Tunable Hybridization at Mid Zone and Anomalous Bloch-Zener Oscillations in Optical Waveguide Ladders
本文研究了由两个耦合的平面光波导阵列构成的光波导梯中光波的光振荡和隧穿。对于这种能带结构，由于能带杂化而形成了一个中间带隙，其波数位置可以在整个布里渊区进行调谐，这与布拉格带隙不同。通过在每个阵列中的传播常数中施加梯度，实现了Bloch-Zener振荡（BZO），其中带之间的齐纳隧穿发生在中间区，这与在布里渊区的中心或边缘处隧穿的常见BZO相反。通过场演化分析论证了BZO的存在。在中间区域的可调谐杂化增强了光波导阶梯中BZO的可调谐性。这一工作对于理解晶格结构中的相干现象具有普遍和根本的重要性。
2010-10-10 physics.optics
Steering between Bloch oscillation and dipole oscillation in parabolic optical waveguide arrays
本文研究了传输常数呈抛物线渐变的平面光波导阵列中通过最近邻耦合相互作用的超模的光学振荡。在这些阵列中，我们已经确定了一个过渡之间的对称偶极振荡（DO）和破缺布洛赫振荡（BO）在适当的条件下。梯度局域化与各种光学振荡之间存在着明显的对应关系。利用光学系统的振荡与平面摆的振荡之间的类比，我们提出了梯度轮廓的移动引起从BO到DO的转变。我们确认的光学跃迁的哈密顿光学的装置，以及由场的演化的超模。这些结果在光开关中具有很大的应用潜力，可用于设计合适的光器件。
2010-04-21 physics.optics
Optical analogues of Bloch-Zener oscillations in binary waveguide arrays: wavenumber evolution perspective
本文从波数演化视角研究二元波导阵列中的布洛赫-齐纳振荡，解析推导出中心波数演化定律，并给出狄拉克点隧穿距离和转折点距离的解析表达式，同时揭示克尔非线性对该振荡的不利影响。
2025-01-01 physics.optics
Optical Zener-Bloch oscillations in binary waveguide arrays
齐纳隧道耦合光波导的横向折射率梯度的二元阵列中示出产生一系列的规则或不规则的光束分裂和光束重组事件叠加到布洛赫振荡。这些周期性或非周期性的Zener-Bloch振荡在固态或物质波系统中遇到的相干多带动力学的光学系统中提供了清晰和可视化的签名
2006-11-15 physics.gen-ph physics.optics
Coupled Bloch-Wave Analysis of Active PhC Waveguides and Cavities
采用耦合布洛赫波方法分析有源光子晶体波导和腔。增益耦合否则独立的反向传播布洛赫模式。这种耦合被证明是限制增益本身的最大可达到的慢光增强，并强烈影响在PHC激光器的模式选择。
2019-06-09 physics.app-ph physics.optics
Anharmonic Bloch Oscillations in the Optical Waveguide Array
研究了光束在光波导阵列中的非简谐布洛赫振荡。采用考虑二阶相互作用的耦合模态模型（CMM）对这种效应进行了解析描述。所得公式明确地预测了光束的路径，特别是找到了转向点的位置，证实了该公式与数值模拟的完全一致。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Phase transition to spatial Bloch-like oscillation in squeezed photonic lattices
我们提出了一个精确可解的波导晶格，其中包含非均匀耦合系数。这种结构为量子光学中的压缩数和压缩相干强度分布提供了一个经典的模拟，其中传输长度起着压缩振幅的作用。对于初始光束轮廓的任意分布，以封闭形式获得强度图案。我们还研究了通过在每个波导的传播常数（$ α$）上增加线性梯度来实现空间布洛赫振荡的相变。我们的分析结果表明，布洛赫振荡出现以上的传播常数的线性梯度（$ α> α_{c} $）的临界值。相变（在波导的传播特性中）是离散衍射和布拉格衍射之间竞争的结果。此外，光强度在临界点处沿着每个波导代数地衰减，而其在临界点（$ α< α_{c} $）以下指数地下降。
2013-09-21 physics.optics
Diagnosing Floquet Chern and anomalous topological insulators based on Bloch oscillations
针对Floquet陈绝缘体与反常拓扑绝缘体难区分的问题，提出直-曲混合波导阵列实现二者相变，利用二维布洛赫振荡的体响应差异直接诊断拓扑相。
2025-08-01 physics.optics
Theory of Optical Bloch Oscillations in the Zigzag Waveguide Array
研究了锯齿形光波导阵列中的布洛赫振荡。利用多重散射理论对阵列中的光束进行了数值模拟。二阶耦合依赖于阵列的几何参数的影响进行了研究。在MSF内得到的结果进行了比较的唯象耦合模式模型的基础上的计算。计算是在碱土硼铝硅酸盐玻璃样品，这是最有希望的C波段（1530-1565 nm）制作的波导。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exact Bloch oscillations in optical waveguide arrays with arbitrary long-range coupling
我们发现在任意长程耦合的影响下，弯曲光波导之字形阵列中存在精确的布洛赫振荡。曲率在光演化方程中引起线性横向电势梯度。在具有二阶耦合的阵列的情况下，稳态可以作为整数指数的贝塞尔函数的线性组合来获得。相应的本征值是等距的，并形成众所周知的Wannier-Stark阶梯，间隔是独立的二阶耦合。我们还精确地求解了波包动力学，并与实验结果进行了比较。因此，我们发现，一个宽的光脉冲进行布洛赫振荡。基本布洛赫频率的倍频在二阶耦合的有限值处成立。相反，当单个波导最初被激发时，呼吸模式被激活而没有布洛赫振荡的特征。我们提出了一个概括我们的结果受到远程耦合的波导阵列。在一般情况下，波包的质心显示了布洛赫频率的倍数的出现，直到相互作用的阶数。
2017-07-19 cond-mat.other physics.optics
A Simple Coupled-Bloch-Mode Approach To Study Active Photonic Crystal Waveguides and Lasers
利用耦合布洛赫模方法，导出了复折射率扰动下光子晶体（PhC）线缺陷波导传输特性的简单表达式。我们通过分析耦合系数的频率依赖性和相对强度，提供了对耦合机制的物理见解。我们已经示出了波导色散关系上的扰动的影响，以及增益引起的分布反馈如何限制增益本身的最大可达到的慢光增强。然后，我们已经应用我们的方法来分析各种PhC激光腔的阈值行为，并证明了在这些激光器中的相干分布反馈效应的显着影响。重要的是，我们的方法还表明，一个简单的结构组成的有源区与无源输出波导的零背反射可以实现激光振荡与合理的阈值增益。
2019-06-10 physics.app-ph physics.optics
Complex modes in an open lossless periodic waveguide
在主传播方向上具有周期性的开放周期性波导的导模是限制在波导芯周围的布洛赫模，在横向方向上没有辐射损耗。一些导模可以具有复传播常数，即复布洛赫波数，即使当周期性波导是无损的（没有吸收损耗）时。这些所谓的复模是当波导具有不连续性和缺陷时可以由入射波激发的物理解。我们表明，复杂的模式在一个开放的介质周期波导形成带，和带的端点可以被归类为少数情况下，包括极值的色散曲线的规则导模，束缚态的连续，简并复杂的模式，和特殊的衍射解决方案与闪耀的属性。本文的研究不仅加深了对周期波导的理论理解，而且对实际应用有一定的指导意义。
2020-08-17 physics.optics
Resonant Bloch-wave beatings
本文在具有横向折射率梯度的多模周期弯曲波导阵列中引入布洛赫波拍频。这种新现象表现在布洛赫振荡的振幅周期性急剧增加，布洛赫振荡伴随着由单个波导引导的模式的谐振转换。布洛赫波拍被认为是最明显的谐振模式转换的长度时，大大超过布洛赫振荡的纵向周期。拍频随波导弯曲幅度的减小而减小，而拍频幅度则受到来自Floquet-Bloch晶格谱第二允许带的Bloch振荡幅度的限制。
2014-05-28 nlin.PS physics.optics
Frenet-Serret analysis of helical Bloch modes in N-fold rotationally symmetric rings of coupled spiralling optical waveguides
电磁波在手性扭曲结构中的行为是一个持久的兴趣话题，至少可以追溯到20世纪40年代微波行波管放大器的发明，并在手性超材料、超表面和光子晶体光纤（PCF）的当代研究中达到高潮。由纺丝预成型件拉制的具有手性微结构的光纤具有许多有用的性质，例如表现出圆双折射和圆二色性。最近的研究表明，具有N重旋转对称（对称群CN）横向微结构的手征光纤支持螺旋布洛赫模（HBM）族，每个螺旋布洛赫模由方位布洛赫谐波（或光学涡旋）的叠加组成。一个示例是具有围绕其中心轴布置成环的N个耦合芯的光纤（N芯单环光纤）。虽然这种类型的光纤可以很容易地使用标量耦合模理论建模，其光学特性的完整描述需要一个矢量分析，考虑到光的偏振状态，特别是在研究圆和涡旋双折射。在本文中，我们开发，使用一个正交的二维螺旋坐标系嵌入在一个恒定半径的圆柱表面，严格的矢量耦合模式描述的字段使用本地FrenetSerret框架旋转和扭曲的N个核心。分析的地方在坚实的理论基础上以前的HBM理论，其中采取了启发式的方法，基于物理直观的性质布洛赫波。我们相信，这项研究提供了清晰的，有时是一个相当困难的领域，并将促进进一步探索这些迷人的波导系统的实际应用。
2020-11-06 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
Impact of slow-light enhancement on optical propagation in active semiconductor photonic crystal waveguides
推导并验证了一组耦合布洛赫波方程，用于分析有源半导体光子晶体波导的反射和透射特性。在这样的器件中，慢光传播可以用于增强每单位长度的材料增益，例如，实现与光子集成兼容的短光放大器。耦合波分析相比，数值方法的基础上傅立叶模态法和频域有限元技术。材料增益的存在导致后向散射场的建立，这被解释为分布反馈效应或在无源-有源界面处的反射，这取决于所采取的方法。对于非常大的材料增益值，波导的能带结构被扰动，并从简单的耦合布洛赫波模型的偏差被发现。
2015-08-21 physics.optics
Dispersion extraction with near-field measurements in periodic waveguides
我们制定和实验证明的高分辨率光谱方法的基础上布洛赫波对称性提取模式色散周期性波导的近场分布的测量。我们的传播模式和倏逝模式的特点，并确定在不同的波导配置的前向和后向波的振幅，估计精度为百分之几或更少，而常用的空间傅里叶变换（SFT）分析提供的波数分辨率，这是有限的波导长度的倒数，我们实现了精确的色散提取，即使是紧凑的光子结构。
2009-01-21 physics.optics
Electromagnetic Field Enhancement in Bloch Surface Waves
我们对平板波导支持的导模和在截断周期多层膜表面传播的布洛赫表面波（BSW）进行了系统的比较。我们发现，与普遍的看法相反，最好的表面场增强可实现的平板波导中的导模是观察到的BSW。在同一时间，我们证明，如果有兴趣在一个通用点的电介质平面结构的电磁能量密度最大化，BSW通常是最好的模式，其中光被限制唯一的全内反射。由于这些结果与波长无关，并且是通过考虑结构组成材料的非常宽的折射率范围而获得的，我们相信它们可以证明有助于未来结构的设计，以控制和增强光-物质相互作用。
2017-07-25 physics.optics
Broadband Resonator-Waveguide Coupling for Efficient Extraction of Octave Spanning Microcombs
在片上克尔非线性微谐振器中，已经成功地实现了跨越一个倍频程的频率梳。这些微梳依赖于工程色散和工程耦合两者，工程色散使得能够生成跨倍频程的频率分量，工程耦合使得能够有效地将所生成的光提取到接入波导中，同时保持接近临界耦合的泵浦。后者是具有挑战性的，因为接入波导和环形模式之间的空间重叠随频率衰减。这导致在整个倍频程上的强耦合变化，在短波长处的提取较差。在这里，我们研究如何波导缠绕在谐振器的一部分，在滑轮计划，可以提高提取的倍频程跨越微梳，特别是在短波长。我们使用耦合模式理论来预测的滑轮耦合器的性能，并表现出良好的协议与实验测量。使用一个最佳的滑轮耦合设计，我们证明了20 dB的改善提取在短波长相比，直波导耦合。
2019-09-20 physics.optics
Frozen mode in an asymmetric serpentine optical waveguide
数值模拟了纵向对称性破缺的周期性蛇形波导中冻结模的存在。冻结模式与布洛赫色散关系的固定拐点（SIP）相关联，其中三个布洛赫本征模彼此崩溃，因为它是三阶的例外点。冻结模式区的特征在于消失的群速度和增强的场振幅，这在包括色散工程、激光器和延迟线在内的各种应用中可能非常有吸引力。导出了通过调整几个参数实现冻结模式的实用而简单的设计方程。给出了冻结模所特有的群延迟和品质因数随波导长度的变化趋势。讨论了与冻结模有关的简并例外点存在的对称性条件。
2022-06-03 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
Ultra-miniaturized Bloch mode metasplitters for one-dimensional grating waveguides
本文首次在一维光栅波导中实现超小型多通道布洛赫模式超构分束器，结合像素化超构材料与时域启发式算法，在2.1×2.2 μm²占位面积内实现宽带、低损耗和均匀分束。
2024-10-18 physics.app-ph physics.optics
Bloch oscillations and resonant radiation of light propagating in arrays of nonlinear fibers with high-order dispersion
研究了高阶色散非线性光纤阵列中时空光波包的布洛赫振荡。光波沿着波导阵列坐标经历离散空间衍射以及包括高阶项的连续时间色散。当考虑波导光限制强度的梯度时，波包具有鲁棒的长寿命布洛赫振荡，在克尔非线性的存在下具有时间和空间扩展。研究了空间布洛赫振荡对孤立波色散辐射发射的影响。结果表明，布洛赫振荡的结果在新的频率的产生。导出了色散波共振发射的条件，并与直接数值模拟的结果进行了比较。
2017-09-05 nlin.PS physics.optics
Visual observation of optical Floquet-Bloch oscillations
本文提出周期为调制周期与 Bloch 周期扩展最小公倍数的 Floquet-Bloch 振荡，并在飞秒激光直写波导阵列中首次可视化观测，揭示其分形谱与分数 Floquet 隧穿特性。
2022-12-29 physics.optics quant-ph
Frozen Mode Regime in an Optical Waveguide With Distributed Bragg Reflector
本文提出一种具有滑移对称性的光波导，利用啁啾分布式布拉格反射器和分布式耦合形成三阶简并异常点SIP，实现群速度为零的冻结模式，并证明其品质因数和群延迟随腔长三次方增长，可用于光放大、延迟线、传感器和调制器。
2023-01-12 physics.optics
Quasi-edge states and topological Bloch oscillation in the synthetic space
在物理学中，合成维度引发了人们对以不同方式操纵光的极大兴趣，而在技术上，锂离子电池显示出对芯片应用的重要能力。本文在现有技术的基础上，提出并研究了空间维上具有Su-Schrieffer-Heeger结构的动态调制波导阵列的理论模型。光通过一维波导阵列的传播模拟了包括频率维度的合成二维晶格中的场的时间演化。通过引入有效规范势，我们发现了准边缘态，它的强度分布不像传统的边缘态那样出现在边界上，导致了一种奇异的拓扑保护的沿边界的单向传输.此外，余弦形的孤立带显示，支持拓扑布洛赫振荡在频率维度上的有效恒定的力，这是局部化的空间边界，并显示出拓扑特征。因此，我们的工作指出了在空间和光谱范围内拓扑保护下光传输的进一步能力，并提供了未来在锂离子电池平台上的片上应用。
2021-08-27 physics.optics
Design of a Modified Coupled Resonators Optical Waveguide Supporting a Frozen Mode
我们设计了一个三路硅光波导，其布洛赫色散关系支持一个固定的拐点（SIP）。SIP是三阶例外简并点（EPD），其中三个Bloch模合并形成具有大大增强的振幅的冻结模。所提出的设计包括耦合谐振器光波导（CROW）耦合到一个平行的直波导。在任何给定的频率，这种结构支持三对互易布洛赫本征模，传播和/或倏逝。除了全波模拟，我们还采用了所谓的“混合模型”，该模型使用从单位单元的子块的全波模拟获得的传输矩阵。这使我们能够考虑辐射损失，并使设计过程的基础上最大限度地减少本征模的聚结参数。所提出的有限长度的CROW在SIP频率处显示出几乎为幺正的传递函数，这意味着输入光到冻结模式的几乎完美的转换。SIP频率处的群延迟和有效品质因数示出了$N^{3}$缩放，其中$N$是腔中的单位单元的数量。CROW中的冻结模式可用于传感器、激光器和光学延迟线等各种应用。
2022-11-02 physics.app-ph physics.optics
Soliton switching and Bloch-wave filtering in periodic photonic lattices
提出了一种基于周期光子结构中布洛赫波滤波的孤子开关新概念。以二元波导阵列为例，我们证明了属于不同光谱带隙的空间孤子可以选择性地从工程缺陷反射或透射通过工程缺陷，该工程缺陷充当布洛赫波的低通或高通滤波器。
2004-12-23 nlin.PS physics.optics
All-optical steering of light via spatial Bloch oscillations in a gas of three-level atoms
在平面空芯光子晶体波导中，将驻波控制场施加到三能级原子介质中，使介质的线性和非线性折射率产生周期性变化。该属性可以用于光的有效转向。在这项工作中，我们研究，分析和数值，在这种结构中的探测光束的动力学。通过适当地设计非线性的空间依赖性，它是可能的，以诱导长寿命的布洛赫振荡的空间间隙孤子，从而提供所需的改变光束的传播方向，而不会引起明显的衍射。由于非线性的显著增强，这种探测光束的自聚焦可以在极弱的光强度下达到。
2010-02-19 physics.optics
Demonstration of a Degenerate Band Edge in Periodically-Loaded Circular Waveguides
我们证明了在微波频率下，周期性加载的圆形全金属波导中两个布洛赫模之间存在一个特殊的简并条件，称为简并带边（DBE）。DBE条件已经与群速度的急剧降低和一些独特的谐振特性相关联，但它尚未在中空波导结构中显示。因此，我们在这里显示它的存在，在两个周期波导的例子。第一种情况的单元由加载有两个内柱的圆形波导组成，内柱具有角度失调的椭圆形虹膜。第二种结构是在波导上加载椭圆环。通过一个简单的多传输线方法解释了在这些波导中DBE的演示，阐明了获得DBE的条件，并建议DBE可以发生在其他几个类似的周期波导中。这些结构可用于研究行波管或其他类型的分布式放大器和新型脉冲压缩器中的非常规增益方案。
2015-02-23 physics.optics
Lattice topology and spontaneous parametric down-conversion in quadratic nonlinear waveguide arrays
我们分析了各种实验可行的一维二次非线性波导阵列中的自发参量下转换，重点是晶格的拓扑不变量和双光子相关性之间的关系。非平凡的拓扑结构导致阵列的布洛赫波的非平凡的“缠绕”，这为双光子的产生引入了额外的选择规则。这些选择规则是对使用泵浦光束的空间分布和相位匹配条件的现有控制的补充，并且独立于现有控制。在有限晶格中，非平凡拓扑产生单光子边缘模式，导致“混合”双光子边缘模式，其中一个光子位于边缘，另一个光子传播到体中。当单光子带隙足够大时，这些混合双光子模式驻留在体双光子布洛赫波谱的带隙中。数值模拟支持我们的分析结果。
2015-05-19 physics.optics quant-ph
Electrical-Field Distributions in Waveguide Arrays - Exact and Approximate
本文综述了计算一维波导阵列电场分布的五种方法。我们解析求解标量亥姆霍兹方程，并根据计算的布洛赫函数和相关的传播常数带，产生精确的场分布图。对于近似的慢变包络方程，我们证明了基Bloch函数与精确情况下的基Bloch函数相同，并研究了传播常数带的差异。我们证明，通过选择参考折射率值，它是可能的，以尽量减少任何所需的频带的传播常数的误差。对于由耦合模理论计算的分布，我们揭示了由耦合模方程矩阵的本征值组成的频带与由精确解得到的传播常数的第一频带相比的相似性和差异性。两个数值光束传输方法的分析表明，这些方法中的每一个的计算场分布的相对精度取决于激励条件。所提出的分析缓慢变化的包络方程提供了指导方针，用于选择参考折射率的值被纳入这些数值方法，其中解析解是很难制定出或在经常发生的情况下，解析解根本不存在。
2014-03-21 physics.optics
Extraction of power transmission parameters from PT-symmetric waveguides
本文基于原系统与伴随系统的正交关系构建耦合模方程，提取PT对称波导的模式功率传输参数并定义守恒量，克服传统耦合模理论失效问题，为开关器件设计提供新视角。
2025-02-08 physics.optics
High-Q Contacted Ring Microcavities with Scatterer-Avoiding "Wiggler" Bloch Wave Supermode Fields
与波导芯接触的高Q环形谐振器为芯片级光机械、热光学和电光学中的各种应用提供了通用平台。我们提出并证明了一种新的方法来实现方位角周期性接触环形谐振器的多模布洛赫匹配的基础上，支持接触的内部和外部半径边缘的光学Q小退化。相邻的横向空间阶的简并模之间的辐射耦合导致虚频（Q）分裂和散射体避免高Q“摇摆器”超模场。我们实验测量Q值高达258，000的设备中制造的硅器件层上埋氧化物下包层，和高达139，000的设备完全悬浮在空气中使用底切步骤。Wiggler超模是微光子系统的真实模式，它在电学、热学和机械设计方面提供了新的自由度。
2014-02-18 physics.optics
Helical transport in coupled resonator waveguides
我们表明，一个合成的赝自旋动量耦合可以用来设计准一维抗无序耦合谐振腔光波导（CROW）。在这种结构中，传播的布洛赫波表现出在特定动量的赝自旋动量锁定，其中反向散射被抑制。我们使用两种方法来量化这种对无序的抵抗力。首先，我们计算安德森局域化长度$ξ$，获得一个数量级的增强相比，传统的CROW的典型设备参数。其次，我们研究了在时域中的传播，发现在无序的存在下，波包纯度的损失迅速饱和，这表明在安德森局域化发生之前相位信息的保存。我们的方法直接优化的散装布洛赫波是一个很有前途的替代无序鲁棒传输的基础上高维拓扑边缘状态。
2019-02-26 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Complex-k modes of plasmonic chain waveguides
采用通用的三维有限元布洛赫模求解器求解纳米颗粒链波导的复传播常数（$k$），研究了基于负折射率材料的纳米颗粒链波导。我们的研究从非色散材料制成的波导开始，这不仅突出了“波导色散”，而且激发了寻找新材料以实现非常规波长的引导。然后评估金或银链波导的性能;这两种类型的链波导的简要比较以前已经失踪。除了这些单等离子体激元链波导，我们研究了一个异质等离子体激元链系统与交错的金和银粒子，最近的建议的启发，声称增强的能量转移之间的金粒子似乎是一个片面的看法，其杂交波导行为-能量转移之间的银粒子的光。通过多功能的数值方法，我们还讨论了粒子间的间距，背景介质，和基板的存在的影响。我们广泛的分析表明，降低例如金链波导的传播损耗的一般途径是通过适当的几何形状（例如较小的颗粒间距）和背景材料设置（例如高介电常数背景或甚至外来纳米颗粒）来降低链模频率。最后，基于数值模拟，讨论了用掺杂硅制作中红外链波导的可能性。
2019-11-07 physics.optics
Extraction of the beta-factor for single quantum dots coupled to a photonic crystal waveguide
我们目前的β因子的测量，描述了单个InAs/GaAs半导体量子点发射到光子晶体波导模式的光的耦合效率。β因子通过时间分辨的频率依赖的光致发光光谱进行评估。单量子点的发射波长在光子晶体波导的带边上进行温度调谐，并记录自发发射率。衰减率高达5.7 ns ^（-1），对应于Purcell因子为5.2，测量和β因子提取高达85%。这些结果证明了光子晶体波导在实现片上单光子源方面的潜力。
2010-03-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Theoretical treatment of the interaction between two-level atoms and periodic waveguides
研究了光在周期波导中与二能级原子的耦合输运。利用光学布洛赫方程和光子模式理论，导出了囚禁在周期波导中的单原子散射矩阵的半解析表达式。推导是通用的，因为表达式适用于任何周期性光子或等离子体波导。它为研究周期波导中光子介导的多原子相互作用产生的集体效应提供了基本的基础。
2015-06-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Lasing at a Stationary Inflection Point
研究提出利用非对称蛇形光波导中稳态拐点的三阶简并与冻结模式实现低阈值激光，并证明其阈值随长度负三次方缩放且优于规则带边激光。
2023-04-21 physics.optics
Nonlinear Bloch modes, optical switching and Bragg solitons in tightly coupled micro-ring resonator chains
研究了紧耦合条件下耦合环形谐振腔光波导中的非线性波现象。建立了系统动力学的离散模型，导出了系统稳态非线性Bloch模。传输系统的切换行为的数值解决和结果解释在光的分析结果。我们还对连续波输入下布拉格孤子的自发产生进行了数值研究。
2017-10-22 nlin.PS physics.optics
Stopping and Time Reversal of Light in Dynamic Photonic Structures via Bloch Oscillations
理论分析表明，在不保持系统平移不变性的情况下，通过动态调谐谐振腔谐振，可以在耦合谐振腔光波导中实现光脉冲的存储和时间反转。该控制利用了光脉冲在折射率斜坡存在下的布洛赫振荡运动，因此它与Yanik和Fan在最近的工作中提出的绝热带压缩和反转机制相当不同[M.F. Yanik和S. Fan，Phys. Rev. Lett. 92，083901（2004）; Phys.Rev.Lett. 93，173903（2004）]。
2006-12-18 physics.gen-ph 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
Classical Simulation of Squeezed Vacuum in Optical Waveguide Arrays
我们揭示了在特殊调制的耦合光波导阵列中的经典光衍射可以模拟非线性介质中双模压缩的量子过程，波导模的振幅对应于信号光子数和闲频光子数。整个Fock空间由一组阵列映射，其中每个阵列表示信号光子数和闲频光子数之间具有固定差异的状态。我们证明了一个临界过渡，从光子数增长到布洛赫振荡与周期性复苏的任意输入状态，与泵和压缩光子之间的有效相位失配的增加。
2013-03-14 physics.optics quant-ph
Soliton pulse propagation in the presence of disorder-induced multiple scattering in photonic crystal waveguides
我们引入了一种新的耦合模理论来模拟反向传播布洛赫模的非线性薛定谔方程，其中包括无序诱导的多重散射对光子晶体波导中非线性孤立子传播的影响。我们还推导出子单元格耦合系数，并使用这些引入一个广义的长度尺度与每个耦合效应。特别是，我们定义了一个多重散射的长度尺度，量化的空间范围的无序诱导腔模式。我们的数值模拟的非线性脉冲传播是在良好的定性协议与最近的实验，并提供洞察如何无序抑制孤子传播和其他非线性传播效应在光子晶体波导。
2016-12-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Pulsed squeezed-light generation in a waveguide with second-subharmonic generation and periodic corrugation
研究了在表面有小周期波导的平板波导中量子脉冲二次谐波的产生。相互作用场的后向散射增强了非线性相互作用，产生更大的压缩值。后向散射的问题是处理微扰理论，使用傅里叶变换的非色散传播，并在一般情况下通过数值方法。利用布洛赫-弥赛亚约化方法，得到了产生压缩光的最佳光谱模式。压缩的改善和产生的光子数的增加被量化为与基波和二次谐波场共振的光子数。预测了所产生的脉冲被微扰器分裂。
2013-01-16 physics.optics quant-ph
Anomalous quantum Hall effect of light in Bloch-wave modulated photonic crystals
有效的磁场已经能够对包括光子在内的中性粒子进行前所未有的操纵。在大多数研究的情况下，有效规范场是通过空间离散元件之间的模式耦合的相位来定义的，例如在光子的情况下的光学谐振器和波导。在这里，在布洛赫波调制的光子晶体的范例中，我们首次展示了通过Floquet能带工程在传统电介质连续体中为光子创建有效的磁场。通过控制布洛赫波的相位和波矢，我们证明了由于离域波干涉而具有明显拓扑能带特征的光的反常量子霍尔效应。基于无腔结构，利用光子晶体中的导共振可以增强布洛赫波调制，该研究为实现大尺度有效磁场的光束控制和时间反转对称性破缺的拓扑光物质相位打开了大门.
2019-02-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bloch states in light transport through a perforated metal
研究了二维孔阵列金属中的光输运问题。假设在垂直于光传播方向的二维平面内存在波导模横向隧穿，导出了周期、孤立和无序情况下透射系数的解析表达式。一维的情况下，周期孔，由于其简单，详细研究。在稀金属制度，当金属分数是小的，我们的中心衍射波的透射系数的数值研究表明存在一个最小值，这是完全独立的入射波长。金属含量的进一步增加导致中心衍射波透射率的异常单调增加。表面等离子体的作用进行了讨论。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Slow-light frequency combs and dissipative Kerr solitons in coupled-cavity waveguides
研究了色散全局优化的硅光子晶体耦合腔波导中的克尔频率梳和耗散克尔孤子。梳产生的相应阈值被发现明确地依赖于主要的CCW品质因数，即模式体积，正常模式品质因数和慢光组指数。我们的分析是通过解决的非线性动力学的CCW布洛赫模式存在的克尔非线性和双光子吸收。我们的研究结果开辟了一条道路，CCW梳发电通过色散工程和慢光增强。
2020-01-06 nlin.AO nlin.PS physics.optics
Inverse designed photonic crystal waveguides for pulsed operation: dispersion, losses, and controlled light-matter interactions
Queen’s University（女王大学）
通过逆向设计结合高效模式求解器和物理公式，将光子晶体波导设计计算时间降低100倍以上，实现带宽提升一个数量级、损耗降低4倍，并应用于宽带Purcell增强和紧凑型移相器。
2026-06-24 physics.optics
Efficient extraction of zero-phonon-line photons from single nitrogen-vacancy centers in an integrated GaP-on-diamond platform
利用金刚石中的氮空位（NV）中心进行双节点量子网络的缩放受到从单中心收集零声子线（ZPL）光子的低概率的限制。在这里，我们展示了金刚石圆盘上的GaP谐振器，它将来自单个NV中心的ZPL光子谐振耦合到单模波导。在这些器件中，由于ZPL发射的共振增强和谐振器与波导之间的有效耦合的组合，单个NV中心在光激发后将ZPL光子发射到引导波导模式中的概率可以达到9%。我们验证了发射的单光子性质，并通过实验证明了一组设备的高波导光子数和大量的Purcell增强。这些设备可以实现基于NV中心的可扩展集成量子网络。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coupled-Resonator Optical Near-Field Lithography
研究了利用介质或等离子体平面谐振器在共振增强近场光刻中形成斑图形成的问题。利用平面谐振腔的旋转不变性，可以产生亚衍射极限的亮斑或暗斑。为了增加谐振增强的空间带宽，耦合平面谐振器的阵列可以打开布洛赫谐振的频带，类似于耦合谐振器光波导。
2008-04-21 physics.optics
A flexible Bloch mode method for computing complex band structures and impedances of two-dimensional photonic crystals
我们提出了一种灵活的方法，可以计算布洛赫模式，复杂的能带结构，和阻抗的二维光子晶体的散射数据产生的广泛可用的数值工具。该方法概括了以前的工作，依赖于专门的多极和有限元技术支撑的传递矩阵法。我们描述了模式提取的数值方法，并应用它计算了一个复杂的能带结构和设计了两个光子晶体减反射膜。我们这样做的频率，在其他方法失败，但仍然是重大的实际利益。
2012-01-16 physics.optics
Wave propagation, bidirectional transparency, and coherent perfect absorption-lasing in finite periodic PT-symmetric waveguide networks
本文从理论上和数值上研究了由有限个单元格组成的周期性奇偶时间对称波导网络的散射特性。具体地说，我们提出了严格的和形式上精确的表达式，波传播，双向无反射，相干完全吸收和激射（CPAL）发生在一个有限的周期性光波导网络。通过对PT对称转移矩阵的观测、Lorentz互易定理和非虚Bloch相位的推广，我们发现当单胞工作在PT断相或例外点时，系统总有传播模式，而与单胞的个数和传输相位无关.另一方面，当单位晶胞在精确的PT对称相位下操作时，传播波的形成将取决于单位晶胞的透射相位。更有趣的是，我们发现，即使单位单元不工作在例外点，反射与双向性以及单位透射率可以通过选择适当的数量的单位单元和特定的PT相位实现。我们还发现了两种方法来实现CPAL。一种是利用在CPAL点处工作的奇数个晶胞。另一种方法是利用适当数量的单元格来操纵特定的断相，同时使传输相位为零。我们相信，这项工作可能会提供一个理论基础，研究非常波动现象的PT对称光子学，并可能打开途径，操纵光。
2022-11-21 physics.optics
Near-Field Thermal Energy Conversion by Tunneling to a Waveguide
能源是一种至关重要的资源，因此需要不断努力改进现有技术，并寻找满足这一基本需求的新技术。热能的转换是从广泛的来源（例如化石燃料、太阳能、地热和核能）产生电能的主要方法。在所有情况下的共同需要是有效地提取所产生的电磁能和热能并将其转换成电的能力。当前的热能提取方法基于热机、热电和热光伏转换系统。在这份报告中，一种方法的基础上直接提取电磁能量的热近场通过隧道和随后的波导，提出。
2018-06-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
