Sub-50 nm focusing of 405 nm laser by hemispherical silicon nanolens
本文从理论上研究了亚微米硅半球形纳米透镜的光聚焦特性。结果表明，在405 nm处，聚焦光斑的宽度和深度分别可达42 nm（约λ/10）和20 nm（约λ/20）。理论分析表明，这种纳米聚焦现象主要来自于硅的高折射率和透镜的亚微米尺寸，这两个因素大大降低了材料损耗的影响。硅纳米透镜的聚焦能力与目前的EUV技术相当，但成本低，为超分辨率光刻和光学显微镜提供了另一种方法。
2020-08-27 physics.optics
Surface Plasmon Polariton Self-Focusing by Ponderomotive Forces
研究了金属层固有的电子等离子体非线性引起的表面等离子体激元的非线性特性。采用流体力学等离子体模型描述金属中电子的运动。非线性有质动力将电子从高场强区排斥出去，有效地降低了等离子体的局部频率和相应的折射率实部，导致类克尔自聚焦。对低载流子密度区域的场限制还有助于减少传播损耗，传播损耗通常抑制实际的纳米等离子体电路。表面等离子体自聚焦和非线性光谱的修改，我们的模型预测，初步实验证明。
2007-08-29 physics.optics
Focusing Terawatt-Scale Lasers Using Holographic Gaseous Lenses
Stanford University（斯坦福大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）；LULI, CNRS, CEA, Sorbonne Université, École Polytechnique（LULI，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，索邦大学，巴黎综合理工学院）
该研究针对太瓦级激光的光学损伤问题，实验演示了抗损伤的全息气体透镜，可高效调控高能激光，为下一代超高功率激光器提供了新方案。
2026-08-07 physics.optics physics.plasm-ph
Measurements of Optical Kerr Nonlinearity n2 in Compressed Gases
本文实验测量了 Ar、N2 和 CO2 在 1–11 bar 压力及 50–500 fs 脉宽下的克尔非线性系数 n2，首次给出常压 CO2 的 n2 值，并揭示了压力与脉宽对有效 n2 和惯性分量的影响。
2025-08-21 physics.optics
Filamentation of Mid-IR pulses in ambient air in the vicinity of molecular resonances
通过监测等离子体密度和损耗以及不同聚焦强度下的光谱动力学和光束轮廓演化，实验研究了由中心为3.9 μm的数毫焦耳、90 fs中红外脉冲点燃的灯丝的特性。通过将聚焦从强（f=0.25 m）软化到松散（f=7 m），我们观察到从等离子体辅助聚焦到具有低等离子体密度的细丝的转变。在后一种情况下，双折射通过光束自对称化和空间自沟道来表现。在散聚焦情况下，非线性拉曼频移控制了光谱动力学，导致在4.2 μm附近与CO2共振峰重叠。在3.9 μm等离子体含量低的情况下，动态CO2吸收是能量损失的主要机制，并且单独或与其他非线性过程一起有助于强度的捕获。
2018-02-16 physics.optics
Theoretical analysis of supercontinuum and colored conical emission produced during ultrashort laser pulse interaction with gases
我们使用一个概念上的新方法，自聚焦的理论建模中，我们集成了衍射和几何光学，以解释和预测发射的白光和彩色环观察超短激光脉冲相互作用。在我们的方法中，激光束传播通过混合线性麦克斯韦方程的解和代表非线性场扰动的校正项来描述，该扰动用近轴射线光学（程函）方程表示。没有试图通过使用复杂的数学模型来创建穷举处理的外观。相反，重点放在优雅的配方导致基本的物理理解，并最终，一个准确的实用的数值模型，能够模拟白光的产生和锥形发射的彩色环周围的灯丝。
2013-07-17 physics.optics
Two-dimensional subwavelength focusing using a slotted meta-screen
描述了一种具有亚波长缝隙的透射屏，其可以将电磁辐射聚焦成二维亚波长光斑。与负折射率聚焦实现不同，这种“元屏幕”在引入损耗时不会遭受图像退化，并且可以轻松地从微波扩展到太赫兹频率及更高频率。开槽的几何形状是使用移位波束的理论来设计的，以确定每个槽元件的必要的加权因子，然后将其转换为适当的槽尺寸。屏幕设计使用一对旋转的正交聚焦轴，以在距离0.25 λ的焦平面上产生光斑。在10 GHz下的实验测量证实了全波模拟，报告了沿x轴的0.27 λ和沿z轴的0.38 λ的全宽半最大波束宽度。
2008-09-26 physics.optics
A spatially shifted beam approach to subwavelength focusing
虽然负折射率超材料已经成功地实现了亚波长聚焦，但图像分辨率受到损耗的限制。在这封信中，提出了一种金属传输屏幕与亚波长间隔槽，重点是近场超过衍射极限，而且，很容易缩放从微波频率的光学制度。一个分析模型的基础上叠加的移动光束图案的开发，同意非常好的全波模拟，并证实了在微波频率的实验结果。
2008-09-25 physics.optics
Self-Focused Electron Beams Produced by Pyroelecric Crystals on Heating or Cooling in Dilute Gases
自聚焦，空间稳定，电子束所产生的加热到160摄氏度和冷却到室温的热释电铌酸锂晶体在稀气体中已被首次观察到。这些电子束的电流（高达纳安培）和能量（高达170千电子伏）达到最大值，然后在热循环的冷却阶段下降。圆柱形晶体产生空间稳定的光束，典型的焦距为22 mm，光斑尺寸为1 mm。在这里，我们提出的照片以及电子证据，他们的存在。
2001-07-10 physics.gen-ph physics.optics
Influence of generalized focusing of few-cycle Gaussian pulses in attosecond pulse generation
与准单色波的情况相反，在几个周期的限制下，聚焦的光脉冲可以表现出两个独立的弯曲波前，分别与相位和群延迟相关联。聚焦光学元件通常将不同地影响这两个波前，从而导致脉冲在焦点附近的非常不同的行为。作为限制性的情况下，我们考虑一个理想的衍射透镜引入相位延迟和一个完美的非色散折射透镜（或曲面镜）引入相等的相位和群延迟。我们研究所产生的衍射效应的脉冲，发现两个强烈的变形的脉冲形状和频谱中的移位。然后，我们展示了如何重要的这些影响可以在高度非线性光学，通过研究它们在阿秒脉冲产生的作用。特别是，聚焦效应被发现影响实质上孤立的阿秒脉冲的气体从几个周期的基本光场的产生。
2013-05-31 physics.optics
Subwave length light focusing by surface plasmons on a silver film
本文研究了两种亚波长光聚焦装置。第一种是一个反射良好的金属薄膜，在其上激发波数为$h>>ω_0/c$的表面等离子体激元的会聚光束，该光束的束腰横截面比$λ_0^2$小得多。第二个器件是一个中间有间隙的线性纳米天线。在天线中激发共振等离子体激元。间隙中的场集中在比$λ_0^2$小得多的点上。在这两种情况下，由于第一种情况下的传播损耗和由于第二种情况下的小激励截面，亚波长聚焦点中的场增强效应大大降低。建议通过与相邻原子或量子点的相互作用来改善薄膜和纳米天线的激发效果。
2007-03-07 physics.optics
Tailoring THz radiation by controlling tunnel photoionization events in gases
从非线性太赫兹光谱到遥感的应用都需要宽带和强太赫兹辐射，这可以通过将双色激光脉冲聚焦到气体中来产生。在这种设置中，太赫兹辐射起源于电子密度的积累在阿秒持续时间的急剧步骤，由于隧道电离，和随后的加速自由电子在激光场中。我们表明，由这种机制产生的太赫兹脉冲的光谱形状是由叠加的贡献从个人电离事件。这提供了与线性衍射理论的直接类比，其中电离事件在光栅中扮演狭缝的角色。这种类比为最近的实验观察提供了简单的解释，并为基于电离事件的时间控制的THz脉冲整形开辟了新的途径。我们说明了这种新的技术，通过定制的光谱宽度和位置的产生的辐射使用多色泵浦脉冲。
2011-07-09 physics.optics
Plasma lens for focusing attosecond pulses
Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy（马克斯·玻恩非线性光学和短脉冲光谱学研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）
本文提出一种可调谐等离子体透镜，用于高效聚焦阿秒脉冲并提升高阶谐波生成光束线的传输效率。
2025-12-15 physics.optics
Experimental Tests of the New Paradigm for Laser Filamentation in Gases
自20世纪90年代中期被发现以来，气体中的超快激光细丝一直被描述为克尔自聚焦和自由电荷散焦之间动态平衡的产物，这些电荷是通过光束轴上的多光子电离产生的。这种已建立的范例最近受到了一种建议的挑战，即克尔效应饱和，甚至在高强度的光下改变符号，并且这种符号反转，而不是自由电荷散焦，是负责激光灯丝扩展传播的主要机制。我们报告定性测试的新理论的基础上，在空气和氩气中的飞秒激光灯丝的等离子体密度的电气和光学测量。我们的研究结果始终支持既定的范式。
2010-10-12 physics.optics physics.plasm-ph
Mirrorless focusing of XUV high-order harmonics
通过实验研究气体中产生的高次谐波光束，我们展示了如何在标准产生条件下精细控制这些超短XUV光束的空间特性。这是第一次，我们证明了这些XUV光束可以作为会聚光束发射，从而在生成后得到聚焦。我们研究这种无镜聚焦使用空间啁啾光束，作为一个空间定位的探头位于谐波发生介质内。我们分析了XUV光束的演化与分析模型提供的光束特性，并获得很好的协议与实验测量。XUV焦点的大小和位置随谐波阶数变化很大，并且XUV腰部可以位于离生成介质任意大的距离处。我们讨论了如何强烈的XUV领域可以获得无镜聚焦，以及如何与宽带XUV照射和阿秒科学兼容的阶数相关的XUV光束特性。
2018-10-16 physics.optics
Comparative investigation of third and fifth harmonic generation in atomic and molecular gases driven by mid-infrared ultrafast laser pulses
报道了在波长为1500 nm的中红外超快激光脉冲驱动下，原子和分子气体中三次和五次谐波（THG和FHG）的对比实验研究。我们观察到，THG和FHG过程的转换效率饱和在类似的峰值强度接近〜 1.5 \times 1014 W/cm 2的氩，氮，和空气，其电离势彼此接近。在饱和强度附近，所有气体的FHG和THG的产额比达到~10-1。我们的结果表明，高阶克尔效应确实存在，但它们不足以平衡克尔自聚焦没有等离子体产生的援助。
2011-10-29 physics.atom-ph physics.optics
Resonant noninear refraction of 4-5 $μ$m light in CO and CO$_2$ gas
利用时间分辨和频率分辨的自聚焦和自散焦测量，研究了峰值强度为15 MW/cm $^2$的4-5 $μ$ m光在CO和CO $_2$气体中的共振非线性折射.这些分子气体的非线性表现出强度依赖的符号反转和< 4 ns的响应时间。从自聚焦到自散焦或反之亦然的变化被观察到发生拉比频率是可比的碰撞线宽。强驱动二能级系统的非线性极化率的密度矩阵模型为这些结果提供了一个定性的解释。
2021-06-21 physics.optics
Properties of a thin metal layer as a tool in focusing (projecting) procedure
研究了薄金属层空间中的倏逝波场。渐逝波的波数超过相邻间隙中均匀平面波的波数的许多倍。与2000年Pendry论文的结果一致，与没有金属层的场相比，金属层后面的场被放大。Pendry已经证明了介电常数为-1对金属的影响。在本文中，它是存在的效果的介电常数为-15和任意厚度的相邻的间隙。这扩大了可能的应用程序的数量。金属损耗不会明显破坏这种效果。
2007-03-06 physics.gen-ph physics.optics
Robust light bullets in Rydberg gases with moiré lattice
本文预测在冷里德伯气体中利用莫尔晶格势可形成三维光子弹，系统研究了基态、偶极、四极及涡旋光子弹族，并通过稳定性判据与数值模拟识别出稳定子族。
2023-09-23 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Two-dimensional intra-band solitons in lattice potentials with local defects and self-focusing nonlinearity
周期势中的稳定亮孤子（代表光子学/等离子体激元学中的光栅或量子气体中的光晶格）存在于光谱半无限隙（SIG）或有限带隙中。使用数值方法，我们证明，在立方自聚焦非线性的作用下，在二维（2D）晶格中的“孔”的形式的缺陷支持连续的家庭的二维孤子\textit{embedded}到各自的线性谱的前两个布洛赫带，孤子通常不存在。这两个家族的\textit{embedded defect solitons}（EDS）被发现是连续连接的分支的\textit{gap defect solitons}（GDS）填充的第一个有限的带隙。此外，穿过第一频带的EDS分支将GDS族与填充SIG的规则缺陷支持的孤子的分支链接。因此，我们构建了一个连续链的定期，嵌入式和间隙模式孤子（“超家庭”）线程的整个带隙结构考虑在这里。在第一Bloch带中，EDS是稳定的，而在第二Bloch带中，EDS是部分稳定的。它们以超过最小值的范数存在，因此它们不是源于线性缺陷模。此外，我们证明了双重，三重和四重晶格缺陷支持稳定的偶极模孤子和涡旋。
2013-05-08 nlin.PS physics.optics quant-ph
