Void Engineering in Epitaxially Regrown GaAs-Based Photonic Crystal Surface Emitting Lasers by Grating Profile Design
我们报道了用金属有机气相外延再生长技术实现的GaAs基光子晶体表面发射激光器中的空气空隙工程。通过在再生长之前修改反应器内的光子晶体光栅轮廓来获得两种不同的空隙几何形状。空洞形成的机制是从扫描透射电子显微镜分析推断，与说明通过使用的AlAs/GaAs超晶格结构的生长前沿的演变。利用（100）表面的快速横向生长与跨越较高折射率平面的缓慢扩散之间的竞争以增加空隙体积，从而导致阈值电流的数量级减小以及通过相关光栅耦合强度的增加而增加输出功率。
2020-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Tailoring absorption in metal gratings with resonant ultra-thin bridges
从理论上分析了短程表面等离子体激元激发对金属光栅亚波长桥的影响。我们发现，放置在一个独立的银光栅的狭缝内的薄金属桥的局部共振显着修改透射光谱和提高吸收，而不管光栅的周期性。此外，多个局部共振的干涉使得可以定制光栅的吸收特性，而不管孔径的几何尺寸如何。考虑到金属的大的三阶极化率，这种由共振的短程表面等离子体激元触发的可调谐的窄带增强吸收机制也可以增强非线性光学过程，如谐波产生。
2013-05-24 physics.optics
Analysis of the bandwidth of resonant spectra for tilted fiber grating
从耦合模方程出发，推导了倾斜光纤光栅的零陷带宽公式。数值模拟和理论分析了倾斜角对带宽和最大反射率的影响。在最大反射率为95%的情况下，给出了带宽与调制幅度、光栅长度的关系，以及所需的光栅长度。结果表明，光栅倾斜可以明显地使带宽变窄，特别是在大调制幅度和大光栅长度的情况下，这对它在光通信和光纤传感中的应用具有重要意义。
2019-12-02 physics.optics
Resonant properties of composite structures consisting of several resonant diffraction gratings
本文从理论上和数值上研究了由均匀层分隔的多个亚波长谐振衍射光栅组成的复合结构的谐振光学特性。使用散射矩阵形式主义，我们证明了由N个光栅组成的复合结构具有N阶的多重透射率零点。结果表明，在满足法布里-珀罗共振条件的光栅间距处，形成了（N-1）-简并束缚态。严格的数值模拟结果充分证实了理论预测的复合结构中的多个零点和BIC的形成。在BIC附近，观察到与电磁感应透明非常相似的效应。我们表明，通过适当选择的光栅分离的层的厚度，几乎矩形的反射率或透射率的陡峭的斜坡和几乎没有旁瓣的峰值可以得到。特别地，所提出的示例之一证明了获得具有显著亚纳米宽度的近似矩形透射率峰的可能性。所提出的结果可以在光学滤波器、传感器和光学微分和光信号变换器件的设计中找到应用。
2019-07-04 physics.optics
Highly reflective and high-$Q$ thin resonant subwavelength gratings
本研究理论设计了高反射率且高$Q$值的薄型亚波长光栅，利用有限元方法优化对比单周期与双周期矩形光栅，发现双周期设计可使透射损耗-线宽乘积提升一至两个数量级，显著优化谐振镜微腔应用性能。
2024-04-09 physics.optics
Resonant coupling between bulk waves and guided modes in a dielectric slab with a thick holographic grating
我们认为是一种新的类型的共振耦合的入射体波到一个厚的全息光栅板的导模中发生在布拉格条件的强频率失谐的存在下。这通过具有板-光栅边界的强非本征+1衍射级的反射发生，所得到的反射波形成导光板模式。严格的耦合波分析用于预测的共振效应的数值分析。可能的应用包括多路复用和解复用系统、光信号处理设备、光传感器和测量技术的设计的增强选项。
2006-03-13 physics.optics
Polarization-independent optical spatial differentiation with a doubly-resonant one-dimensional guided-mode grating
我们报告的设计和实验特性的悬浮氮化硅亚波长光栅具有偏振无关的导模共振在斜入射。在此共振波长下，我们观察到透射光束的横向强度分布与入射光束分布在光栅周期性方向上的一阶空间微分一致，而与入射光偏振无关。这些观测结果得到了全数值模拟的证实。简单的一维和对称的设计，结合这些基本上无损耗的介电薄膜的薄和优异的机械性能，是有吸引力的应用在光学处理，传感和光机械。
2021-12-09 physics.optics
Resonant response in tunable metasurface based on crossed all-dielectric gratings
我们从理论上证明了由交叉的全介质条形光栅组成的Mie谐振介质超颖表面的光谱响应的机械调谐。我们使用两个阵列的平行介质条相互叠加，以机械地改变它们之间的交叉角，从而改变在很宽的频率范围内的光谱响应的最大值的位置。在斜网格中，超颖表面结构被认为是一个双周期系统。这种机械可控的超颖表面在开发柔性偏振敏感光学器件方面具有广阔的应用前景。
2021-12-14 physics.optics
Collimation and finite-size effects in suspended resonant guided-mode gratings
本文从理论和实验两方面研究了高斯光束垂直入射氮化硅薄膜上的谐振导模光栅的透射特性。由于光束的聚焦和它的有限尺寸的影响占的现象耦合模模型，其预测被发现是在非常好的协议与实验测量的光谱为各种光栅结构和光束尺寸，并允许这些效果的各自的幅度进行详细的分析。这些结果是高度相关的设计和优化的悬浮结构的薄膜，广泛用于光子学，传感和光机械应用。
2021-08-10 physics.optics
Coupled-wave formalism for bound states in the continuum in guided-mode resonant gratings
我们提出了简单而又非常准确的耦合波模型，描述了在一维周期性导模谐振光栅（GMRG）的连续（BIC）中的束缚态的形成与二元光栅连接到一个或两个接口的平板波导层。使用这些模型，我们得到简单的封闭形式的表达式预测的位置的BIC和准BIC的$ω$ - $k_x$参数空间。我们研究了BIC形成的两种机制：两个反向传播的导模之间的耦合和一个导模和一个Fabry-Pérot模之间的耦合。所考虑的两种机制的BIC条件制定的二元光栅的散射系数。所提出的模型的预测是在良好的协议与使用傅立叶模态方法得到的严格的数值模拟的结果。
2019-03-07 physics.optics
Lorentz-invariant topological structures of the electromagnetic field in a Fabry-Perot resonant slit-grating
人们通常认为，电磁世界的最正确的描述是抽象的，并且诸如力线之类的拓扑结构不是协变的。在本文中，我们表明，对于一个$y$不变系统与$p$极化电磁场，它是可能的，以构建绝对（即洛伦兹不变）线，我们称之为电面条（ES）。电磁场完全由超越时空界限的ES拓扑结构描述，外加一个新的不变量--特征参数$η$。在法布里-珀罗共振狭缝光栅中，可以区分三种ES图案，对应于三个区域：平面波区域中的零直线，光栅内部干涉区域中的圆形菱形，以及漏斗区域中的伯努利对数螺旋图案-第一次描述的分形。
2022-08-26 physics.optics
First-order optical spatial differentiator based on a guided-mode resonant grating
我们提出了一个实验演示的亚波长衍射光栅执行一阶微分的入射光束的横向轮廓相对于一个空间变量。实验结果与所提出的分析模型吻合得很好，表明微分是在斜入射时的透射中进行的，并且与光栅的导模共振有关。根据该模型，光栅在谐振附近的传递函数接近于精确微分器的传递函数。我们确认这一点，通过估计的基础上测得的入射和透射光束的轮廓制造的结构的传递函数。所考虑的结构可能会发现在光束整形，光学信息处理和模拟光学计算的新的光子器件的设计中的应用。
2018-05-17 physics.optics
High performance distributed feedback quantum dot lasers with laterally coupled dielectric grating
基于光栅的频率选择性光学反馈机制（例如分布反馈（DFB）或分布布拉格反射器（DBR）结构）与量子点（QD）增益材料的组合是实现用于许多关键新颖应用的超高性能半导体激光器的主要途径，所述超高性能半导体激光器可以作为独立源或作为光子集成电路中的片上源。然而，在GaAs、GaAs/Si、GaSb和其他材料平台上制作传统的掩埋布拉格光栅结构遇到了主要的材料再生长困难。我们报道了一种新颖的和通用的方法，引入横向耦合介质布拉格光栅的半导体激光器，允许高度可控，可靠和强耦合之间的光栅和光学模式。我们实现这样的光栅结构在低损耗非晶硅材料旁边的GaAs激光器与InAs/GaAs量子点增益层。在1300 nm波段，以预先设计的0.8 THz LWDM频率间隔发射的DFB激光器阵列的边模抑制比高达52.7 dB，连续波输出功率为27.7 mW（室温）和10 mW（70°C），以及< -165 dB/Hz（2.5-25 GHz）的超低相对强度噪声（RIN）。这些器件还能够在高达-12.3 dB的极高外部反射水平下无隔离器工作，同时保持高频谱和超低RIN质量。这些结果验证了新颖的横向耦合介质光栅作为用于制造DFB和DBR激光器而不受其半导体材料限制的技术优越且潜在成本有效的方法，因此普遍适用于不同的材料平台和波长带。
2021-10-27 physics.app-ph physics.optics
Meta Resonant Waveguide-Gratings Providing Selective Diffraction
在过去的十年中，已经见证了被称为超表面的各种新的平面光学器件的发展[1]。这些超颖表面依赖于各种各样的相移元件的阵列。本文的目的是提出一种新型的平面光学能够执行波前整形和光束重定向与高波长或角度选择性，以及一个固有的偏振选择性。这些新元件不依赖于局部相移，而是依赖于与谐振波导光栅（RWG）密切相关的分布式导模。这些新的光学元件被称为Meta谐振波导光栅（MRWG）。MRWG具有固有的相当低的纵横比，并且可以用现有的高通量制造方法（例如热压印和物理气相沉积（PVD））来生产，使得它们在工业上具有吸引力。与其许多自由度相关的多种设计选项实现了广泛的光学特性，例如颜色选择自由空间组合器和衍射耦合器配置。详细介绍了简单MRWG的特性，然后推出了一些变体来讨论一些关键设计参数的影响，并为复杂布置提供了通用设计方法。
2020-08-09 physics.optics
Excitation of surface plasmon-polaritons through optically-induced ultrafast transient gratings
本文提出在 GaAs 薄膜中利用双泵浦脉冲干涉形成瞬态超构光栅，并建立载流子动力学模型，实现 GaAs/Ag 界面 0.1–1 ps 尺度的高效 SPP 激发。
2024-12-03 physics.optics
Electromagnetically induced gratings created by extremely short non-overlapping pulses of light in a three-level resonant mediu
本文基于Maxwell-Bloch方程组的数值解，证明在三级共振介质中无需先前研究的近似即可生成和控制布居光栅，且额外能级不破坏该效应，扩展了超短脉冲超快控制量子系统的适用性。
2024-02-18 physics.optics
Narrow-linewidth Fano microcavities with resonant subwavelength grating mirror
本研究通过理论与实验探究由宽带高反射镜和带高品质因子Fano共振的悬浮一维光栅镜构成的平面-平面微腔，验证了短腔长下其线宽低于同参数传统腔的特性，为光力学与传感应用提供了新方案。
2024-02-08 physics.optics
Resonant, broadband and highly efficient optical frequency conversion in semiconductor nanowire gratings at visible and UV wavelengths
使用流体动力学的方法，我们研究体和表面诱导的二次和三次谐波产生的半导体纳米线光栅在吸收区具有共振非线性。我们展示了谐振，宽带和高效的光学频率转换：与传统的智慧相反，我们表明谐波产生可以充分利用谐振非线性的光谱范围内的非线性光学系数的提升远远超出了什么是可实现的透明，长波长，非谐振制度。使用峰值功率密度约为500 MW/cm 2的飞秒脉冲，我们预测在硅纳米线阵列中的三次谐波转换效率约为1%，在几乎任何所需的UV或可见光波长，包括负介电常数的范围。我们还预测表面的二次谐波转换效率为0.01%，取决于电子有效质量，作为一个整形共振的结果，和发病的五阶非线性效应的信号的行为。这些显着的发现，所产生的非线性共振色散，场定位和相位锁定的综合效应，可以显着地扩展硅光子学的操作光谱带宽，并强烈建议，无论是线性吸收或集肤深度不应该是激励因素，以排除半导体或金属从列表中的有用或实用的非线性材料在任何光谱范围。
2019-05-11 physics.optics
The sensitivity enhancement of tilted fibre Bragg grating sensors with polarization dependent resonant nano-scale coatings
光纤布拉格光栅传感器已经成为一种简单、廉价、准确、灵敏和可靠的平台，是传统笨重的光学传感器平台的可行替代品。在这项工作中，我们提出了一个广泛的理论分析的倾斜光纤布拉格光栅传感器（TFBG），特别关注其偏振相关的属性。我们已经开发了一种高效的计算机模型，能够在不到$3$~分钟的时间内对给定的入射光偏振态提供TFBG器件的完整表征。其结果是，偏振相关的光谱响应，在传感器表面的场分布，以及特定的共振的精细结构已成为理论分析。作为这个计算机模型的一部分，我们已经开发了一个惊人的快速全矢量复模式求解器，能够处理任意复杂的折射率分布的圆柱形波导。随着理论研究，我们已经研究了TFBG传感器的光学特性与偏振分辨传感的应用。提出了一种基于琼斯矩阵提取光栅透射谱，沿光栅主轴跟踪光栅透射谱的TFBG数据分析新方法。在这项工作中，我们还提出了一种新的方法，提高TFBG传感器的折射灵敏度限制，基于TFBG结构的共振和沉积在传感器表面上的纳米粒子的局部共振之间的共振耦合。实验观察到TFBG传感器灵敏度的$3.5$倍增加。
2015-02-17 physics.optics
Giant reflection band and anomalous negative transmission in a resonant dielectric grating slab: application to a planar cavity
本文研究了在P偏振下，入射角与等效矩形介质光栅平板布儒斯特角相差不大的情况下，自持矩形介质光栅平板中巨反射带和反常负透射的基本光学效应。注意，自持介质光栅板是最简单的系统，由于布拉格衍射，可以显示前两种光学效应。系统地研究了它的光学响应的一般入射几何形状的麦克斯韦方程组的解析精确解。在亚波长范围内，高对比度介质光栅板中众所周知的宽反射带的变化，通过行进基波和第一衍射波之间的相消干涉获得（所谓的第二类伍德异常的概括），巨大的反射带是由于相互作用而产生的微妙效应，以及在行进基波和第一准引导衍射波之间，以及在消逝/发散波的较高平面内波矢量分量之间。为了更好地描述这种效果，我们将比较的自维持的高对比度的介质光栅板的光学响应与系统组成的一个等效的均匀板与薄的矩形高对比度的介质光栅刻在两个表面之一，通常作为原型的第二种伍德的异常生成。最后，简要讨论了由两块自支撑矩形介质栅板构成的平面谐振腔中的电磁场约束问题。
2012-05-24 physics.optics
A circular dielectric grating for vertical extraction of single quantum dot emission
我们展示了一个纳米结构组成的部分蚀刻环形沟槽在悬浮的GaAs膜，设计用于有效和适度的宽带（约1000毫米）。5nm）的发射提取。模拟表明，嵌入纳米结构中心的偶极子以接近高斯的远场向上辐射到自由空间中，允许收集效率> 80%，具有高数值孔径（NA=0.7）光学器件，并且具有12 X Purcell辐射率增强。制造的器械显示出约10%的光子收集效率，NA=0.42物镜，比未图案化GaAs中的量子点提高20倍。四倍激子寿命减少表明适度的Purcell增强。
2011-09-27 physics.optics quant-ph
Non-steady-state extremely asymmetrical scattering of waves in periodic gratings
极不对称散射（EAS）是一种高度共振的布拉格散射，其散射波振幅在光栅内外都有强烈的共振增加。当散射波平行于光栅边界传播时，实现EAS。我们提出了一个严格的算法来分析非稳态EAS，并研究了入射和散射波振幅的松弛到其稳态值。分析了体TE电磁波在窄、宽、倾斜全息光栅中的非稳态EAS。典型的弛豫时间的确定和比较与以前的粗略估计。物理解释的预测效果。
2003-10-05 physics.optics
Resonant Response in Mechanically Tunable Metasurface based on Crossed Metallic Gratings with Controllable Crossing Angle
我们报道了一类新型的机械可调平面超材料，它由交叉金属条形光栅构成的谐振单元组成。我们观察到一个共振响应的透射谱线偏振波通过系统的交叉光栅。每个光栅由位于电介质衬底顶部的平行金属条阵列组成。结果表明，谐振位置似乎依赖于光栅交叉的角度。理论和实验结果表明，随着交叉角的减小，交叉金属条形成的周期性谐振腔的谐振部分长度增加，谐振频率发生了变化，这种设计可用于新型的平面超材料和滤波器.
2016-08-31 math-ph math.MP physics.optics
Parametric behavior of diffraction on guided-mode resonant grating of subwavelength thickness
我们考虑嵌入周围介质中的二维介质周期网格衍射谱中的伍德反常。网格是亚波长的厚度，和波的衍射具有S-偏振的第一衍射最大值的出现附近进行了研究。我们将麦克斯韦方程组简化为具有三个参数的耦合模理论，这三个参数是网格中材料排列的积分特征。特别是，我们表明，这样的网格能够在参数化的窄频带内具有全反射率。该效应伴随着网格附近区域的参数消逝场增强。特别是，我们认为网格与正弦曲线的轮廓，并表明，这种类型的网格具有独特的衍射特性，由于没有导模耦合。对于这样的网格，有一个薄的透明窗口，在一个接近零透射的背景下，在稍微不正常的入射。我们估计什么是足够的网格大小和入射光束的平坦度来解决奇点。
2019-05-12 physics.optics
Wavy optical grating: wideband reflector and Fabry-Perot BICs
在这项研究中，我们从理论和数值研究的谐振模式和反射率的波纹介质板组成的光栅应用光谱元素的方法。波形的存在将波导模式转换成泄漏谐振模式。少数特定纵波数的谐振模具有无限大的Q因子，而其他谐振模具有有限的Q因子。对于纵波数为零的泄漏谐振模，Q因子与波形的振幅成反比。多个低Q波纹光栅阵列在大带宽内具有高反射率。双层波纹光栅形成法布里-珀罗腔，其在谐振频率处在连续谱（BIC）中承载法布里-珀罗束缚态。通过调节两个波纹板之间的距离可以调节法布里-珀罗腔的Q因子。波形可以由平坦介质板中的振动波产生，使得可以按需控制BIC模式和宽带反射率。
2022-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical Limiting Performance of a GaAs/AlAs Heterostructure Microcavity in the Near-Infrared
用分子束外延技术制备了GaAs/AlAs多层异质结构，形成了在1.1~ $μ$ m处窄共振的法布里-珀罗微腔。利用光学参量振荡器，在纳秒脉冲激光辐照下，实验记录到GaAs中的共振线发生蓝移，并伴随着光致折射率的负变化.光谱偏移伴随着峰值透射率的降低，与非线性腔内吸收相关。当光谱偏移和透射率降低都有助于限制效应时，这种腔可以用作谐振波长处的光限制器。在实验中观察到一个非常低的极限阈值，约为1 mJ/cm $^2$。
2017-07-03 physics.optics
Improved selectivity of optical transmission through cascaded waveguide-metal-grating filters
本文分析了两个近场耦合、级联的金属光栅带通滤波器的谐振传输特性。响应，在最大效率和光拒绝的共振，超过两个隔离的过滤器的响应的简单卷积，同时保持良好的角度公差。在红外范围内，这种紧凑的结构的尺寸和技术集成是特别相关的检测应用的说明。
2021-05-21 physics.optics
Vector magneto-optical magnetometer based on the resonant all-dielectric gratings with highly anisotropic iron-garnet films
高灵敏度、高空间分辨率的矢量磁测量在心磁图、脑磁图、爆炸物探测等领域有着重要的应用。我们提出了一种磁力计的基础上具有非常高的磁各向异性的磁性铁石榴石薄膜，放置在旋转的外部磁场。每个测量的磁场空间分量在面外磁化依赖性中产生不同的时间谐波。放置在薄膜顶部的介电共振光栅将磁光响应增强了10倍，这使得在垂直于薄膜方向上实现10倍的空间分辨率成为可能。磁光磁强计允许一个同时测量所有三个空间分量的磁场与高空间分辨率和灵敏度高达100 pT/Hz $^{1/2}$。
2020-09-05 physics.app-ph physics.optics
Symmetry and resonant modes in platonic grating stacks
我们研究了存在于包含刚性，零半径引脚的光栅有限堆栈弯曲波模式。我们分组的模式为偶数和奇数类，并推导出每个色散方程。我们研究了最近发现的EDIT（弹性动力学抑制传输）现象，并将其与偶数和奇数对称性同时共振的陷波的发生联系起来。我们展示了如何在宽范围的频率和角度的EDIT相互作用，使用的策略，其中单光栅反射率保持高，使品质因数的偶数和奇数的共振保持大。
2013-05-10 math-ph math.MP physics.optics
Bragg-like microcavity formed by collision of single-cycle self-induced transparency light pulses in a resonant medium
本文提出通过在二能级介质中心碰撞两个单周期阿秒自诱导透明脉冲，可形成参数可快速调整的类Bragg微腔，实现了亚周期时间尺度上的介质动态特性控制。
2024-02-14 physics.optics
Applications of the wave packet method to resonant transmission and reflection gratings
利用Maxwell线性无源（色散和吸收）介质理论的时域数值算法，研究了飞秒激光脉冲在色散（Drude金属）和介质材料制成的共振透射和反射光栅上的散射。该算法是基于哈密顿形式主义的框架下，麦克斯韦方程组的无源介质被证明是等效的一阶方程，$\partial Ψ/\partial t = {\cal H}Ψ$，其中${\cal H}$是一个线性微分算子（哈密顿）作用于多维矢量$Ψ$建立的电磁感应和辅助物质场描述介质响应。初始值的问题，然后解决了一个修改的时间蛙跳法结合傅立叶伪谱方法应用于非均匀网格，这是由变量的变化，旨在提高采样效率附近的介质界面。该算法被证明是非常准确的，在相对较低的计算成本。与以前的理论和实验研究的光栅的一个很好的协议证明了使用我们的算法的数值模拟。此外，我们的算法允许看到在初始宽带波包的整个频率范围内的光栅中的电磁场的长离开共振激发的实时动态以及反射和透射波前的形成。
2003-12-17 physics.comp-ph physics.optics
Evidence of resonant surface wave excitation in the relativistic regime through measurements of proton acceleration from grating targets
实验研究了激光脉冲与表面有周期性沟槽的薄光栅靶的相互作用。超高对比度（$\sim 10^{12}$）脉冲允许演示增强的激光靶耦合的第一次在相对论制度的超高强度$>10^{19} \mbox{W/cm}^{2}$。相对于平面目标，在表面波共振激发预期的入射角附近，观察到由目标正常鞘层加速度产生的质子截止能量的最大增加因子为2.5。一个显着的增强也观察到小角度的入射，共振。
2013-11-22 physics.optics physics.plasm-ph
Plasmonic grating for circularly-polarized out-coupling of waveguide-enhanced spontaneous emission
本研究针对金属等离子体结构的焦耳损耗问题，实验验证了介质波导上的等离子体纳米颗粒阵列可实现圆偏振光的定向耦合，GaAs波导嵌入量子点的出耦合辐射圆偏振度达80%，为集成器件提供了高效耦合方案。
2022-02-28 physics.optics
On the giant enhancement of light in plasmonic or all-dielectric gratings comprising nano-voids
我们报告了在高折射率电介质材料中制成的浅纳米沟槽内产生巨大光场增强的可能性，因为共振行为让人想起我们用亚波长等离子体腔得到的。高品质因数通过模态分析进行解释，并可以调整适当的设计规则。这里模拟的薄介电空隙光栅可以是用于化学传感的基于等离子体激元的设备的相关替代方案，或者可以通过采用弱吸收材料来用作有效的波长选择性光吸收体。
2018-10-31 physics.optics
Monolithic High Contrast Grating Integrated with Metal: Infrared Electrode with Exceptionally High Conductivity and Transmission
本文提出一种与金属集成的单片GaAs高对比度光栅（metalMHCG）作为红外透明导电电极，同时实现创纪录的高透射率和0.5–1 Ohm/Sq的超低方块电阻，有效突破导电性与透射率的权衡限制。
2023-08-04 physics.app-ph physics.optics
Bragg-enhanced time-domain Brillouin scattering from a propagating acoustic grating
Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）
利用高重复频率飞秒激光脉冲激发半导体中的传播声栅，通过布拉格反射增强时域布里渊散射信号，实现10-30倍增强。
2026-06-01 cond-mat.other physics.optics
Optical Solitons in Periodic Media with Resonant and Off-Resonant Nonlinearities
综述了周期非线性介质中光孤子的特性。重点是孤子在周期性折射介质（布拉格光栅）纳入一组周期性的薄层的两个层次的系统共振相互作用的领域。这种介质支持在布拉格光栅的带隙中传播的各种亮和暗的"间隙孤子"，以及它们的多维类似物（光子弹）。这些新的间隙孤子与具有三次或二次非共振非线性的周期性介质中的间隙孤子有很大的不同。
2000-07-08 nlin.PS physics.optics
Harmonic Generation in Metallic, GaAs-Filled Nanocavities in the Enhanced Transmission Regime at Visible and UV Wavelengths
我们对用砷化镓填充狭缝的银光栅的谐波产生进行了理论研究。通过在增强的传输机制中工作，并通过利用泵浦与其谐波之间的锁相，我们保证了在可见光和紫外波长的高吸收条件下的强场定位和增强的谐波产生。银是用流体动力学模型，其中包括库仑和洛伦兹力，对流，电子气压，加上体X（3）的贡献。对于GaAs，我们使用具有特征X（2）和X（3）的非线性洛伦兹振荡器，以及由对称性破缺和洛伦兹力产生的非线性源。我们发现：（i）金属中的电子压力通过移动/重塑能带结构而有助于线性和非线性过程;（ii）TE和TM偏振谐波可以有效地产生;（iii）GaAs的X（2）张量耦合TE和TM偏振谐波，其产生具有与入射泵浦光子正交的偏振的锁相泵浦光子;（iv）与等离子体传输峰相比，法布里-珀罗共振产生更有效的谐波产生，其中大部分光沿着外部金属表面传播，在其体积内几乎没有穿透。当泵浦功率为2GW/cm ~ 2时，二次谐波信号的转换效率为10 ~（-6），三次谐波信号的转换效率为10 ~（-3）。
2010-11-30 physics.optics
New principle for unpolarized wideband reflectors
具有周期性纳米尺度特征的谐振薄膜的性质引起了科学界的极大兴趣。这类设备具有相当大的创新潜力。因此，我们报告非偏振宽带反射器，使一对偏振亚波长光栅的串行排列。优化与数值方法，我们的基本光栅包括一个部分蚀刻的晶体硅薄膜上的石英基板。所得的反射器在一个偏振中表现出极宽的光谱反射带。通过以正交周期性顺序地布置两个这样的反射器，产生了超过各个偏振带的非偏振光谱带。在本文报道的实验中，我们实现了零阶反射率超过97%的非偏振光入射下超过500 nm宽的波长带在近红外域。此外，谐振非偏振宽带可容纳跨越~85 nm的超高反射带，效率超过99.9%。基于一维谐振光栅的单元偏振敏感反射器具有设计简单、性能稳定、制作简单等优点。因此，该技术是传统多层薄膜反射器的有前途的替代方案，特别是在多层沉积可能不可行或不切实际的较长波长的光下。
2016-01-06 physics.optics
Enhanced sensing with quasi-degenerate mode in fiber Bragg gratings ring cavities
本文报道了一种新型的光学谐振腔的模型和实验验证，该谐振腔是在光纤闭环中插入光纤布拉格光栅（FBG）形成的。环的光谱特性取决于FBG的反射率。当FBG反射率趋于零时，整个谐振系统表现出通常的简并模式条件。另一方面，当反射系数FBG不为零时，谐振器的光谱特征显示与谐振腔内的两个反向传播模式的简并去除相关联的分裂谐振模式。在光纤光栅的最大反射率区域，分裂幅度最大。此外，它通过作用于FBG物理参数（例如应变、温度、群折射率）而变化。通过考虑分裂幅度变化几乎最大的光谱区域，即准简并模式条件，我们证明了该器件也可以用作慢光传感器，通过监测与所施加的应变相关的功率变化，在这种情况下，灵敏度为3.6x10^（6）x eps^（-1）。据我们所知，这比最好的慢光FBG传感器提高了20倍。
2013-07-15 physics.optics
Enhanced Emission from WSe2 Monolayers Coupled to Circular Bragg Gratings
二维过渡金属二硫属化合物（TMDC）由于其独特的光电性质，在片上纳米光子学中具有重要的应用价值。在这里，我们提出并实现耦合的钨二硒（WSe2）单层的圆形布拉格光栅结构，以实现增强发射。WSe 2和结构的共振模式之间的相互作用导致Purcell增强的发射，而对称的几何结构提高了发射光子的外耦合流的方向性。此外，这种混合结构产生了记录高对比度的自旋谷读出（> 40%）所揭示的偏振分辨光致发光（PL）测量。我们的研究结果是有希望的片上集成的TMDC单层与纳米光子电路的光学谐振器。
2018-06-18 physics.optics
Diffraction gratings with two-orders-of-magnitude-enhanced dispersion rates for sub-meV-resolution soft x-ray spectroscopy
具有大的角色散率的衍射光栅对于在从红外到软X射线域的宽光谱范围上操作的光栅光谱仪中获得高光谱分辨率是至关重要的。最大的挑战当然是在短波长X射线域中实现大的色散率。在这里，我们表明，在非共面非对称X射线布拉格衍射晶体可以作为高反射率的软X射线衍射光栅的色散率是至少两个数量级大于那些可能与国家的最先进的人造光栅。这为设计和实现光谱分辨率比目前可能的高两个数量级的软X射线共振非弹性散射（RIXS）光谱仪开辟了新的机会，以进一步推进RIXS光谱学的非常动态的领域，并使其与非弹性中子散射竞争。我们提出的例子大色散率晶体衍射光栅附近的930-eV L $_3$吸收边在铜和2.838 keV L $_3$边缘Ru。
2020-02-01 physics.optics
Three Photon Absorption in Optical Parametric Oscillators Based on OP-GaAs
报道了第一台基于取向图形砷化镓（OP-GaAs）的单共振同步泵浦光参量振荡器（OPO）。与基于相同OP-GaAs材料的双谐振（DR）简并OPO一起，输出光谱在~3 dB的相对功率内覆盖3至6 $μ$ m。DR-OPO具有迄今为止报道的基于OP-GaAs的飞秒同步泵浦OPO的最高输出功率。我们发现我们的OP-GaAs样品具有0.35 ${\pm}$ 0.06 cm ${^3}$ /GW ${^2}$的强三光子吸收，这限制了这些OPO作为中红外光源的输出功率。我们提出了一个详细的研究的三光子损失的SR和DR-OPO的性能，并比较它们与那些没有这种损失机制。
2016-09-02 physics.chem-ph physics.optics
Optical amplification of surface plasmon polaritons in a graphene single layer integrated with a random grating
在本文中，我们设计和模拟了太赫兹（THz）可控有源等离子体波导结构的基础上，是放置在一个随机的硅光栅衬底上的单石墨烯层。所提出的太赫兹有源等离子体激元波导结构中的光学增益由光激发的石墨烯单层中的受激发射过程提供，该过程导致表面等离子体激元（SPP）波的放大。我们使用一个随机的光栅衬底，以引入安德森局域化的SPP波传播通过石墨烯单层，以提高其在谐振频率的光放大。结果表明，石墨烯表面等离子体的共振峰的增强因子可以高达175。我们还分析了它们对应的场强沿石墨烯单层的分布，发现它们的强度和局域化位置彼此不同。通过研究该结构的透射率随泵浦和温度的变化，发现随着温度和外泵浦强度的增加，其共振峰频率发生蓝移。此外，我们表明，增加环境温度由60 K可以显着降低输出放大强度的一个因素为70。所提出的基于石墨烯的THz等离子体激元波导结构的这种性质使其在温度传感应用和开/关可切换激光器件中是有用的。
2021-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Pulse generation with ultra-superluminal pulse propagation in semiconductor heterostructures by superradiant phase transition enhanced by transient coherent population gratings
本文报道了在超辐射范围内，在GaAs/AlGaAs多接触异质结中观察到的超超光速脉冲传播，并明确地表明它是不同于常规自发辐射或受激发射的一类辐射。结果表明，在强电泵浦下，在半导体介质中产生的相干布居数光栅对引起群折射率降低5- 40%有很大影响。这种降低比由于传统的载流子耗尽或啁啾机制而观察到的降低大得多。折射率的降低又导致飞秒脉冲的传播速度超过c。测量结果还明确地表明，在室温下半导体中存在电磁脉冲的相干放大，通过光与锁定到载波光栅的相干瞬态光栅的相互作用，相干性被强烈增强。这种脉冲产生技术在需要产生高相干飞秒光脉冲的应用中具有很大的潜力
2015-08-24 cond-mat.str-el physics.optics
New resonant cavity-enhanced absorber structures for mid-infrared detector application
设计了一种新的介质法布里-珀罗腔，通过在腔体内嵌入薄吸收层来实现共振增强光吸收。在该腔中，前镜是具有$\sim 100$ %回射的亚波长光栅。对于一个碲镉汞吸收器在匹配腔的新类型，设计示出，以满足增加整个设备的吸收效率高达$\sim 100$ %，并减少其尺寸和整体复杂性的综合挑战，相比于传统的谐振腔增强碲镉汞吸收器，同时保持对光栅的制造误差相当好的公差。
2012-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Bright Purcell enhanced single-photon source in the telecom O-band based on a quantum dot in a circular Bragg grating
半导体量子点与光子腔的结合是实现非经典光源的一种很有前途的方法，它在亮度、稳定性和重复频率方面具有最先进的性能。在目前的工作中，我们展示了在电信O波段发射的InGaAs/GaAs量子点的圆形布拉格光栅腔的耦合。我们证明了一个宽带几何提取效率的提高，通过调查两个发射线在带上激发，内部和失谐腔模式，分别。在第一种情况下，达到4的Purcell增强。对于后一种情况，实现了1.4%的端到端亮度，其中第一透镜处的亮度为23%。利用p壳层泵浦，实现了高计数率与纯单光子发射（饱和时g（2）（0）= 0.01）的组合。最后，在77 K的温度下获得了良好的单光子纯度（g（2）（0）= 0.13）和191 kcps的探测器计数率。
2021-07-07 physics.optics quant-ph
High-order sideband generation in bulk GaAs
当频率为fTHz的强THz场作用于由频率为fNIR的近红外激光在体GaAs中共振产生的激子时，在频率为fSideband = fNIR +2nfTHz处观察到边带，其中n为整数。在温度T=10 K时，观察到阶数为-4 {大于或等于} 2n {大于或等于} 16的边带。10阶边带在170 K下持续存在。
2012-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Extreme Terahertz Nonlinearity of AlGaN/GaN-based Grating-Gate Plasmonic Crystals
该研究提出利用光栅门等离激元晶体共振激发二维等离激元以增强太赫兹非线性，通过泵浦-探测技术观测到高达45%的相对透过率及超快弛豫，并建立非线性模型揭示机制，证明AlGaN/GaN在超快THz调制中具巨大潜力。
2025-03-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Numerical methods for calculating poles of the scattering matrix with applications in grating theory
衍射结构的波导和谐振特性通常通过其散射矩阵的复极点来解释。讨论了计算散射矩阵极点的数值方法及其在光栅理论中的应用。提出了一种新的计算矩阵极点的迭代方法。该方法考虑了极点附近的散射矩阵形式，并依赖于使用矩阵分解求解矩阵方程。使用相同的数学方法，我们还描述了一种基于柯西积分的方法，该方法允许计算指定域中的所有极点。对金属-介质衍射光栅模式的计算表明，本文提出的迭代方法对高维散射矩阵具有较高的收敛速度和数值稳定性。该方法的一个重要优点是它通常收敛到最近的极点。
2012-12-13 cond-mat.other physics.optics
