通过波导传播的光谱。
2012-11-22 physics.optics
Topological edge and corner states in a two-dimensional photonic Su-Schrieffer-Heeger lattice
拓扑学在光子学中的应用开辟了光子系统的新功能，如拓扑保护边界模式。利用金属纳米粒子阵列，考虑极化自由度，研究了二维Su-Schrieffer-Heeger晶格中极化相关的拓扑性质.我们证明，当本征模极化平行于平面的二维晶格，它支持孤立的纵向边缘模式和横向模式，从投影体状态隐藏。此外，在开边界条件下，通过打破四重旋转对称性，面内偏振模支持二阶拓扑相位。这项工作将在具有拓扑特征的紧凑光子系统中提供基于偏振的多功能性。
2019-09-03 physics.optics
Circularly polarized vacuum field in three-dimensional chiral photonic crystals probed by quantum dot emission
利用三维手征光子晶体中量子点的自发发射研究了圆极化真空场中光与物质相互作用的量子特性。由于我们所研究的GaAs基镜面非对称结构中沿螺旋轴的圆偏振本征模，我们观察到了来自量子点的高度圆偏振发射。光谱和时间分辨的测量证实，所获得的圆偏振光的真空场中的圆偏振的正交分量之间的光子态密度的大的差异的影响。
2017-07-17 physics.optics
Photonic band structure of ZnO photonic crystal slab laser
我们最近报道了首次实现的基于氧化锌的紫外光子晶体激光器[Appl.Phys.Lett. { \bf 85}，3657（2004）]。在这里，我们提出的结构设计和优化的细节。我们发展了一种计算超元胞技术，可以直接计算蓝宝石衬底上ZnO光子晶体的光子能带结构。我们发现，尽管小的衬底和光子层之间的折射率对比度，低阶本征模具有占主导地位的横电（TE）或横磁（TM）偏振。由于ZnO薄膜的发光表现出强烈的TE偏好，我们可以将我们的考虑限制在TE带，其光谱可以具有完整的光子带隙，并选择适当的结构参数。我们证明，系统的几何形状可以进行优化，以便实现相当大的带隙。
2005-03-21 physics.optics
Degenerate Distributed Feedback Photonic Structure with Double Grating Exhibiting Degenerate Band Edge
我们提出了一个退化版本的布拉格条件，与一个退化的带边（DBE）。标准布拉格条件可以使用在规则带边缘处操作的周期性光栅来实现。我们提出的结构，以实现DBE是由两个堆叠的相同的光栅，形成两个耦合的周期性波导与破镜对称。DBE的发生进行了验证，通过使用本征模求解器和散射参数的计算，使用全波模拟。该结构是一个很好的候选人，设想一个简并的分布反馈激光器工作在DBE。
2022-05-11 physics.optics
The Photonic Band theory and the negative refraction experiment of metallic helix metamaterials
我们首次发展了一种理论来计算和解释金属螺旋周期阵列的光子能带结构。能带结构的有趣特征包括精巧的纵向和圆偏振本征模、宽的偏振间隙[Science 325，1513（2009）]，并且螺旋对称性保证了在偏振间隙的两侧存在负群速度带和以固定频率钉扎在区域边界处的带交叉。通过测量穿过三维真实螺旋超材料板的Gooshchen位移，首次实现了经由手性途径的负折射的直接证明[Science 306，1353（2004）]。
2010-06-14 physics.optics
Observation of nonlinear bands in near-field scanning optical microscopy of a photonic-crystal waveguide
我们用近场扫描光学显微镜测量了GaAs光子晶体波导的光子能带结构，具有高的能量和动量分辨率。有趣的是，我们观察到了本征模求解器没有预测到的额外频带，正如Huisman等人最近所证明的那样[Phys. Rev. B 86，155154（2012）]。我们研究这些额外的频带的存在下，通过执行这些频带的测量，而不同的入射光功率，揭示了非线性的功率依赖性。在这里，我们从实验和理论上证明，所观察到的附加频带是由波导特定的近场尖端效应引起的，这是以前没有报道过的，它可以显着地对检测到的场进行相位调制。
2014-10-06 physics.optics
Localization landscape of optical waves in multifractal photonic membranes
本文利用局域化景观理论预测多分形无序系统中的光波局域化模式，并在氮化硅纳米穿孔光子膜上实验验证，为设计增强光-物质相互作用的无序结构提供了新策略。
2024-03-14 physics.optics
Effects of phase-gradient on the nonadiabatic dynamics and photon-phonon conversion in one-dimensional array of optomechanical cavities
该研究理论探讨了驱动激光相位梯度对一维光机械腔阵列中光子-声子耦合及非绝热动力学的调控机制，揭示了相位诱导带隙改变和模式权重控制的作用，并分析了相位对有限尺寸阵列中相干转换的影响。
2025-05-01 physics.optics quant-ph
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
Optical properties of opaline photonic crystals covered by phase-change material Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$
讨论了Ge $_2$ Sb $_2$ Te $_5$（GST 225）覆盖的三维乳白色光子晶体反射谱中共振Wood异常的物理起源。为此，从实验和理论两方面研究了不同入射角下的光学反射谱。进行本征模分析表明，伍德的异常起源于准波导模式出现在GST 225盖层。这一结论得到了共振频率下入射光的电磁近场分布的支持。实验反射光谱与理论计算进行的傅立叶模态方法在散射矩阵的形式是在一个很好的协议。
2017-06-28 physics.optics
Non-Bloch band theory of generalized eigenvalue problems
本文构建广义特征值问题的非布洛赫能带理论，基于转移矩阵本征值条件发展连续能带计算方法，并以手性超构材料光子晶体为例揭示偏振依赖的非厄米趋肤效应规律。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Numerical Investigation of Photonic Crystal Microcavities in Silicon-on-Insulator Waveguides
利用有限元光散射和本征模求解器对一维光子晶体微腔中的光共振进行了数值研究。通过与文献中的实验和理论结果进行比较，验证了结果。纳米尺度的几何形状的变化对谐振器性能的影响进行了研究。确定了超高Q因子性能的限制因素。
2010-03-11 physics.comp-ph physics.optics
Efficient simulation of millimeter-scale complex-modulated integrated Bragg gratings via hierarchical locally periodic eigenmode expansion
Hefei University of Technology（合肥工业大学）；Ningbo University of Technology（宁波工程学院）
提出HLP-EME框架，通过分层局部周期本征模展开高效仿真毫米尺度复杂调制集成布拉格光栅，加速比超三个数量级，并扩展至弯曲波导，为长复杂光栅器件设计提供高效工具。
2026-09-25 physics.optics
Frequency perturbation theory of bound states in the continuum in a periodic waveguide
在无损耗周期性结构中，连续介质中的束缚态（BIC）的特征在于实频率和实布洛赫波矢量，对于该波矢量，存在在周围介质中传播到无穷远或从无穷远传播的波。对于应用，重要的是要分析高$Q$共振，要么自然存在的波矢量附近的BIC或出现时，结构被扰动。现有的理论提供了定量结果的复杂频率（和$Q$ -因素）的谐振模式出现/存在，由于结构扰动或波矢量变化。当一个周期性结构被看作是一个周期性波导，本征模式往往是分析一个给定的实际频率。本文研究了具有BIC的周期波导，并研究了BIC频率附近的实频率下的本征模。事实证明，BIC附近的这种本征模总是具有复布洛赫波数，但它们可能是也可能不是泄漏模，横向辐射功率到无穷大。这些本征模也可以是在横向方向上指数衰减的复模。我们的研究对于BIC在光波导中的应用具有重要意义，同时也有助于分析工作在BIC频率附近的光子器件。
2022-06-28 physics.optics
Exceptional points of Bloch eigenmodes on a dielectric slab with a periodic array of cylinders
开放介质结构上的电磁谐振态的本征值问题是非厄米的，并且可能具有例外点（EP），在该例外点处两个或更多个本征频率和对应的本征函数合并。光子结构的共振态的EP引起了许多不寻常的波动现象，并具有潜在的重要应用。这是相对容易找到几个EP参数的结构，但孤立的EP提供不了有关它们的形成和参数空间中的变化的信息，它总是很难确保所有的EP在一个域中的参数spaces.In本文中，我们分析EP的介质板包含一个周期性阵列的圆柱。通过调整的周期性结构朝向均匀的板和以下的EP连续，我们能够获得一个精确的条件限制均匀的板，从而命令和分类EP的轨道与他们的端点解析确定。研究发现，沿着每条轨道，一个共振态的二阶EP（具有复频率）通过一个特殊的四阶EP变换成一种特殊的具有实频率的三阶EP。我们的研究提供了一个清晰和完整的图片EP在参数空间，并提供了有益的指导，其实际应用。
2020-04-05 physics.optics
Topological invariant of non-Hermitian space-time modulated photonic crystals
本文提出介质变换方法构造时空调制光子晶体的伴随系统，揭示其非阿贝尔 Zak 相位的量子化、对称性特征及能带反转拓扑相变，并证明其广义布里渊区与厄米情形一致。
2024-12-30 physics.optics
Modal expansions in periodic photonic systems with material loss and dispersion
研究了由有耗和本征色散材料组成的周期光学系统的能带结构特性。为此，我们开发了一个分析框架的基础上的伴随模式的有损耗的周期性电磁系统，并显示如何线性相关的本征模的存在下，材料色散的问题可以克服。然后，我们制定的能带结构导数$(\partial ω) / (\partial \mathbf{k})$（复群速度）和横向光学态的局部和总密度的表达式。我们的精确表达式适用于具有任意色散特性的材料的3D周期性阵列，并且通常需要进行数值计算。它们可以推广到具有两个、一个或没有周期性方向的系统，只要场沿非周期性方向局部化。可能的应用是光子晶体、超材料、由诸如金属或无损光子晶体的高度色散材料构成的超表面、与诸如2D材料中的量子点或激子的共振扰动强耦合的超材料或超表面。为了说明的目的，我们分析评估我们的表达式，一些简单的系统组成的无损耗与一个尖锐的洛伦兹材料共振。最后，我们展示了如何与尖锐的共振周期系统的扰动修改的能带结构。通过结合几个洛伦兹极点，这提供了一个途径，微扰处理相当普遍的材料损耗带的光子晶体。
2018-01-12 physics.optics
Exceptional points and their coalescence of PT-symmetric interface states in photonic crystals
介电常数实部的符号在界面处发生变化是介电介质-金属界面中表面电磁波存在的原因。在这项工作中，我们证明了由两个半无限光子晶体与不同的符号的介电常数的虚部构造的接口也支持表面电磁本征模的实本征频率，保护这种损耗-增益接口的$ PT $对称性。使用多次散射方法和全波数值方法，我们表明，这种界面状态的色散表现出不寻常的功能，如锯齿形轨迹或闭环。为了量化的分散，我们建立了一个非厄米哈密顿模型，可以占任意布洛赫动量的锯齿形和闭环行为。布里渊区中心附近的界面态的性质也可以在有效介质理论的框架内得到解释。结果表明，色散的转折点是例外点（EPs），这是非厄米特系统的特征。当光子晶体的介电常数发生变化时，这些EP可以合并成高阶EP或各向异性EP。因此，这些界面模式表现出许多与异常点物理相关的复杂现象。
2019-12-13 physics.optics
Negative refraction by a virtual photonic lattice
对光子学和超材料的研究不断挑战我们对光的行为的直观理解。近年来，我们已经看到了负折射，光通过平板聚焦，“完美”棱镜和“隐形衣”[1-6]。通常理解，这种不寻常行为的原因是强（异常）色散，即，材料特性对光的频率的依赖性。色散可以是由于材料的自然微观共振（如表面等离子体激元-极化激元），或者是由于周期性晶格的有效共振（带隙）（如光子学[7-9]）。超材料采用了两种方法中较好的一种，它代表了一个周期性的亚波长粒子阵列，这些粒子被调谐到特定的频率波段共振。然而，目前，我们对有限尺寸的周期性光子晶体或超材料样品对宏观性质（如折射）的影响只有非常基本的理解。然而，每一个有限的介质物体是一个中等质量的谐振器，其本征模式形成一个虚拟的光子晶格，具有自己的角带隙和优选的传播方向。在这里，我们表明，这种虚拟晶格产生非平凡的实际效果，甚至均匀的介质谐振器可能会产生负作用，没有负或周期性调制的介电常数/磁导率。我们还提出了一种简单的方法来控制周期的虚拟光子晶格通过改变谐振器的横向尺寸。我们的研究表明了三维共振现象在光学中的重要性，并可能导致具有不寻常特性的新光学器件。
2008-05-06 physics.optics
Observing exceptional point degeneracy of radiation with electrically pumped photonic crystal coupled-nanocavity lasers
通过控制耦合光腔的增益和损耗，可以诱导出本征态的非厄米简并，称为例外点（EP）。已经报道了围绕EP的各种非常规现象，并期望将额外的功能纳入光子器件中。在EP简并度下的本征模也将表现出辐射增强。然而，这样的响应尚未被观察到在芯片上的激光器，因为它们的增益和损耗的可控性有限，并通过泵浦诱导腔失谐的简并提升。在这里，我们报告了第一个非厄米纳米光子平台的基础上，两个电泵浦光子晶体激光器和它的自发发射在EP简并。系统调谐和独立的电流注入到我们的波长尺度的有源异质结构腔，使我们能够证明明确的EP相变的自发发射，伴随着光谱合并的耦合模式和反向泵浦强度的依赖性。此外，我们发现并从理论上证实了奇异的平方洛伦兹发射光谱非常接近精确的EP，这表明纯粹由简并诱导的光子局域态密度的四倍增强。我们的结果开辟了一条新的途径，工程师的光-物质相互作用的非厄米性和探索更大的可重构激光阵列进一步的非厄米的功能和物理。
2020-12-21 physics.optics
Nonreciprocal scintillation using one-dimensional magneto-optical photonic crystals
本文提出利用一维磁光光子晶体打破洛伦兹互易性，实现闪烁发射的方向性控制，从而提升探测器方向的收集效率，拓展了纳米光子设计空间。
2024-09-25 physics.app-ph physics.med-ph physics.optics
Single shot measurement of the photonic band structure in a Floquet-Bloch lattice realised with coupled fiber rings
Floquet-Bloch格点是一个波包在时间和空间上都受到周期性调制的系统，表现出丰富的动力学性质。虽然这种类型的晶格很难在固态物理中实现，但光学系统提供了很好的平台来探测它们的物理特性：除了其他效应外，它们还揭示了真正的现象，如反常的Floquet拓扑绝缘体和光进入局部界面模式的漏斗。尽管能带色散在光子动力学和晶格的拓扑性质中至关重要，但Floquet-Bloch能带的直接实验测量仍然难以捉摸。本文报道用Single Shot方法直接测量光子晶格的Floquet-Bloch带。我们使用一个系统的两个耦合的光纤环，实现了时间复用Floquet-Bloch格。通过对晶格的脉冲响应进行傅里叶变换，我们得到了晶格本征模的精确表征，即能带结构。e.在整个布里渊区上的Floquet-Bloch特征向量的幅度和相位。我们的研究结果为Floquet系统中线性和非线性区域的拓扑效应的观察开辟了前景。
2021-05-06 physics.optics
Plasmonic and photonic crystal applications of a vector solver for 2D Kerr nonlinear waveguides
我们使用我们的矢量麦克斯韦的非线性本征模求解器来研究在二维截面的克尔非线性芯波导的稳态解。该求解器基于有限元法中的固定功率算法。首先，研究非线性等离子体缝隙波导，我们表明，即使在低功率制度，一维研究可能无法提供准确和有意义的结果相比，二维的。其次，我们研究了在高功率下非线性参数$γ_{nl}$和非线性传播常数$Δβ$的变化之间的联系。第三，对于一个特定类型的光子晶体光纤，我们表明，一个非平凡的带隙边缘和非线性之间的相互作用发生。
2018-01-11 physics.comp-ph physics.optics
Topological Phases of Photonic Crystals under Crystalline Symmetries
本文利用动量空间高对称点场本征模的对称性表示，对有无时间反演对称性的一维、二维光子晶体拓扑能带进行完整分类，并用于诊断受阻原子极限、脆弱相及含 Dirac 点和 Chern 数的稳定拓扑相。
2023-03-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hot spot as hallmark of transition from dielectric disk to ring
本研究揭示了介电盘向环转变过程中，由方位角数$m$=1的Mie共振引发的空气孔热点作为转变标志，并通过近场和远场测量观察了光子本征模式从盘到环的重排过程。
2024-06-03 physics.class-ph physics.optics
Optomechanics with one-dimensional gallium phosphide photonic crystal cavities
磷化镓具有高折射率（$n>3$适用于4 μm以下的真空波长）和宽电子带隙（2.26 eV）的优点，可实现在通信波长下具有小模体积和低双光子吸收的光学腔。因此，由于强烈限制的光场而产生的加热大大减少。在这里，我们调查的好处，这些性质的空腔光学力学。利用最近发展起来的基于直接键合的制作方案，我们实现了由磷化镓制成的集成一维光子晶体腔，其光学品质因数高达$1.1\times10^5$。我们优化了他们的设计，通过辐射压力耦合在$\approx 200$太赫兹的光学本征模的共定位机械模式的频率为3 GHz，产生边带分辨设备。高真空光机耦合率（$g_0=2π\times 400$ kHz）允许机械模式放大到所谓的机械激光区，输入功率低至$\approx 20$ μW。机械激光的观测暗示了$C>1$的多光子协同性，这是实现量子态传输协议的重要阈值。由于减少的热光共振位移，除了通常观察到的光机械诱导吸收之外，还可以在室温下检测到光机械诱导的透明度。
2018-12-03 physics.optics
Improved design and experimental demonstration of ultrahigh-Q C${}_\text{6}$-symmetric H1 hexapole photonic crystal nanocavities
H1光子晶体纳米腔是基于单点缺陷的，具有各种对称特征的本征模。因此，它是光子紧束缚晶格系统的一个有前途的构建块，可用于凝聚态，非厄米和拓扑物理的研究。然而，提高其辐射质量（$Q$）因子被认为是具有挑战性的。在这里，我们报告的六极模式的H1纳米腔的$Q$因子超过$10^8$的设计。由于模式的${\rm C_{6}}$对称性，我们通过仅设计四个结构调制参数来实现这种极高的$Q$条件，尽管对于许多其他纳米腔需要更复杂的优化。所制造的硅光子晶体纳米腔表现出系统的变化，其谐振波长取决于1 nm单位的空气孔的空间移位。在26个这样的样本中，我们发现了8个加载$Q$因子超过100万（$1.2 \times 10^6$最大值）的腔。我们研究了理论和实验性能之间的差异进行模拟系统的输入和输出波导和随机分布的空气孔半径。使用相同设计参数的自动优化进一步将理论$Q$因子提高了$4.5 \times 10^8$，这比以前的研究高出两个数量级。我们的工作将H1纳米腔的性能提升到了半导体- $Q$的水平，并为其具有非常规功能的大规模阵列铺平了道路。
2023-01-06 physics.optics
Mesoscopic non-Hermitian skin effect
本研究将非厄米趋肤效应推广到主体无增益损耗、周期边界下纯实能谱的有限尺寸光子结构，揭示边缘本征模集中与点隙拓扑的关联，以手性波导量子电动力学平台为例验证，为无损耗光子结构提供新应用方向。
2023-10-06 physics.optics
Electromagnetic modes of a disordered photonic crystal
我们提出了一个系统的数值方法来计算无序光子晶体的本征模和相关的本征频率，其特征在于，否则周期性的介电分布的小波动。场本征模展开相应的周期性结构的布洛赫模式的基础上，和由此产生的本征值问题是对角化的截断的基础上，包括有限数量的布洛赫带。布洛赫模式展开对于在给定频率范围内非常扩展的无序结构的模式建模非常有效，因为只有光谱上接近的带必须包括在基集中。通过对增加的带集重复对角化，可以容易地验证收敛性。作为例证，我们应用该方法的W1线缺陷波导和L3耦合腔波导，都基于一个光子晶体平板与三角形晶格的圆孔。计算并表征了由无序引起的局域模的本征频率、空间场分布和辐射损失率。对于W1波导，我们表明，辐射损耗，在底部的空间均匀的引导带，是由一个小的杂交与布洛赫模式的空间奇数带，引起的混乱，尽管他们的频率分离。布洛赫模式展开法有着非常广泛的应用：它也可以用来精确地计算具有周期介电常数系统调制的结构的模式，例如在几种高Q腔的设计中。
2011-02-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
An Idea of Implementing Photonic Space-Time Crystals Using Metasurfaces
North South University（北南大学）
本文针对光子时空晶体（PSTCs）缺乏实际实现的问题，提出并仿真了基于二维超表面的PSTC，展示其色散关系中的带隙特性与二阶奇异点性质，还演示了其在6G通信中的应用，推动PSTCs研究与应用发展。
2025-11-13 physics.app-ph physics.optics
Resonant states of structured photonic time crystals
University of Graz（格拉茨大学）；NAWI Graz（NAWI格拉茨）；Riga Technical University（里加技术大学）；Vienna University of Technology (TU Wien)（维也纳工业大学（维也纳科技大学））；Cardiff University（卡迪夫大学）
针对有限尺寸光子时间晶体，发展了任意几何结构的共振态理论，揭示了弱调制下本征频率的二次依赖、无穷阶梯模式以及参数放大的共振机制，并应用于布拉格微腔设计。
2025-06-02 physics.optics
Magneto-optics of dichroic chiral photonic crystals: resonant diffraction transmission and higher-order reflections at grazing angles
本研究通过Berreman方法分析二色性胆甾相液晶的磁光效应，发现掠射角下出现共振衍射透射及高阶反射，外磁场可调控狄拉克点并抑制偏振转变，适用于可调谐窄带滤波器。
2025-10-23 physics.optics
Generalized Non-Hermitian Hamiltonian for Guided Resonances in Photonic Crystal Slabs
VinUniversity（越南大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局（A*STAR））；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Ecole Centrale de Lyon（里昂中央理工学院）
本文提出了一种广义非厄密哈密顿量形式化方法，用于光子晶体板中的引导共振建模，通过系统化展开和积分，揭示了拓扑和对称性保护特性。
2025-11-20 physics.optics
Resonant subspace approximation for photonic crystal slabs
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
针对光子晶体平板共振计算繁琐的问题，提出将能量与参数平等处理的共振子空间近似，通过往返矩阵投影至小空间，仅需少数点即可快速重建能带与光谱，并在强六角硅光栅上验证了其准确性与高效性。
2026-09-10 physics.optics
