High-Q supercavity modes in subwavelength dielectric resonators
纳米光学物理的最新进展与纳米光子学的一个新分支的发展有关，该分支探索了具有高折射率的介电纳米颗粒中的强Mie共振。高折射率共振介电纳米结构形成具有低损耗和先进功能的新型光子元器件的构建块。然而，与广泛研究的光子晶体中的腔不同，这种介质谐振器表现出低的品质因数（Q因子）。在这里，我们揭示了一种新的机制，实现巨大的Q因子的亚波长纳米谐振器通过实现制度的束缚态的连续。我们揭示了强模式耦合和Fano共振在高折射率介电有限长度的纳米棒导致在纳米尺度上的高Q因子。因此，高折射率介电谐振器代表了纳米光子超腔的最简单的例子，大大扩展了全介电谐振纳米光子学和超光学的应用范围。
2017-06-07 physics.optics
Dielectric Resonator Metasurface for Dispersion Engineering
我们介绍了一个实用的微波频率的介质元表面设计。超表面由通过电介质连接保持在一起的电介质谐振器阵列制成，从而避免了对电介质平板形式的机械支撑的需要以及这种平板将产生的寄生多次反射。所提出的设计可以用于宽带超颖表面应用或单色波变换。数值和实验结果支持的概念，以操纵传输相位和振幅的超表面的能力。最后，利用所提出的概念实现了半波片和四分之一波片。
2016-05-24 physics.optics
Chaotic resonance modes in dielectric cavities: Product of conditionally invariant measure and universal fluctuations
我们推测，散射系统中的混沌共振模式是经典动力学的条件不变测度和普适指数分布涨落的产物。第一个因子的多重分形结构强烈依赖于模式的寿命，并描述了具有相似寿命的模式的平均值。该猜想支持在小波长的混沌射线动力学的介质腔，特别是实验相关的模式与最长的寿命。我们解释疤痕的绝大多数模式沿段的射线的多重分形和普遍的波动的基础上，这是从概念上不同的轨道疤痕。
2022-11-17 nlin.CD physics.optics
Emission from dielectric cavities in terms of invariant sets of the chaotic ray dynamics
本文用不变混沌鞍的性质描述了介质腔中的混沌射线动力学。我表明，在特定方向上的远场发射的本地化有关的鞍形的不稳定的流形，沿腔体内的能量分布的非线性模式。对于具有混合相空间的腔，混沌鞍分为双曲和非双曲分量，分别与腔内能量的中间指数（t<tc）和渐近幂律（t> tc）衰减有关。鞍形腔的两个分量的流形的对齐解释了为什么即使腔内的能量集中从t <t_c to t>t_c急剧变化，远场发射也只会发生轻微的变化。环形台球的模拟证实和说明的预测。
2009-02-02 nlin.CD physics.optics
Enhancing magnetic near-field intensities with dielectric resonators
我们测量强磁场强度在一个亚波长的间隙分开两个介质谐振器。这种二聚体磁性天线的特点是在GHz的频谱制度时，考虑三个条件的照明。我们详细讨论了近场增强过程中所涉及的不同磁电耦合，并推导出了磁场强度的解析表达式。这里报告的GHz域中的结果可以扩展到其他谱域，因为它们是用介电常数16获得的，该介电常数16可以在从光学到射频的非常宽的频谱中观察到。
2013-07-30 physics.optics
A Gaussian-optical Approach to Stable Periodic Orbit Resonances of Partially Chaotic Dielectric Micro-cavities
利用抛物方程方法，在短波长范围内构造了介质微腔中局域在稳定周期光线轨道上的准束缚模。这些模式被示出共存的不规则间隔的“混乱”模式的一般情况下。准束缚模式的波矢量子化规则推导出一个简单的物理解释的菲涅耳反射;准束缚模式显式构造和数值计算结果相比。的谐振腔的离散对称性的效果进行了分析，并示出产生准简并多重峰，这些多重峰的平均分裂计算的方法从量子混沌理论。
2002-06-29 nlin.CD physics.optics
Controllable chaotic dynamics in a nonlinear fiber ring resonators with balanced gain and loss
我们展示了控制单光纤环（SFR）谐振器系统的动力学行为的可能性，其中光纤是放大（增益）通道，环是衰减（损耗）非线性介质。我们的模型是基于最近提出的宇称时间对称合成耦合器结构的简单改变[A。Regensburger等人，Nature 488，167（2012）]。该系统已被建模使用的传递矩阵形式主义。我们发现，这将导致在一个动态可控的算法在系统中固有的混沌动力学。我们还显示了倍周期点的输入振幅的依赖关系，强调在动力学方面。此外，由于输入光的恒定流入，谐振器本质上起到阻尼谐振器的作用的事实已经用谐振器内部的非零强度来阐明。
2016-09-05 nlin.CD physics.optics quant-ph
Fresnel filtering in lasing emission from scarred modes of wave-chaotic optical resonators
研究了非对称谐振腔GAN微激光器的激光发射。通过比较微激光器的远场光强分布图和图像，我们发现激光模式集中在三次反弹的不稳定周期射线轨道上，即模式是疤痕的。这些伤痕模式的高强度发射方向与将斯涅耳定律应用于射线轨道所预测的方向完全不同。这种效应是由于"菲涅耳滤波“过程造成的，该过程发生在有限角展度的光束以全内反射的临界角入射时。
2001-07-25 nlin.CD physics.optics
Modes of wave-chaotic dielectric resonators
介质光学微谐振器和微激光器代表了波混沌系统的实现，其中谐振器形状中缺乏对称性导致不可积的射线动力学。这种谐振器的模式显示出丰富的空间结构，并且不能通过模式指数进行分类，这将需要射线动力学中的额外运动常数。理解和控制这种谐振器的发射特性需要调查谐振器内部的射线运动的经典相空间结构和波动方程的谐振解之间的对应关系。我们首先讨论了传统程函近似在短波长极限下的失效，并激发了相空间光线追迹和相空间分布的使用。接下来，我们介绍了一种有效的数值方法来计算介质谐振器的准束缚模式，它只需要两个对角化每N个状态，其中N是大约等于沿周长的半波长的数量。经典的相空间结构和模式之间的关系显示通过Husimi投影技术。与谐振器的发射模式的观测计算效率高。
2003-08-04 cond-mat.mes-hall nlin.CD physics.optics
Nanometer-resolution 3D Tomographic and Vectorial Near-field Imaging in Dielectric Optical Resonators
State Key Laboratory of Surface Physics, Key Laboratory of Micro and Nano Photonic Structures (MOE), and Department of Physics, Fudan University（复旦大学表面物理国家重点实验室、微纳光子结构教育部重点实验室和物理系）；Shanghai Key Laboratory of Metasurfaces for Light Manipulation, Fudan University（复旦大学光调控超材料上海市重点实验室）
针对介电纳米谐振器内部近场全三维实验表征难题，提出基于高阶边带产生的成像技术，在硅anapole谐振器内实现纳米分辨率三维层析与矢量近场成像，可推广至多种介电超材料表征。
2025-02-27 physics.optics
Experimental Observation of Localized Modes in a Dielectric Square Resonator
我们在微波实验中研究了方形介质谐振器的频谱和场分布。由于这类系统不能用解析的方法来处理，因此对它们的性质的实验研究是必不可少的。测量的场分布的动量表示表明，所有的共振模式是本地化的特定的经典环面的方形台球。基于这些观测，我们建立了一个半经典模型。它显示出良好的协议，但一个单一的类的测量场分布，将被单独处理。
2013-12-07 physics.optics
Design of racetrack ring resonator based dielectric laser accelerators
本文提出了一种利用跑道环形谐振腔结构的倏逝电场的介质激光驱动加速器（DLA）的设计方案。在激光的驱动下，通过正确设计的光学相位窗口，电子可持续加速并可控制偏转。在此基础上，利用级联的11级环形谐振腔，计算了104.655 μm波段30 keV到148.312 keV的加速度。这种新的想法提出了一种解决方案，片上集成的许多DLA级，同时保持高的平均加速梯度，提供了一个潜在的实际实现的“加速器在一个芯片上”。
2017-01-31 physics.optics
Thermo-optic bistability in 2D all-dielectric resonators
本文提出一种耦合模理论方法，研究二维介电谐振腔高品质模式共振激发下的热光双稳态，模型准确描述了入射角和强度变化下的双稳态效应，并发现通过调节入射角可在低强度下实现双稳态。
2025-04-03 physics.optics
Metaphotonics with subwavelength dielectric resonators
本文总结了米氏谐振元光子学的关键概念，以高折射率介质亚波长颗粒为例，并探讨了高Q值元件在光时空控制方面的进展与趋势。
2024-09-20 physics.optics
Application of a trace formula to the spectra of flat three-dimensional dielectric resonators
通过微波实验，测定了圆形平面三维介质谐振器的长度谱。将它们与基于有效折射率近似的二维模型中得到的半经典迹公式进行了比较，发现它们符合得很好，说明在二维近似中必须考虑有效折射率的色散。此外，有效折射率近似的系统误差导致了实验长度谱与迹线公式预测值之间的微小偏差。总之，在这篇文章中开发的方法，使应用程序的二维介质谐振器的轨迹公式也现实的，平坦的三维介质微腔和激光器，允许解释其光谱的经典周期轨道。
2012-02-01 physics.optics
Inverse Design of All-dielectric Parallel-Plane Mirror Resonator
在本研究中，我们利用平行平面镜共振腔类比法，以目标优先逆设计法来设计全介质光学共振腔。通过预定义的目标函数成功地限制光，以创建用于基本横向电极化的强度模式的对称反射镜区域。该算法在随机结构中产生带隙，在所需波长处获得谐振峰，而无需对参数空间进行任何直观的扫描。一阶模被限制在预定波长的腔区域上。所得到的结构进行了分析，通过使用二维时域有限差分法。所提出的结构具有紧凑的配置，占用面积为$13.394 \times 0.592 μm^2$。
2019-03-11 physics.optics
Switchable invisibility of dielectric resonators
基于二维Mie散射问题，研究了高折射率介质杆的不可见性，发现宽谱非共振波和窄谱Mie共振模之间的Fano干涉对散射有很强的抑制作用。然而，当介质棒具有有限的延伸时，它变成支持法布里-珀罗模式的谐振器，其引入额外的散射并最终破坏不可见性。在这里，我们发现，对于较短的杆与适度的纵横比r/L值（其中r和L分别是杆的半径和长度），散射抑制的最低光谱窗口完全恢复，因此，即使是有限尺寸的谐振器可能变得不可见。我们提出了一个直接的实验验证的概念，在微波使用圆柱形有限尺寸的谐振腔具有高折射率的可切换的不可见性。
2017-01-31 physics.optics
Quasi-Babinet principle in dielectric resonators and Mie voids
本文将巴比涅原理推广到介质系统，提出准巴比涅原理，并在球形及一般形状Mie谐振器中验证，为从互补结构设计复杂功能介质谐振器提供简单规则。
2023-12-07 physics.optics
Experimental Realization of Deep Subwavelength Confinement in Dielectric Optical Resonators
具有强电场增强的高度局部化光的能力对于实现更高效率的太阳能电池、光源和调制器至关重要。虽然深亚波长模式可以用等离子体共振器实现，但这些金属结构中的大损耗排除了大多数实际应用。我们开发了一种替代方法来实现亚波长限制，不伴随着抑制性损失。我们实验证明了一种介电蝴蝶结光子晶体结构，该结构支持与等离子体元件相称的模体积和揭示超低损耗的品质因数。我们的方法打开了大门，同时超低模体积和超高品质因数，一直在光学谐振器中难以捉摸的极强的光-物质相互作用制度。
2017-07-15 physics.optics
Integrated molecular optomechanics with hybrid dielectric-metallic resonators
分子光力学起源于使用腔光力学形式主义描述存在光学谐振器时的拉曼散射。我们扩展的分子光力学形式主义的混合介质等离子体共振器的情况下，与多个光学共振和自由空间和波导寻址。我们演示了如何拉曼增强的泵浦增强和修改的LDOS的产品，简单地依赖于复杂的响应函数的混合系统。由宽带和窄带模式的混合产生的Fano线形允许达到具有高Q共振的强拉曼增强，为边带分辨分子光学力学铺平了道路。该模型允许预测到不同的输出端口的拉曼发射比，并能够演示一个完全集成的高Q值拉曼谐振器利用耦合到同一波导的多个腔模式。
2021-05-26 physics.optics
A model for chaotic dielectric microresonators
我们建立了一个二维介质谐振器的随机矩阵模型，它结合了内波混沌和确定性菲涅耳定律在界面处的反射和折射。该模型被用来调查的激光阈值和线宽的统计（寿命和彼得曼因子的共振）时，谐振腔中充满了活性介质。激光阈值随折射率$n$的增加而降低，TM偏振态的激光阈值比TE偏振态的激光阈值小，但几乎与外耦合模$N$的数目无关。最长寿命共振的线宽中的Petermann因子也随着$n$的增加而减小，并且随着$\sqrt{N}$而缩放，但是对偏振不太敏感。对于中间寿命的共振，Petermann因子与$N$成线性比例。这些定性的参数依赖性与具有小开口的谐振器的随机矩阵理论一致。然而，对于谐振器非常开放的小折射率，统计的细节变得不通用。这是证明了一个特定的动力学模型的比较。
2007-10-01 nlin.CD physics.optics
Overcoming the diffraction limit on the size of dielectric resonators using an amplifying medium
用于在纳米级定位光的现有方法使用具有负介电常数的结构，通过利用亚波长等离子体共振，或者使用具有高折射率的介电结构，其减小了波长。在本文中，我们提供了一种替代这两种方法的基础上修改的介质谐振器的模式，通过一个有源介质。我们表明，一个活跃的介质可以促进亚波长光的介电结构中的本地化。我们认为一个电介质层的大小基本上小于半波长的光在电介质中，并证明，在一定值的增益在有源介质中，在反射层边界处的相位变化补偿的相位变化，由于在该层上的传播。在该增益值处，形成增益辅助模式，其中在电磁波的往返行程期间的相移为零。这种增益辅助模式仅在电介质中的正增益下存在，并且可以用于创建亚波长尺寸的电介质激光器和传感器。
2022-01-23 physics.optics
Dielectric Square Resonator Investigated with Microwave Experiments
我们提出了一个详细的实验研究的对称性和动量空间表示的介质方形谐振器的场分布，以及与半经典模型的比较。实验是在平面陶瓷微波谐振器上进行的。测量了共振谱和场分布。后者的动量空间表示证明了共振态各自与特定的经典环面相关，从而导致光谱的规则结构。此外，它们允许精确测定折射率。进行了测量与不同的安排的发射和接收天线和它们的影响的场分布的对称性进行了详细的研究，显示具有特定的对称性的共振可以有目的地选择。此外，在半经典模型的框架下，讨论了由实测谐振谱推导出的长度谱和介质方形谐振器的迹线公式。
2014-11-12 physics.optics
Dielectric perturbations: anomalous resonance frequency shifts in optical resonators
高质量回音壁模式谐振器周围的介电环境中的小扰动通常导致谐振器模式的频率偏移，该频率偏移与扰动的极化率成正比。在这里，我们报告的实验观察到的强烈的频率变化，可以是相反的，甚至超过扰动的极化率的贡献。使用折射率范围从1.50到4.22的衬底来移动锂酸盐回音壁模式谐振器的模式频率。观察到蓝移和红移，以及模式线宽的增加，当基板移动到回音壁模式的倏逝场。我们将实验结果与Foreman等人的理论模型进行了比较，并根据光域的古斯-汉欣位移提供了一个额外的直观解释。
2020-12-23 physics.optics
Minimum Dielectric-Resonator Mode Volumes
我们表明，全球下界的介质谐振器的模式体积可以通过拉格朗日对偶计算。国家的最先进的设计依赖于尖锐的提示，但这样的结构似乎是高度次优的纳米尺度的特征尺寸，我们证明了计算逆设计提供了数量级的可能的改进。我们的边界可以应用于几何形状，同时在多个频率谐振，高效率的非线性光学应用，我们确定了不可避免的处罚，必须伴随着这样的多谐振结构。
2020-08-30 physics.comp-ph physics.optics
Two Complementary Approaches to Determine the Effective Index of Dielectric Ring Resonators
University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）
研究如何确定介质环形谐振器有效折射率，提出两种互补开源有限元框架方法，一种计算离散模数谐振波长插值求有效折射率，另一种直接求解规定波长方位模数，经验证效果相近，固定模数法内存使用减半，适合内存受限计算机。
2026-07-23 physics.optics
Lifetime statistics in chaotic dielectric microresonators
讨论了具有完全混沌射线动力学的介质微谐振器中电磁本征模寿命的统计特性。使用体育场几何形状的谐振器的例子，我们发现，最近提出的随机矩阵模型很好地描述了寿命长的谐振的寿命统计，提供了两个有效的参数进行适当的重整化。这种重正化与非常短暂的共振的形成有关，这种机制也可以从分形外尔定律和共振捕获现象中得知。
2008-12-15 physics.optics
Deterministic single soliton generation and compression in microring resonators avoiding the chaotic region
为了在反常色散区的SiN微腔中获得确定性的单腔孤子，给出了失谐量和泵浦功率参数空间内的路径。一旦达到单一CS状态，就有可能继续压缩它，拓宽相应的单一自由光谱范围（FSR）克尔频率梳。实现这一目标的第一步是通过数值模拟Lugiato-Lefever方程（LLE）来确定参数空间中的稳定区域。随后，利用这个识别，我们定义了一条从稳定调制不稳定（SMI）区域到稳定腔孤子（SCS）区域的路径，避免了混沌和不稳定区域。
2015-05-19 physics.optics
3D Uniform Manipulation of NV Centers in Diamond Using a Dielectric Resonator Antenna
金刚石中氮空位（NV）色心的集合体有望成为与SQUID探测器竞争的超精密磁强计。通过利用介电材料的优点，例如非常低的电磁场损耗，因此可以创建具有强集中场的高品质因数谐振器，我们实现了一种介电谐振器天线，用于金刚石中NV中心的大集合的相干操纵。在中等泵浦功率下，在7立方毫米的体积内，平均拉比频率达到10 MHz，标准偏差小于1%。这一结果为提高切削刃NV基磁强计的灵敏度提供了途径，使之提高了两个数量级，实际上达到了SQUID的灵敏度水平。
2019-07-25 physics.app-ph physics.optics
All-dielectric silicon microring resonators with deeply sub-diffractive mode volumes
Clemson University（克莱姆森大学）
本研究通过亚衍射超材料波导实现全介质硅微环谐振器的深度亚衍射模式体积，展示了高内禀质量因子的驻波谐振特性，为波长尺度光学与亚波长物质接口提供新平台。
2024-08-24 physics.optics
High-Power Directional Emission from Microlasers with Chaotic Resonators
本文报道了基于变形截面光学谐振腔的高功率、高方向性半导体圆柱激光器。在远场的有利方向上，获得了比传统圆对称激光器高达三个数量级的功率增加。与圆形和弱变形激光器的“回音壁”型模式相比，“蝴蝶结”形谐振在更高的变形范围内改善了激光器的性能。这种谐振腔的设计，虽然在这里演示的中红外量子级联激光器，应该适用于任何激光器的基础上半导体或其他高折射率材料。
1998-07-15 chao-dyn cond-mat.mes-hall nlin.CD
Experimental observation of bulk Fermi arc in single dielectric resonator
本文通过改变高折射率陶瓷环形介电谐振器的内半径与高度，结合 GHz 消光光谱测量，首次在单个谐振器中实验观测到连接两个奇异点的体费米弧。
2025-02-18 physics.optics
Dynamic suppression of Rayleigh light scattering in dielectric resonators
任何经典光学系统的性能极限都是由基质材料中的亚波长波动决定的，这种波动可能是冻结的，甚至是动态引起的。这种亚波长无序最常见的表现是瑞利光散射，这在当今几乎所有的波导技术中都可以观察到，并且可以导致不可逆的辐射损耗以及不期望的模间耦合。虽然已经表明，在磁光和拓扑绝缘体材料中，通过破坏时间反演对称性可以抑制来自无序的反向散射，但是普通的光学介质不具有这些性质。在这里，我们展示了一个动态抑制介质谐振器内的瑞利后向散射的光机方法。我们实现了这一点，通过在所有材料中可用的布里渊散射相互作用，在二氧化硅谐振器中局部打破时间反演对称性。近完全抑制瑞利后向散射实验证实，通过三个独立的测量-减少散射体所造成的背反射，消除常见的正常模式分裂效应，并通过测量减少固有的光损耗。更广泛地说，我们的研究结果提供了新的证据，它是可能的动态抑制瑞利背散射在任何光学介电介质，实现强大的光传播纳米光子器件，尽管存在散射体或缺陷。
2018-03-14 physics.optics
Broken symmetry dielectric resonators for high quality-factor Fano metasurfaces
我们提出了一种新的方法，介电超颖表面的设计，依赖于一个单一的谐振器每个单元格，并产生强大的，高品质因数Fano谐振。我们的方法利用高度对称的谐振器几何形状，如立方体的对称性破缺，以诱导否则正交谐振器模式之间的耦合。特别是，我们设计的扰动耦合“亮”偶极模式的“暗”偶极模式，其辐射衰减抑制在阵列中的局部场效应。我们的方法可从近红外到射频广泛扩展。我们首先通过对基于锗谐振器的超颖表面的数值模拟来解开Fano谐振行为，该超颖表面在~10.8 μ m处实现了~1300的品质因数。然后，我们提出了两个实验演示工作在近红外（~1微米）：硅基的实现，实现了品质因数的~350;和砷化镓基的结构，实现了品质因数的~600 -最高的近红外品质因数实验证明，这种超颖表面。重要的是，大的电磁场增强出现在Fano谐振频率的谐振器内。我们设想，将高品质因数、高场增强共振与非线性和有源/增益材料（如砷化镓）相结合将导致新类别的有源光学器件。
2016-07-21 physics.optics
Directional emission of down-converted photons from a dielectric nano-resonator
关联光子对的产生是当代量子光学的重要课题之一。在这里，我们从理论上描述了在自发参量下转换过程中的光子对的产生在一个共振的球形纳米粒子的介电材料与散装$χ^{(2)}$非线性。我们选择的纳米粒子的尺寸，满足米氏理论所描述的共振本征模的条件。我们发现，高度定向的光子对产生可以观察到利用非线性Kerker型效应，这种制度提供了有用的偏振相关性。
2020-11-16 physics.optics quant-ph
Dielectric microwave resonator with large optical apertures for spin-based quantum devices
本文展示了一种具有大光学孔径且品质因子达2.30×10^4的低损耗介电微波谐振器，通过金红石的高介电常数解决了高Q值与大孔径的矛盾，并成功用于DPPH和钻石P1中心的连续波与脉冲ESR光谱测量。
2024-03-13 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Chaotic Waveguide-Based Resonators for Microlasers
我们提出了使用二维高折射率半导体波导作为{ \it开放}谐振腔的高度定向发射微激光器的结构。原型波导由两个共线引线连接到一定形状的腔体形成。提出的激光机制要求腔的形状产生混合的混沌射线动力学，以便有适当的（相空间）共振岛。这些岛允许，通过海森堡的不确定原理，准束缚态（QBS）的外观，这反过来，安抚激光机制。通过求解Helmholtz方程得到了量子点的能量值。我们使用经典的射线动力学预测的方向和强度的激光产生的这种开放式谐振器的典型值的折射率。
2003-03-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tailoring dielectric resonator geometries for directional scattering and Huygens' metasurfaces
在本文中，我们描述了一种方法来定制的超材料介质谐振器的设计，这是一个有前途的路径，在光频率的低损耗超材料。我们首先描述了一个程序来分解的多极场分量的亚波长谐振腔散射的远场，多极远场提供明确的表达式。我们应用这个公式来确认，一个孤立的高介电常数立方体谐振器具有频率分离的电和磁偶极共振，以及磁四极共振在接近电偶极共振。然后，我们引入多个介电间隙的谐振器的几何形状的微扰理论所建议的方式，并证明重叠的电和磁偶极子共振的能力，从而使定向散射满足第一Kerker条件。我们进一步证明了推动四极共振远离简并偶极共振，以实现本地行为的能力。通过多极展开证实了这些性质，并表明使用微扰理论建议的几何形状是实现超材料应用（如惠更斯超表面的波前操纵）的纯偶极共振的可行途径。我们的结果是完全可扩展的任何频段，其中高介电常数介电材料可用，包括微波，太赫兹和红外频率。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of supercavity modes in subwavelength dielectric resonators
具有高折射率的介质谐振器的电磁响应由光诱导的电和磁Mie谐振控制，从而促进光的限制并具有振幅增强。然而，光的强亚波长捕获传统上仅与等离子体或ε近零结构相关联，然而这些结构遭受损失。最近，提出了一种替代的本地化机制，以捕获光在各个亚波长光学谐振腔中具有高品质因数的制度的超腔模式。本文介绍了亚波长陶瓷谐振器在射频范围内的超腔模的实验观察。实验证明，超腔模式的制度可以通过精确调谐谐振腔的尺寸，导致品质因数的巨大增长达到实验值高达1.25 × 10 ^4，仅受材料损耗的限制。我们发现，超腔模式可以有效地激发由近场和远场通过偶极子源和平面波，分别。在这两种情况下，超腔模式通过Fano共振和辐射模式的特征特性清楚地表现出来。我们的工作为未来光子学和无线电物理学中的紧凑实用设备铺平了道路。
2020-06-12 physics.app-ph physics.optics
Precursor-driven machine learning prediction of chaotic extreme pulses in Kerr resonators
机器学习算法在高维混沌系统预测的堡垒中打开了一个缺口。他们发现数据中隐藏的相关性的能力可以被用来对时空混沌和极端事件进行无模型预测。然而，这些演变的广泛特征构成了全尺寸预测过程的关键限制。因此，预测相关事件的主要挑战是建立一套相关信息。在这里，我们从系统的传递熵和深度长短期记忆网络中识别出前兆，以预测在高维时空混沌状态下演化的系统的复杂动力学。从实验数据中测试了这种基于信息流图的无模型预测协议的性能，实验数据来自于在这种复杂的非线性状态下工作的无源谐振器。我们已经能够预测极端事件的发生，在检测到前兆之后，3倍于李雅普诺夫指数提供的地平线，92%的真阳性预测导致60%的准确度。
2022-01-08 physics.optics
All-Dielectric Metasurfaces Based on Cross-Shaped Resonators for Color Pixels with Extended Gamut
基于等离子体结构的印刷技术与基于颜料的彩色印刷相比具有许多优点，例如高分辨率、超紧凑尺寸和低功耗。然而，由于金属在可见光谱中的高损耗和广泛的共振行为，产生清晰的颜色变得具有挑战性。在这里，我们研究了十字形介电纳米谐振器，它可以在可见光谱范围内实现高质量的谐振，从而获得高质量的颜色。我们数值预测和实验证明，所提出的全电介质纳米结构表现出高品质的颜色与选择性的波长，特别是由于较低的损失相比，基于金属的等离子体滤波器。这会产生具有高色调和饱和度的基色（RGB）。我们进一步表明，通过选择适当的长度和宽度的个人$Si$纳米天线，可以实现大色域。此外，所提出的基于全电介质超颖表面的滤色器可以与成熟的电子器件制造技术集成。
2017-02-28 physics.optics
Discovery of Bragg confined hybrid modes with high Q-factor in a hollow dielectric resonator
本文报道了在空心圆柱介质腔中观察到的布喇格限制模。在13.4 $GHz$处观察到谐振，其具有$2\times10^5$级的无载Q因子，其比介电损耗极限高6倍以上。以前，这种模式仅从没有方位角变化且仅具有$E_ϕ$分量的纯横电模式实现。从严格的数值模拟结果表明，该模式是一个混合模式与非零的方位角变化，并与占主导地位的$E_r$和$E_ϕ$电场分量和$H_z$磁场分量。
2007-09-14 physics.ins-det physics.optics
Directional Emission of Dielectric Disks with a Finite Scatterer in the THz Regime
在太赫兹（THz）域中，我们调查的数值和实验的回音壁模式谐振器的方向性发射的小散射体在谐振器边缘附近的扰动。我们确定各种几何形状的品质因数退化，模态结构和发射方向。我们发现，散射体允许定向发射，而不破坏谐振器的品质因数。这一发现允许用于主动回音壁模式结构（诸如量子级联激光器）和被动谐振器（诸如渐逝传感器）的新的几何形状和外耦合场景。实验结果与时域有限差分仿真结果吻合较好。
2013-03-07 physics.optics
Universal Symmetry Breaking Dynamics for the Kerr Interaction of Counter-Propagating Light in Dielectric Ring Resonators
自发对称性破缺是物理学许多领域中的一个重要概念。在电动力学中，一个基本上简单的对称性破缺机制发生在环形谐振器中反向传播的电磁波之间，由克尔非线性介导。双向泵浦微谐振器中反向传播光的相互作用在实现光学非互易性（对于光学二极管）、PT对称系统的研究以及反向传播孤子的产生中找到了应用。在这里，我们提出了全面的分析和动力学模型的非线性克尔相互作用的介质环谐振器中的反向传播光。特别是，我们研究了自发对称性破缺发生时的不连续行为，表明发散对小的外部扰动的敏感性。这些结果可以应用于实现，例如，高灵敏度的近场或旋转传感器。然后，我们概括到一个随时间变化的模型，预测新类型的动力学行为，包括振荡制度，可以使克尔非线性驱动的全光学振荡器。我们模型的物理学可以应用于其他系统，其特征在于两种不同模式之间的克尔型相互作用，例如非线性谐振器中相反圆偏振的光，这通常由耦合的Lugiato-Lefever方程描述。
2018-11-21 physics.optics
Deep sub-wavelength localization of light and sound in dielectric resonators
光机械晶体通过将声子和光子限制在相称的波长尺度上来提供声子和光子之间的耦合。我们提出了一个新的概念，设计光机械晶体能够实现前所未有的耦合率，通过限制光学和机械波深亚波长尺寸。我们的设计是基于一个电介质蝴蝶结单位细胞的有效光学/机械模式体积为$7.6 \times 10^{-3} {(λ/n_{\textrm{Si}})}^3$ / $ 1.2 \times 10^{-3} {λ_{\textrm{mech}}}^3$。我们提出的结果，从数值模拟，表明单光子光机械耦合2.2 MHz的实验可行的参数。蒙特卡罗模拟被用来证明该设计对制造无序的鲁棒性。
2022-02-02 physics.app-ph physics.optics
Experimental Test of a Two-dimensional Approximation for Dielectric Microcavities
不同形状的开放式介质谐振器广泛用于微激光器的制造。精确确定它们的谐振频率和宽度对于它们的设计至关重要。大多数微激光器具有扁平的圆柱形几何形状，并且二维近似，即所谓的有效折射率方法，通常用于数值计算。我们的目的是实验测试的精度和适用性的模型的基础上，这种近似。我们对两个无源圆形介质微波谐振器的谐振频率和宽度进行了非常彻底和准确的测量，发现与模型预测存在显着偏差。从这一点，我们得出结论，该模型通常失败的三维介质谐振器的定量描述。
2009-08-05 physics.optics
Asymmetric parametric generation of images with nonlinear dielectric metasurfaces
组装到超颖表面中的亚波长介质谐振器已经成为接近纳米级的光学元件的多功能工具。一类重要的超颖表面功能与光的产生和传输中相对于发射器和接收器的位置的反转的不对称性相关联。超颖表面中的非线性光-物质相互作用为光的非对称控制提供了一条有前途的途径。在这里，我们展示了非线性超颖表面中光的非对称参数产生。我们将不同的非线性介质谐振器组装成半透明的超表面，这些超表面在可见光谱范围内产生图像，并被红外辐射照射。通过设计，对于相反的照射方向，即当红外发射器和可见光接收器的位置交换时，超表面产生不同的且完全独立的图像。通过亚波长谐振器实现的光的非线性非对称控制通过将大量非线性谐振器密集集成到紧凑的超表面设计中为新型纳米光子组件铺平了道路。
2022-12-21 physics.optics
Comparing unloaded Q-factor of a high-Q dielectric resonator measured using the transmission mode and reflection mode methods involving S-parameter circle fitting
采用两种最佳Q值测量方法对TE 011模蓝宝石介质谐振器的无载Q值进行了比较研究，该谐振器在10 GHz频率和65 K温度下的无载Q值为731，000。透射（TMQF）和反射方法是基于相关的多频S参数测量和圆拟合程序来计算谐振器的无载Q因子。为了准确比较的方法的延迟补偿程序（在TMQF技术中引入，以消除由于非校准电缆的延迟）已被应用到反射数据。
2012-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Optical "fingerprints" of dielectric resonators
本文通过分析介电谐振器从薄盘到环再到开口环的拓扑转变中光谱与场模式变化，揭示了谐振本征模的光学“指纹”，并展示了连续域束缚态和Fano共振的特征指纹。
2023-06-14 physics.optics
High harmonic generation from a subwavelength dielectric resonator
本文通过在AlGaAs亚波长谐振器中设计连续域准束缚态共振模式，首次实现单个亚波长谐振器产生高达七次谐波，证明了固态高次谐波源可小型化至亚波长体积。
2023-04-14 physics.optics
From all-dieletric nanoresonators to extended quasi-static plasmonic resonators
本文推导了全介质纳米粒子簇在近谐振频率下的等效电磁介质，发现其表现为扩展准静态等离激元谐振器，可产生巨大电磁场。
2023-12-23 math.AP physics.optics
A series of avoided crossings of resonances in the system of several different dielectric resonators results in giant Q-factors
本文通过全尺度优化三至六个同轴亚波长硅圆盘系统，利用多次共振避免交叉和多极辐射相消干涉，获得高达十亿的超大Q因子。
2023-07-12 physics.optics
Dielectric cross-shaped resonator based metasurface for vortex beam generation in Mid-IR and THz wavelengths
超表面是包括亚波长间隔和亚波长尺寸的谐振器的二维（2D）阵列的工程化薄表面。超表面可以局部地操纵光的振幅、相位和偏振，具有高空间分辨率。在这项研究中，我们报告了专门为红外（IR）和太赫兹（THz）波长制造的涡旋光束生成超颖表面的数值和实验结果。所设计的超颖表面由具有空间变化长度的介电十字形谐振器的2D阵列组成，从而向入射光提供期望的空间变化相移。超颖表面被发现是不敏感的入射光的偏振。使用严格的时域有限差分（FDTD）分析计算的交叉谐振器的尺寸。利用两个工作在8.8~$μ$ m（IR）和0.78~THz（THz）的涡旋产生光学元件，通过对元谐振腔进行物理定标，实现了光谱可伸缩性。使用配备焦平面阵列（FPA）探测器的FTIR成像显微镜对在中红外光谱范围内产生的涡旋光束进行成像。该设计可用于有效的波前整形以及中红外光谱范围内的各种光学成像应用，其中需要偏振不敏感性。
2019-06-25 physics.app-ph physics.optics
Optical Leaky-Wave Antenna Integrated in Ring Resonator
设计了一种光频漏波天线，并与1550 nm波长的环形谐振腔集成。漏波是利用集成介质波导中的周期性扰动产生的，该扰动激发空间谐波。该天线由半导体波纹介质波导组成，与CMOS工艺兼容。我们表明，集成的漏波天线在一个光学环形谐振器，是由定向耦合器馈入，我们可以提高电子控制的辐射，通过载流子注入到半导体波纹。
2014-01-29 physics.optics
