Demonstration of Lossy Linear Transformations and Two-Photon Interference on a Photonic Chip
该研究在基于奇异值分解设计的光子芯片上，利用辅助波导的工程化损耗实现纠缠光子空间关联从聚束到反聚束的调控，还观测到损耗通道内的光子符合事件，为量子光子集成芯片设计提供参考。
2024-04-09 physics.optics quant-ph
Achieving Giant Magneto-optic Effects with Optical Tamm States in Graphene-based Photonics
我们在石墨烯基光子学中操纵光学Tamm态，以实现和操纵大的磁光效应。在这里，我们报告了一个巨大的法拉第旋转通过一个单一的石墨烯层的原子厚度，同时保持高传输的存在。由于界面模式的存在，法拉第旋转在两个光子晶体之间的界面上增强，这在石墨烯片的位置处呈现出强电磁场约束。我们提出的方案为实现高性能石墨烯磁光器件开辟了一条很有前途的途径，该器件可以扩展到其他二维结构。
2013-03-19 physics.optics
Passive $\mathcal{PT}$-symmetry breaking transitions without exceptional points in dissipative photonic systems
在过去的十年中，宇称时间（$\mathcal{PT}$）的对称哈密顿已经在实验上实现了经典的，光学设置与平衡的增益和损失，或在量子系统与本地化的损失。在这两种实现中，$\mathcal{PT}$对称性破缺跃迁发生在非厄米哈密顿量的例外点，在那里它的本征值和相应的本征向量都重合。在这里，我们表明，在有损耗的系统中，$\mathcal{PT}$过渡是一种现象，广泛地发生，没有一个附带的例外点，是由潜在的中性和有损耗的区域之间的不对称性。考虑到实验上可实现的量子模型，我们研究了二聚体和三聚体波导配置与一个损耗波导。我们使用光束传播法分析验证紧束缚模型的结果。我们的结果为研究耗散光子结构中被动$\mathcal{PT}$跃迁和量子效应之间的相互作用奠定了坚实的基础。
2018-07-26 physics.optics
Two strategies for modeling nonlinear optics in lossy integrated photonic structures
我们提出了两个互补的战略，在现实的集成光学器件，散射损耗的非线性量子光学建模。在第一种策略中，我们将散射损耗建模为衰减;在第二种策略中，我们采用哈密顿处理，其中包括散射损耗的机制，例如“幻影波导”。“这些策略可以应用于广泛的结构和过程。作为一个例子，我们使用这两种方法来模拟自发四波混频在（i）环道系统和（ii）添加-删除系统。即使对于这些很好理解的系统，我们的策略也产生了一些新的结果。我们显示的光子对，破碎的对，和失去的对和它们的依赖系统参数的速率。我们表明，在这种结构中的丢失和破碎的光子对的属性可以与那些未散射的光子对，这是相对简单的测量。
2022-10-18 physics.optics quant-ph
Long-range Coulomb-like mode interaction in a coaxial waveguide filled with Faraday material
研究了法拉第材料填充同轴波导中的非线性模耦合。模式相互作用的图片被示出类似于库仑相互作用的费用：高模式与非零角动量的有效电荷通过交换零角动量量子的基本模式。因此，在大的距离，这种相互作用成为模式耦合的主要机制。所建立的模型可用于设计具有强剪裁模相互作用的同轴光子晶体光纤。
2003-08-05 physics.optics
Cavity-waveguide interplay in lossy resonators and its role in optimal single-photon sources
将固态发光体与光子结构连接是发展高效光子量子技术的关键策略。这种结构通常分为两个不同的类别：纳米腔和波导。然而，任何实际的纳米腔结构同时具有腔和波导的特性，这在腔使用具有良好横向光限制的波导结构中的低反射率镜构造时特别明显。在这种情况下，标准腔量子光学理论失效，因为底层电介质的波导特性仅被腔镜微弱地抑制。通过一致地处理的结构的光子态密度，我们提供了一个微观的描述，包括声子散射的影响，从波导腔的整个过渡范围内的发射器。这个广义的理论让我们确定一个最佳的制度，在光学纳米结构，腔和波导效应同时利用单光子源的操作。
2018-06-13 physics.optics quant-ph
Low-loss multilevel operation using lossy PCM-integrated silicon photonics
针对 GST 相变材料有损且电学编程随机性导致难以实现低损耗确定性多级操作的问题，提出利用多个 GST 段结合硅 PIN 二极管加热器进行二进制控制编码相位序列，并扩展至 2x2 单元引入三波导定向耦合器降低损耗，实现低损耗多级光开关。
2024-02-13 physics.app-ph physics.optics
Fidelity and efficiency analysis for heralded entanglement swapping in lossy channels: linear and nonlinear optical approaches
本文分析线性与非线性光学贝尔态测量在损耗信道中预示纠缠交换的保真度，提出利用和频产生滤除多光子噪声，并探讨纳米光子学进展对高效高保真量子网络应用的推动作用。
2025-05-06 physics.optics quant-ph
Slow-light enhanced absorption for bio-chemical sensing applications: potential of low-contrast lossy materials
近来，液体渗透光子晶体中的慢光增强吸收被提出作为补偿用于生化传感应用的典型芯片实验室系统中的减少的光路的途径。一个简单的微扰表达式已被应用到由无损耗微扰组成的理想结构。在这项工作中，我们研究的增强结构组成的有损耗介质，如聚合物。对于这种特定的传感应用，我们发现材料损失具有意想不到的有限缺点，并且令人惊讶的是，它甚至可以增加低折射率对比度系统（例如聚合物设备）的带宽。
2008-02-05 physics.optics
What is the spectral density of the reservoir for a lossy quantized cavity?
本研究通过准正规模展开，揭示了有损腔与光子储层耦合的局部光谱密度具有规范依赖的$\sim ω^{\pm 1}$标度及空间修正，建立了正确的量子相互作用形式，对宽带强耦合有显著影响。
2025-03-29 physics.optics quant-ph
Quantum light from lossy semiconductor Rydberg excitons
本文证明仅与自由空间光模式弱耦合的半导体里德堡激子，通过微米级激发阻塞诱导成对极化激元散射，能产生强反聚束量子光，且在多种损耗和参数下持续存在，为观察弱耦合激子的量子统计铺平道路。
2022-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Effects of normal and oblique incidence on zero-n gap in periodic lossy multilayer containing double-negative materials
本文研究了电磁波在由正折射率层和负折射率层组成的一维有耗光子晶体中的传输。研究了不同入射角、偏振态、损耗因子和层厚比时零n隙的带宽、深度和中心频率的变化规律。结果表明，间隙对入射角、偏振态和厚度比非常敏感，但对小损耗因子几乎不敏感。这些性质对于设计新型边缘滤波器和微波工程中的其他光学器件是十分有用的。
2012-10-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Branch crossing behavior and interface states in 1D Inversion Symmetric Quaternary Photonic Crystals using Effective Medium Theory
利用有效介质理论将一维有耗介质四元光子晶体模型化为均匀平板。原始晶体的晶胞与层序列ACBCA反转对称。研究了当层状结构中的参数变化时，有效折射率中的分支频率奇异性的行为。利用有效介质理论对多个光子晶体构成的异质结构进行了模拟。结果表明，这种结构的有效折射率具有正常色散区域，对应于局部的界面态内的异常色散表示的光子带隙的整体区域。
2020-03-24 physics.optics
Vectorial characterization of Bloch surface wave via one-dimensional photonic-atomic structure
本研究制备基于一维光子晶体的布洛赫波原子池，利用磁场调控BSW与热原子蒸气的耦合，通过类EIT特性变化重新定义倏逝波的法拉第、沃伊特几何并测量偏振电场分量比，为微型化原子研究提供新方向。
2023-04-28 physics.atom-ph physics.optics
Properties of defect modes in periodic lossy multilayer with negative index materials
利用特征矩阵方法研究了由正折射率层和负折射率层组成的一维有耗光子晶体的传输特性。结果表明，随着缺陷层折射率和厚度的增加，缺陷模的频率降低。此外，它表明，缺陷模式的频率是敏感的入射角，偏振和缺陷层的物理性质，但它是不敏感的小的晶格损耗因子。缺陷模的高度对损耗因子、入射角、偏振态、折射率和缺陷层厚度非常敏感。研究还表明，缺陷模的高度和宽度受晶格周期数和损耗因子的影响。研究结果可用于设计新型窄带滤光片结构和其他光学器件。
2013-01-24 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
First Principles Calculation of Topological Invariants of non-Hermitian Photonic Crystals
材料平台的陈拓扑数通常用Berry曲率表示，它取决于系统的简正模。在这里，我们使用规范不变的格林函数方法来确定从第一性原理的光子晶体的拓扑不变量。所提出的形式主义不需要计算的光子带结构，并可以很容易地实现使用与标准的平面波展开得到的运营商。此外，它表明，该理论可以很容易地应用于分类的非厄米光子晶体的拓扑相位与损耗或增益材料，例如，宇称时间对称光子晶体。
2020-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Non-reciprocal transmission in photonic lattices based on unidirectional coherent perfect absorption
利用单向相干完全吸收的思想，提出了一种在调制线性纯无源光晶格中实现离散光非对称（单向）传输的方法。该系统由耦合谐振器或波导的线性光子晶格组成，侧面耦合到一系列有损耗元件，其中光在以一种方式传播时可以避免占据耗散位置，但在相反的方向上则不会。非互易性要求调制谐振器/波导参数，实现具有非互易行为的耗散光学Aharonov-Bohm二极管。
2015-02-08 physics.optics quant-ph
Quasi-bandgap behavior in non-Hermitian photonic crystals
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
研究非厄米希光子晶体中损耗和无损耗材料共享相同实介电常数但虚部不同的特性，发现引入微小材料损耗会在布里渊区边界形成准带隙，通过二阶微扰理论解释其反射峰起源，并展示其在波导中的应用。
2026-04-06 physics.optics
Fabrication of photonic resonators in bulk 4H-SiC
在量子光子学和量子光学力学中，需要设计和工程化的光子结构，以适合于在芯片上增强、收集和引导光。在这项工作中，我们应用法拉第笼为基础的斜角蚀刻方法来制造各种功能的光子器件从4 H碳化硅-一种材料，近年来引起了人们的关注，由于其在光学力学，非线性光学和量子信息的潜力。我们详细的工艺条件和彻底解决的几何和光学特性的制造设备。采用光致发光测量，我们展示了高品质因数悬浮microwave谐振器高达3500在可见光范围内。这种器件在未来将适用于增强集成芯片量子光子学中SiC的特性。
2021-01-24 physics.app-ph physics.optics
Defect modes properties in periodic lossy multilayer containing negative index materials with symmetric and asymmetric geometric structures
本文采用特征矩阵方法研究了电磁波在由正、负折射率材料层组成的一维有耗光子晶体中的传播，光子晶体具有对称和非对称的几何结构，结构中心有缺陷层。首先，考虑了正折射率材料缺陷层，研究了偏振态和入射角对两种结构透射谱中缺陷模的影响。结果表明，透射谱中缺陷模的数目取决于结构的几何形状（对称或非对称）。此外，它表明，随着入射角的增加，缺陷模式的频率增加。该性质与结构的几何形状无关。然后，在垂直入射情况下，考虑了负折射率材料缺陷层，研究了两种结构的缺陷模特性。研究结果可为设计新型透射窄带滤光片提供理论依据。
2013-06-28 physics.optics
Sub-Wavelength Passive Optical Isolators Using Photonic Structures Based on Weyl Semimetals
我们利用最近发现的磁性外尔半金属设计了亚波长高性能非互易光学器件。这些无源体拓扑材料表现出反常的霍尔效应，其导致比常规材料高几个数量级的磁光效应，而不需要任何外部磁偏置。我们设计了两个法拉第和福格特几何的光隔离器。这些隔离器的尺寸相比传统的磁光配置减少了三个数量级。我们的研究结果表明，磁性外尔半金属可能开辟了新的途径，在光子学的各种非互易组件的设计。
2020-01-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Inverse design of third-order Dirac exceptional points in photonic crystals
我们提出了一种新的反向设计方法，使暴力发现的光子晶体（PhC）结构与复杂的光谱简并。作为一个证明的原则，我们展示了PhCs表现出三阶狄拉克点形成的\emph{accidental}退化的单极，偶极和四极性质的模式。我们发现，在适当的条件下，这些模式可以合并，并形成一个三阶例外点（EP3），导致分散的彼得曼因子。我们发现，在这样的EP 3的发射器的自发发射（SE）率，有关的局部状态密度，可以增强8的因素在纯有损（被动）结构，与更大的增强$\sim \sqrt{n^3}$可能在特殊点的高阶$n$或在材料的增益。
2016-05-19 physics.optics
Squeezed state evolution and entanglement in lossy coupled resonator optical waveguides
从理论上研究了有耗耦合腔系统中压缩态的时间演化。我们提出了一个一般的形式主义紧束缚近似的基础上，并将其应用到一个两腔系统以及耦合谐振腔光波导中的光子晶体。当其中一个腔的初始激发态为压缩态时，我们导出了每个腔中光子数和正交噪声随时间的解析表达式。我们还分析了不同腔中光子之间的时间相关性，以评估量子纠缠的程度。本文讨论了损耗对耦合腔系统性质的影响，导出了无损耗耦合谐振腔光波导中远离初始激发腔的腔的最大光子数、最大压缩和最大纠缠的近似解析表达式。
2017-10-23 physics.optics quant-ph stat.AP
Limits on Broadband Absorption Enhancement in the Presence of Multiple Lossy Materials
增强在宽波长范围内的电磁波的吸收和发射是光子学和能量研究中的基本和应用兴趣的主题。例如，在太阳能电池中的光捕获的背景下，在过去十年中，显著的兴趣集中在利用纳米光子结构克服射线光学机制中的限制。然而，许多这样的结构，特别是等离子体激元结构或PT对称系统可以以变化的固有损耗值来覆盖多种材料。在这里，我们严格地确定寄生损耗的影响，可实现的吸收增强在任意的电磁结构。我们表明，宽带吸收增强的基本限制，即使在存在较大的寄生损耗的替代材料，可以超过传统的光线光学限制光捕获和吸收增强。我们数值验证这种行为，通过确定的吸收增强因子的典型系统，金属-绝缘体-金属波导，其核心是一个低指数的有机半导体，在存在不同的固有损耗值的金属。
2018-12-26 physics.optics
Twisted bi-layer magnetic photonic crystals
本文提出扭曲磁性双层光子晶体平台，通过调节层间扭曲角实现巨大圆二色性及完美线偏振旋转，为磁性拓扑光子学奠定基础。
2025-10-09 physics.optics
Encapsulated void resonators in lossy dielectric van der Waals heterostructures
本文提出在高损耗介电材料中构造空气空腔谐振器，并通过范德华异质结构封装实现超过150 nm的谐振蓝移，为扩展光子器件材料与光谱范围提供了新平台。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topological electromagnetic waves in dispersive and lossy plasma crystals
拓扑光子晶体，它提供了拓扑保护和背散射免疫传输通道，最近获得了科学和实际原因的显着关注。虽然目前大多数的研究集中在弱色散的电介质材料，这项研究的重点是拓扑相的色散材料，并提出了一个数值研究的气相等离子体圆柱细胞的陈绝缘体。我们开发了一个数值框架，以解决复杂的材料色散所产生的等离子体介质和外部磁场，并确定陈省身绝缘体阶段，实验上可以实现。使用这个数值工具，我们还解释了通常观察到的周期性等离子体激元结构中的平带，通过局部共振，以及如何改变边缘状态的边缘终端定期修改。这项工作为探索具有非平凡色散的新材料中的能带拓扑开辟了机会，并具有潜在的RF应用，从等离子体照明到等离子体推进发动机。
2023-03-11 physics.optics physics.plasm-ph
Super Bound States in the Continuum on Photonic Flatbands: Concept, Experimental Realization, and Optical Trapping Demonstration
本工作提出并实验实现了光子晶体平带上的连续域超束缚态，通过拓扑转变合并对称性保护BIC与准BIC，同时获得高品质因数和近零群速度，并成功演示了三维光捕获。
2024-03-23 physics.optics
Plasmon-Polariton Waves in Nanofilms on One-Dimensional Photonic Crystal Surfaces
研究了束缚光波沿一维光子晶体（PC）结构表面的传播。一个统一的描述的波在1-D PC的s-和p-极化是通过一个阻抗的方法。一个一般的色散关系，这是有效的光学表面波与两种偏振，并提出了条件的等离子体激元极化激元波的长距离传播的纳米薄膜（包括有损耗的）沉积在顶部的1-D PC结构。描述了一种设计一维光子晶体结构的方法，以满足在特定波长下具有特定波矢的表面模式存在所需的条件。结果表明，长程表面等离子体激元-极化激元的传输长度可以通过波长调谐来最大化，这在系统中引入了轻微的不对称性。
2010-05-12 physics.optics
High gain squeezing in lossy resonators: an asymptotic field approach
本文提出一种基于渐近输入/输出场形式的方法，用于非微扰地描述集成光子器件中任意脉冲输入的非线性电磁相互作用，并以微环谐振腔中的压缩相互作用为例验证了其有效性。
2025-05-28 physics.optics quant-ph
Can Second-Order Nonlinearity in Metal-Dielectric Metamaterials Pave a Way Toward Elusive Photonic Time Crystals?
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
研究探讨金属-电介质超材料中二阶非线性能否助力光子时间晶体实现。提出利用ε近零半导体-银超材料的超快二阶非线性的平台，通过低损耗和偏振选择性泵浦，在特定泵浦功率下可打开宽动量带隙并实现净参量增益，为光学光子时间晶体实现提供途径。
2026-07-28 physics.optics
Compact photonic-crystal superabsorbers from strongly absorbing media
我们提出了一种接近完美的吸收紧凑的光子晶体（PC）的结构构造的强吸收介质，通常是高反射的散装形式。我们的分析表明，在这样的PC超吸收器的关键潜在机制是存在的PC带边反射的条件。虽然后者在光子晶体中是默认不典型的，但我们在这里提出了一个明确的配方，说明如何通过调整一维有耗PC结构的结构特性来满足这种条件。在此基础上，我们构建了一个可实现的三层SiC-BaF_2-SiC PC在SiC的Reststrahlen带内工作。我们在总厚度小于λ/3的原型中展示了近乎完美的吸收，其中超过90%的入射光被厚度为λ/1100的顶部深亚波长层吸收。我们相信，我们的研究将激发新的光子晶体为基础的设计极端吸收利用整个电磁波谱。
2020-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Effects of loss factors on zero permeability and zero permittivity gaps in 1D photonic crystal containing DNG materials
采用特征矩阵方法，研究了电磁损耗因子对由双负和双正材料组成的一维有耗光子晶体零μ和零μ禁带的影响.该研究与以往的研究结果相矛盾，它表明，通过将电磁损耗的不可避免因素应用于双负材料，零μ和零μ隙同时出现在透射谱中，与入射角和偏振无关。此外，研究结果还表明，这些间隙不仅在斜入射时出现，而且在正入射时也会出现，并且它们在正入射时的出现与磁损耗因子和电损耗因子直接相关。此外，随着损耗因子和入射角的增大，两个间隙的宽度也增大。
2014-04-24 physics.optics
Optically defined cavities in driven-dissipative photonic lattices
光子结构中局域模的工程化是现代光子学的主要目标之一。利用周期性光子晶格中相长干涉和相消干涉的相互作用是设计这些模式的有效策略。这种机制是光子带隙中的缺陷模、连续谱中的束缚态和平带中的紧凑局域态的起源。在这里，我们表明，在损耗谐振器的晶格中，增加具有受控相位的外部光学驱动器扩大了操纵干涉效应的可能性，并允许设计新型的局部模式。使用蜂窝晶格的耦合微柱共振驱动的几个激光光斑在其光子带内的能量，我们证明了本地化的光在将几何形状下降到一个单一的网站。这些局域模式可以被看作是完全可重构的光学腔，具有增强非线性效应和控制光-物质相互作用的潜力。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anomalous transient amplification of waves in non-normal photonic media
耗散是自然界中遇到的动力系统中普遍存在的现象，因为没有有限系统与其环境完全隔离。在光学系统中，任何技术应用所面临的关键挑战传统上都是减轻光学损耗。最近的工作表明，一类由精确平衡的损耗和增益分布组成的新型光学材料可以用于设计用于传播和过滤电磁辐射的新功能。在这里，我们显示了一个通用的属性的光学系统，具有不平衡的分布的损失和增益，所描述的非正常运营商，即一个整体的有损光学系统可以瞬时放大某些输入信号的几个数量级。我们提出了一个数学框架来分析波在介质中传播的动力学与任意分布的损耗和增益，并构建工程师这样的非正常功率放大器的初始条件。我们的研究结果指出了一个新的设计空间的工程光学系统中采用的光子学和量子光学。
2014-10-17 physics.optics
Enhanced stability, bistability, and exceptional points in saturable active photonic couplers
研究了一种具有有源和损耗、增益饱和和非对称特性的普通光子耦合器。饱和的活动被证明是能够提高整体稳定的稳定状态，防止演变到不需要的无界模式，并允许在特定区域的参数空间的操作。在系统的相空间中研究了稳定性和双稳性，其中确定了每个状态的吸引域，提供了电场对初始条件的依赖性的准确描述。连续家庭的例外点检测通过适当的调节的耦合和不对称的配置功能。通过这种方式，非线性动力学景观的完整描述，这应该是至关重要的多个应用驱动的设计，包括这样一个无处不在的光学元件。
2019-08-17 nlin.CD physics.optics
Polarization rotation enhancement by high-order waveguide mode coupling in magnetophotonic crystals
磁性薄膜中光子带隙光通道中的模间耦合用于利用法拉第效应实现横电（TE）到横磁（TM）模式转换。的基本机制被追溯到光栅耦合常数的模式折射率和模式分布的传播光束，波导传播中出现的功能，是不存在于垂直入射堆叠磁光子晶体的依赖。作为光子带隙结构的结果，在第一和第二阶中观察到带边附近的偏振的大的变化。线性双折射的极端敏感性存在于二阶。
2006-06-22 physics.optics
Noiseless photonic non-reciprocity via optically-induced magnetization
光学非互易性的实现对于许多器件应用是至关重要的，并且对于操纵和保护具有期望的时间反演对称性的光子也是至关重要的。最近，各种新的无磁非互易机制已经被提出和实现，避免了法拉第效应所施加的强磁场的限制。然而，由于难以抑制驱动及其诱导的噪声，这些器件表现出有限的隔离性能，并且很少研究量子噪声特性。在这里，我们展示了一种新的方法磁自由非互易性的光诱导磁化原子系综。在7个数量级的功率动态范围内观察到良好的信号隔离（最高隔离比为51.4 dB），量子统计测量验证了无噪声特性。该方法适用于固体中的其他原子和类原子发射体，为未来集成光子非互易器件，单向量子存储和状态转移以及拓扑光子学技术的研究铺平了道路。
2020-09-21 physics.optics
Nontrivial band geometry in an optically active system
旋光性（OA），也称为圆双折射，已经有两百年的历史了，但它在拓扑光子学中的应用仍然没有得到探索。与法拉第效应不同，OA引起光的线偏振旋转而没有磁效应，从而保持了时间反演对称性。在这里，我们报告了一个直接测量的Berry曲率和量子度量的光子模式的平面腔含有一个光学活性的有机微晶（苝）。由腔诱导的光子自旋轨道耦合导致非阿贝尔规范场对光子的作用。高OA的加入使几何非平凡带出现，包含两个带隙的狄拉克锥，具有相反的拓扑电荷。该实验在室温和可见光波长下进行，确立了光学活性有机材料用于实现非磁性和低成本拓扑光子器件的潜力。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Approaching High-efficiency Spatial Light Modulation with Lossy Phase-change Material
本文提出一种利用相变材料准连续相变特性的超表面设计方法，将相位调制限制在低晶化率状态以降低吸收损耗，在1550 nm处实现46.5%反射率和246.6°相位调制深度，并扩展至动态偏振调控。
2024-10-21 physics.app-ph physics.optics
Non-linear-enabled localization in driven-dissipative photonic lattices
本文研究了在标准光学Kerr非线性存在下驱动-耗散光子晶格中的光子局域化，发现非线性效应能显著拓宽局域化的频率范围，并揭示了整体强度降低导致局域化通常不增强光学双稳态等非线性效应，仅在特定参数区域可实现增强。
2024-01-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Low-loss Tunable 1-D ITO-slot Photonic Crystal Nanobeam Cavity
可调谐光学材料的特性使得在多功能超材料和包括光源和调制器的光子组件中的新应用成为可能。透明导电氧化物（TCO）能够通过改变它们的自由载流子浓度以及因此的等离子体色散来利用所施加的偏压高度调谐它们的光学性质。TCO材料氧化铟锡（ITO）表现出单位强折射率变化和ε近零行为。然而，通过这种调谐，源自基本Kramers-Kronig关系的相应的高光学损耗导致低腔精细度。然而，在不使用固有损耗的光物质相互作用增强技术（例如极化子模式）的情况下在ITO腔中实现高效调谐是一个挑战。在这里，我们讨论了一种新型的一维光子晶体纳米梁腔，以提供一个腔系统，提供广泛的谐振调谐范围，同时保持物理紧凑的足迹。我们表明，一个垂直的硅槽波导纳入主动门控ITO层提供~3.4 nm的调谐。通过部署分布式反馈，我们能够通过调整保持Q因子适度高。将其与来自光子（非等离子体激元）槽波导的亚衍射极限模体积（0.1（λ/2n）3）相结合，促进了超过一千的高Purcell因子。这种强烈的光-物质相互作用表明，减少腔的模体积比减少衍射限制的模腔（例如来自块状Si 3 N4的模腔）中的损耗更重要。这些可调谐腔使得未来的调制器和光源（诸如可调谐激光器）成为可能。
2017-11-08 physics.optics
Ultra-long quantum walks via spin-orbit photonics
微调光学模式之间的耦合的可能性是用于量子模拟的光子电路中的关键要求。在这些架构中，模拟粒子在大晶格中的长期演化需要复杂的设置，这通常是固有的损耗。在这里，我们报告了超长光子量子行走在几百个光学模式，通过传播光束通过非常少的紧密堆叠的液晶超颖表面。通过利用自旋-轨道效应，这些实现了空间相关的偏振变换，该变换混合了携带量子化横向动量的圆偏振光学模式。由于每个超颖表面都实现了远距离模式之间的长程耦合，因此仅使用其中几个超颖表面，我们就可以在没有任何光学放大的情况下模拟高达320个离散步骤的量子行走，远远超出了最先进的实验。为了展示这种方法的潜力，我们通过实验证明，在长时间限制下，受动力学无序影响的量子行走在两个系统分区之间产生最大纠缠。我们的平台允许实验访问大规模的幺正演化，同时将光学损耗保持在最低限度，从而为大规模多光子多模量子模拟铺平了道路。
2023-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Magnetoplasmonic design rules for active magneto-optics
光偏振旋转器和非互易光隔离器是光子学技术中必不可少的组成部分。这些宏观无源器件通常基于磁光法拉第和克尔偏振旋转。磁等离子体-磁性和等离子体的结合-是一个有前途的路线，使这些设备的纳米级。我们介绍了高度可调的主动磁等离子体元件的设计规则，我们可以定制的振幅和符号的克尔响应在一个广泛的光谱范围。
2014-11-26 physics.optics
Tailoring Properties of Magneto-Optical Photonic Crystals
磁光光子晶体（MOPC）作为法拉第旋转器，可实现45 °旋转，并通过光致发光效应补偿插入损耗，在低维激光器中得到了广泛的应用。在低维传感器中，MOPC充当滤光器以选择性地仅检测某些波长的光。结合光致发光效应，传感器可以被设计成能够检测具有极低强度的信号，因此具有高量子效率。在这项工作中，MOPC与各种铒掺杂剂浓度，作为光致发光中心，在高泵浦功率制度下建模与0.985反转布居，以确定最小的铒浓度和层数为目标45度FR，0.9的透射率和最小的椭圆率在共振波长1531 nm。进一步优化的磁光（MO）性能与微腔内的MOPC的位置进行了研究。一个最佳的多层配置和组合物被确定与减少铒浓度和总厚度相比，以前报道的，而不损害目标MO性能。
2019-07-25 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Magneto-optical response in bimetallic metamaterials
我们证明了共振法拉第极化旋转等离子体阵列的纳米环谐振器组成的Au和Ni部分。这种超材料设计允许优化磁光效应的增强和等离子体激元耗散之间的权衡。尽管Ni部分对应于超材料的总表面的约6%，但所产生的磁光诱导的偏振旋转等于连续膜的偏振旋转。这种超材料可用于紧凑型磁传感器、有源等离子体元件和集成光子电路。
2016-03-28 physics.optics
Quantum enhanced mechanical rotation sensing using wavefront photonic gears
提出基于高维结构光与N=2高通量N00N态源的机械旋转量子传感方案，利用相反螺旋相位板实现16倍超分辨率和25倍灵敏度增强，并可实时检测角加速度。
2024-04-04 physics.optics quant-ph
Multimode non-Hermitian framework for third harmonic generation in nonlinear photonic systems comprising 2D materials
现代纳米光子学中的共振结构是非厄米（泄漏和损耗）的，并且支持准正规模式。此外，当代腔通常包括2D材料，以利用和共振地增强其非线性特性或提供可调谐性。这种材料由于其无限薄的性质和强分散性而进一步增加了建模的复杂性。在这里，提出了一种有效地分析纳米颗粒和超颖表面中的三次谐波产生（THG）的形式。它是基于数值计算的准正规模式的纳米结构，它是一般的，并没有作出任何事先假设的数量涉及的转换过程中的共振，在传统的耦合模理论的方法在文献中。该框架的能力展示通过两个选定的例子：一个单一的散射体和一个周期性的超颖表面纳入石墨烯的高三阶非线性。在这两种情况下，获得了良好的协议与全波非线性模拟。拟议的框架可能构成一个宝贵的工具，获得物理洞察纳米光学结构中的频率产生过程，并提供指导方针，实现大幅提高THG效率。
2022-10-24 physics.comp-ph physics.optics
Effective Quantization of Lossy Nonlinear Epsilon-Near-Zero Media
Harvard University（哈佛大学）；Michigan Technological University（密歇根理工大学）；St. Louis University（圣路易斯大学）
针对介电常数近零材料中传统量子化失效的问题，提出首个有效单激发量子化方法，将线性响应、非线性与损耗统一描述为极化激元，为量子光子学应用奠定基础。
2026-09-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Probing Electromagnetic Nonreciprocity with Quantum Geometry of Photonic States
针对实验区分极微弱互易与非互易效应的挑战，提出基于交叉腔器件的非接触式探测方法，利用量子度规与量子过程层析成像制定测量协议以分离复折射率分量并最小化参数估计方差，适用于多种光学与微波实验平台。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Strain-induced pseudomagnetic field and Landau levels in photonic structures
光频的磁效应是出了名的弱。这是由以下事实证明的：几乎所有材料的磁导率在光频范围内都是一致的，并且磁光器件（例如法拉第隔离器）必须很大以便允许足够强的效应。然而，在石墨烯中，已经表明，不均匀的应变可以诱导表现得与真实场非常相似的“伪磁场”。在这里，我们从实验和理论上表明，通过适当地构造介电晶格，可以在光子晶格中以光学频率诱导伪磁场，其中传播动力学相当于石墨烯中电子波包的演化。据我们所知，这是第一次在光学中实现赝磁场。诱导场产生多个光子朗道能级（态密度的奇异性），它们被带隙分开。我们的实验和数值计算表明，这些朗道能级之间的差距引起的光学模式的横向限制。应变的使用允许以非共振的方式探索磁效应，这在光学中是无法达到的。采用非均匀应变诱导赝磁性表明，非周期性光子晶体结构可以实现更大的场增强和慢光效应比周期性结构，通过在朗道能级的高态密度的可能性。将这些概念推广到光学以外的其他系统，例如光学势中的物质波，提供了与纯周期结构完全不同的新的有趣的物理学。
2012-07-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Localized crystallization of Ce:YIG thin films on Si using CO2 laser annealing for integrated nonreciprocal photonic device applications
National Engineering Research Centre of Electromagnetic Radiation Control Materials, University of Electronic Science and Technology of China（电磁辐射控制材料工程技术研究中心，电子科技大学）；State Key Laboratory of Electronic Thin-Films and Integrated Devices, University of Electronic Science and Technology of China（电子薄膜与集成器件国家重点实验室，电子科技大学）
研究使用CO2激光退火探索Ce:YIG薄膜用于集成光子器件应用的结晶和磁光特性，并制备了基于SiN上Ce:YIG薄膜的MZI型光隔离器，实现了一定的饱和法拉第旋转、传播损耗、隔离比和插入损耗。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
