Bloch-mode extraction from near-field data in periodic waveguides
我们证明，周期性结构中传播布洛赫模和消逝布洛赫模的空间分布可以从指定光波长处的单次电场测量中提取。我们开发了一个系统的提取过程，通过扩展以前开发的时间数据系列的高分辨率光谱方法的概念，考虑到布洛赫模式的对称性，同时在所有空间位置。我们将我们的方法应用到光子晶体波导接口，并确认其鲁棒性存在的噪声。
2009-09-03 physics.optics
Ultra-low-loss CMOS-Compatible Waveguide Crossing Arrays Based on Multimode Bloch Waves and Imaginary Coupling
我们实验证明宽带波导交叉阵列显示超低损耗下降到$0.04\,$ dB/交叉（$0.9\%$），匹配理论和串扰抑制超过$35\,$ dB，在CMOS兼容的几何形状。工作原理是通过将交叉阵列的周期性与多模硅波导的1 $^\text{st}$阶和3 $^\text{rd}$阶类TE模式的传播常数的差相匹配而形成的低损耗空间布洛赫波的定制激发。交叉点处的辐射散射就像耦合两个超模的周期性介电常数扰动，这导致虚（辐射）传播常数分裂，并产生低损耗的单向呼吸布洛赫波。这种类型的交叉阵列提供了实现密集光子集成的关键组件的鲁棒实现。
2013-11-18 physics.optics
Extraction of optical Bloch modes in a photonic-crystal waveguide
我们在光子晶体波导上进行相敏近场扫描光学显微镜。观察到的复杂的场模式进行了分析，通过空间傅里叶变换，揭示了几个指导TE和TM的模式。使用Ha等人提出的重建算法（Opt. Lett. 34（2009）），我们将测量的二维场图案分解为传播布洛赫模式的叠加。这为研究近场测量中的特定模式开辟了新的可能性。我们应用该方法研究了类TE导模的横向行为，当接近带边时，该导模在周围的光子晶体中延伸得更深。
2012-01-04 physics.optics
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
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
Low-power optical beam steering by microelectromechanical waveguide gratings
光束转向是光通信、激光测绘（LIDAR）和医学成像的关键。对于这些应用，集成光子学是一种使能技术，可以提供小型化、更轻、更低成本和更节能的系统。然而，普通的集成光子器件对功率要求太高。在这里，我们实验证明，第一次，通过微机电（MEMS）驱动的悬浮硅光子波导光栅的光束转向。我们的器件在20 V驱动下显示出高达5.6°的光束转向，功耗低于$μ$ W水平，即比以前的热光调谐方法低5个数量级以上的功耗。本文提出的MEMS与集成光子学的新组合为下一代节能光束转向系奠定了基础。
2019-02-05 physics.app-ph 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
Dynamic Phase Enabled Topological Mode Steering in Composite Su-Schrieffer-Heeger Waveguide Arrays
本文以具有中心缺陷的复合SSH波导阵列为例，提出利用动态相位导向干涉实现拓扑边界模式的选择性激发与跃迁，为片上拓扑器件中拓扑态的控制提供了新途径。
2024-03-28 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
Steering, Splitting and Cloning of Optical Beam in a Coherently Driven Raman Gain System
我们提出了一种全光反波导机制，用于控制、分裂和克隆超出衍射极限的光束。我们利用空间非均匀泵浦光在多普勒展宽的N型四能级喇曼增益介质中产生反波导结构，用于同向传播的弱探测光。我们发现，由于抽运光束的空间依赖性，折射率和增益的横向调制持有的关键转向，分裂和克隆的光束。我们还表明，一个额外的控制领域允许传播的光束通过一个否则增益介质没有衍射和不稳定性。我们进一步讨论了如何通过改变控制场的失谐量和强度来提高克隆图像的精细度。
2014-09-23 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
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
Polychromatic Optical Bloch Oscillations
多色光束在圆形弯曲光波导阵列中的布洛赫振荡（BO）由于其空间周期对波长的依赖性而变得模糊。在这里，它示出的阵列和近似BO在相对较宽的光谱范围内的自成像属性的恢复可以通过插入合适的集中相位滑移均匀地施加在整个阵列上来实现。
2010-01-06 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
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
Bloch oscillations and subwavelength focusing in stacked fishnet metamaterials
在这篇文章中，我们介绍了堆叠渔网超材料在微波区的光转向。我们数值证明，光学布洛赫振荡和一个焦点的六分之一的波长可以实现。鱼网板的几何参数的灵活性提供了一种有效的方法来调整其局部有效介质参数，并打开了任意控制光的可能性。实验验证了磁场直接扫描样品表面的亚波长光聚焦效应。
2017-09-14 physics.optics
Sign-Reversal Coupling in Coupled-Resonator Optical Waveguide
耦合谐振腔光波导（CROW）是通过紧定域谐振腔之间的近场耦合实现光波导的，在现代光子学中具有重要的作用。耦合因子是CROW理论中的一个关键参数，它决定了两个谐振腔之间的耦合强度和CROW的波导色散。然而，Yariv等人提出的原始CROW理论仅证明了多极谐振模式的耦合因子的一个值。在这里，通过成像的紧束缚布洛赫波的设计者表面等离子体共振器在微波制度组成的CROW，我们证明了耦合因子在CROW理论可以扭转其符号的多极共振模式。这决定了两个不同的波导色散曲线在相同的频率范围内，实验证实匹配布洛赫波矢量和频率的CROW。我们的研究补充和扩展了原有的CROW理论，并可能在功能光子系统中找到新的用途。
2016-05-30 physics.optics
Ultrafast Deflection of Spatial Solitons in AlGaAs Slab Waveguides
利用190 fs，1550 nm脉冲产生并偏转AlGaAs平板波导中的空间孤子，实现了空间孤子的超快全光偏转。转向光束被聚焦到靠近孤子路径的波导的顶部上，并且孤子由于由光学克尔或自由载流子（Drude）效应引起的折射率变化而被转向。观察到高达8 mR的角偏转。
2005-08-31 physics.optics
Semi-discrete solitons in arrayed waveguide structures with Kerr nonlinearity
我们构建了光学半离散复合孤子（SDCS）的家庭，与一个或两个独立的传播常数，由一个平面平板波导，XPM耦合到一个周期性的条纹阵列的支持。这两种结构都具有立方非线性特征，并支持具有相互正交偏振的本征模式。我们报告三种SDCS，奇数，偶数和扭曲的，第一种类型是稳定的。相位倾斜孤子的横向运动，具有潜在的应用光束转向，被认为是太。
2008-05-19 physics.optics
Optical phased array neural probes for beam-steering in brain tissue
具有集成纳米光子波导的植入式硅神经探针可以将图案化的动态照明传递到脑组织深处。在这里，我们介绍了集成光学相控阵神经探针，并在体外演示光束转向。模拟和表征了脑组织中的波束形成。探针用于光遗传学刺激和钙成像。
2021-08-10 physics.optics
Supermodes of Hexagonal Lattice Waveguide Arrays
提出了一种计算六角晶格光子晶体波导阵列中光的超模和布洛赫因子的半解析公式。然后，我们使用这个公式很容易地计算色散曲线和预测系统中的传播太大，使用标准的数值方法计算。
2012-04-23 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
Inverse-Designed Photonic Crystal Circuits for Optical Beam Steering
光子晶体波导（PCW）具有限制和减慢光的能力，这使得它们成为提高各种光子器件（如光调制器或传感器）性能的理想元件。然而，在光子应用中的PCW的集成提出了设计挑战，最值得注意的是，工程的PCW模式色散和创建高效的耦合器件。在这里，我们解决了这些挑战与光子逆向设计，并实验证明慢光PCW光学相控阵（OPA）具有较宽的转向范围。偶模和奇模PCW分别在20 nm和12 nm的带宽上针对25的群折射率进行设计。此外，对于这两种PCW设计，我们创建条形波导耦合器和自由空间垂直耦合器。最后，同样依赖于逆向设计，设计了PCW的辐射损耗，使我们能够在20 nm带宽内构建具有20°转向范围的OPA。
2021-07-17 physics.app-ph physics.optics
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
Observation of the Wannier-Stark ladder in plasmonic waveguide arrays
渐逝耦合波导是研究紧束缚系统中波动力学的一个强有力的平台。在这里，我们调查的表面等离子体激元的传播介质加载的表面等离子体激元波导阵列的传播常数梯度作为一个有效的外部电位。使用泄漏辐射显微镜，我们观察到在实空间中的单站点激发的波包的周期性呼吸和振荡运动的情况下，高斯激发的多个波导。相应的动量分辨谱由等间距的模组成。我们解释这些观察作为等离子体类似物的布洛赫振荡和Wannier-Stark阶梯，分别。
2022-03-18 physics.optics
Switching dynamics of femtosecond solitons in parity-time-symmetric coupled optical waveguides
我们报告了一个详细的研究孤子转向动力学的奇偶时间对称定向耦合器在飞秒域，这需要纳入高阶微扰效应，如三阶和四阶色散，自陡峭，和脉冲内拉曼散射。在高增益/损耗的情况下，所有这些效应的组合被发现可以稳定孤子脉冲在耦合器中的演化，而不是无扰演化的混沌行为。这项工作表明，有效的孤子转向可以实现在非常低的临界功率和相对较高的增益/损耗，即使在飞秒政权。
2022-10-01 nlin.PS physics.optics
End-Fire Silicon Optical Phased Array with Half-Wavelength Spacing
我们展示了一个一维光学相控阵列上的集成硅平台上的操作在1.55微米。光从波导终止的芯片边缘端射发射。创新设计和硅波导提供的高限制使输出端的λ/2间距（775 nm间距）成为可能。通过集成热光加热器在波导之间引起相移来实现转向。该设备形成了一个光束的FWHM角宽度为17度，我们演示了64度范围内的光束转向。
2017-06-02 physics.app-ph physics.optics
Classical and quantum interference in multiband optical Bloch oscillations
研究了耦合波导阵列中光场的经典干涉和量子干涉，并研究了在可忽略齐纳隧道效应的情况下，光场发生多波段光学布洛赫振荡的情况。特别是，它示出的马赫-曾德尔干涉效应自发地出现在多波段BO由于光束分裂和随后的光束重组发生在一个BO周期。作为量子干涉的一个值得注意的例子，我们讨论了在光子计数率的相关光子对经历两个波段BO，德布罗意波长的量子马赫-曾德尔干涉测量中观察到的纠缠双光子状态的表现类似的现象的干涉条纹加倍。
2010-01-06 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
Harmonic oscillations and their switching in elliptical optical waveguide arrays
本文研究了椭圆光波导阵列中的谐波振荡，其中相邻波导之间的耦合按照Kac矩阵变化，使得传播常数本征值可以取等间隔值。结果，当传播常数中施加线性梯度时，获得长寿命布洛赫振荡（BO）和偶极振荡（DO）。此外，我们通过斜升梯度轮廓实现了从DO到BO的切换，反之亦然。通过场演化分析研究了各种光学振荡及其开关，并通过哈密顿光学证实了这一点。传播常数中的等间隔特征值允许在传输图像、光信号的切换和路由中的可行应用。
2011-02-02 physics.optics
Fixed-Frequency Reconfigurable Leaky-Wave Antennas with Simplified Biasing
本文提出一种采用简化偏置方案的可重构漏波导天线，通过将可调超表面仅用作波导壁控制导模，结合无源超表面实现固定频率下的动态波束控制，显著简化了偏置过程，并通过全波仿真验证了其有效性。
2025-01-28 physics.app-ph physics.optics
1000-Channel Integrated Optical Phased Array with 180° Field of View, High Resolution and High Scalability
本文提出1000通道集成光学相控阵，通过优化波导布线和20×50无源矩阵PWM控制方案，在180°视场内实现无栅瓣光束转向、0.07°×0.17°高分辨率及-18.7 dB低旁瓣电平。
2025-08-27 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
Visualization of unidirectional optical waveguide using topological photonic crystals made of dielectric material
拓扑学的引入揭开了物理学的新篇章。拓扑系统提供了独特的边缘/界面量子态，这有望有助于新的自旋电子学的发展，并打开大门，以强大的量子计算。光学系统也可以受益于拓扑结构。在实空间中局域地构造一个具有双Dirac锥的蜂窝状光子晶体，诱导光子能带结构的拓扑跃迁，并利用后向散射免疫电磁输运建立了一个赝自旋单向光通道.由电介质材料制成的拓扑光子晶体可以为控制光的传播铺平道路，并有助于新的通信技术。
2016-10-25 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
Discrete diffraction and shape-invariant beams in optical waveguide arrays
本文全面研究了离散光在均匀和弯曲波导阵列中的线性传播的一般特性，并与连续介质中的傍轴衍射进行了比较。特别地，利用矩量法和最陡下降法导出了描述均匀阵列中波束扩展、波束衰减和离散远场方向图的一般规律。在弯曲阵中，矩量法被推广到描述全局波束参数的演化。一个家庭的光束传播的弯曲阵列保持其功能的形状-称为离散贝塞尔光束-也介绍了。离散贝塞尔光束在波导阵列中的传输可以简单地用一个复$q$参数的演化来描述，该参数类似于高斯光束在连续透镜波导介质中的复$q$参数。讨论了$q$参数形式的几个应用，包括光束准直和多边形光学布洛赫振荡。\
2010-01-06 physics.optics
Helical transport in coupled resonator waveguides
我们表明，一个合成的赝自旋动量耦合可以用来设计准一维抗无序耦合谐振腔光波导（CROW）。在这种结构中，传播的布洛赫波表现出在特定动量的赝自旋动量锁定，其中反向散射被抑制。我们使用两种方法来量化这种对无序的抵抗力。首先，我们计算安德森局域化长度$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
Optomechanical antennas for on-chip beam-steering
对辐射光场方向的快速和低功耗控制是光子学的一个主要挑战，也是新兴传感器和自由空间通信链路的关键使能技术。目前的方法基于庞大的电动组件是有限的，其高成本和功耗，而片上光学相控阵面临的挑战，在缩放和可编程性。在这里，我们提出了一个固态的方法，使用光机天线波束转向。我们结合了最新的进展，同时控制的光学和机械波的显着进步，在芯片上的光学相控阵列，使低功耗和全二维光束转向的单色光。我们提出了一种设计的硅光子系统的光子-声子波导，实现了44 $^{\circ}$的视野与$880$可分辨的斑点，通过扫描机械波长约一毫瓦的机械功率。使用机械波作为非互易性，主动光栅允许我们快速重新配置光束方向，光束形状和光束数量。它还使我们能够区分我们发送和接收的光。
2017-10-11 physics.optics
Bloch wavepacket control in truncated modulated optical lattices
研究了布洛赫波包在相邻波导中具有浅纵向异相折射率调制的光晶格界面上的反射。我们表明，通过调节调制的频率和深度，可以有效地控制传输和反射的能量流之间的关系。因此，对于一组谐振调制频率，可以实现完全的光束反射，在该谐振调制频率下，调制晶格的相邻波导之间的光隧穿被抑制。
2010-11-17 nlin.PS physics.optics
Giant optical spin-orbit interactions in ferroelectric van der Waals waveguides
Columbia University（哥伦比亚大学）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
研究通过铁电半导体NbOI2实现高双折射范德华波导，展示出巨量光学自旋分裂和极化控制波导转向，建立高各向异性波导在光-自旋电子技术中的应用前景。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Modeling displaced squeezed number states in waveguide arrays
本文给出了具有第一和第二相邻相互作用的一维锯齿形波导阵列的精确解析解。结果表明，该波导系统具有位移压缩数态的经典模拟。精确解直接与数值解进行比较，两者结果完全一致。还研究了线性折射率作为站点数的函数而变化的含义。在这种情况下，我们表明，第一邻居相互作用强烈影响的布洛赫振荡的周期性。
2021-06-30 physics.optics quant-ph
