arXiv 1302.09952013-02-05physics.optics

圆柱波导平面阵列的光学本征模。多重Mie散射形式和唯象模型分析

Optical eigenmodes in plane arrays of cylindrical waveguides. Analysis by means of multiple Mie scattering formalism and phenomenological model

M. I. Gozman, Yu. I. Polishchuk, T. V. Habarova, I. Ya Polishchuk

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

摘要英文摘要相关论文

摘要：

本文研究了平行圆柱波导的平面周期性阵列，它们之间存在倏逝波耦合。提出了一种基于多重Mie散射理论计算等熵曲线的新方法。并与唯象模型进行了比较。通过MMSF的唯象模型的推导进行。导出了唯象模型中传播常数和耦合常数等参数的计算公式。

英文摘要：

We consider a plane periodical array of parallel cylindrical waveguides with evanescent coupling between them. A new method for calculating the isofrequency curves based on the multiple Mie scattering formalism (MMSF) is developed. This method is compared with the phenomenological model. The derivation of the phenomenological model by means of the MMSF is performed. The formulae for calculation of parameters of the phenomenological model are derived, such as propagation constants and coupling constants.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

阅读原文

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

本文内容

摘要英文摘要相关论文

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

继续探索

相关论文

光阱的Mie散射本征模

Mie scattering eigenmodes for optical trapping

米氏散射理论能够精确地确定作为入射场的函数的散射场。在这里，我们使用这种方法来计算入射场和作用在散射物体上的光学力之间的厄米关系。这种厄米关系也定义了一组正交的光学本征模，提供了一个自然的基础来描述光-物质相互作用中的动量传递。

2017-04-28physics.optics

各向异性生物矿物纳米颗粒的非米氏光学共振

Non-Mie Optical Resonances in Anisotropic Biomineral Nanoparticles

纳米粒子的光学性质在许多学科中具有重要的基础和应用价值，因此一直受到人们的关注。最近出现的全介质纳米光子学领域利用具有高折射率的介电纳米颗粒中的光致电磁Mie共振。这种性质允许获得额外的有价值的自由度来控制纳米光子结构的光学响应。在这里，我们提出了一个概念上不同的方法，在介电纳米粒子达到光学共振。我们发现，缺乏传统的米氏共振，低指数纳米粒子可以表现出一种新的各向异性诱导的家庭非米氏本征模。具体来说，我们调查光与方解石和球文石纳米球的相互作用，并比较他们与米氏散射的熔融石英球。这些粒子具有接近的折射率和相同的尺寸，由于它们的内部结构而表现出显著不同的散射行为。虽然熔融石英球没有表现出任何光谱特征，但方解石的介电常数张量和球霰石的非对角介电常数张量的单轴结构导致散射光谱中的一组可区分的峰。多极子分解和本征模分析表明，这些峰与一个新的家庭的电和磁共振。我们确定磁偶极子模式的普通，非凡和混合极化以及复杂的电偶极子共振，具有显着的环形电偶极矩。由于球文石和方解石都是生物矿物，由各种生物体天然合成和利用，我们的研究结果为理解和阐明真正生物系统光学功能背后的机制提供了不可或缺的工具箱。

2018-10-29physics.optics

非移动介质球体的量子电动力学：洛伦兹-米散射的量子化

Quantum Electrodynamics with a Nonmoving Dielectric Sphere: Quantizing Lorenz-Mie Scattering

本文量子化真空中非移动介质球体周围的电磁场，推导平面波与归一化本征模式的正则变换，并用于分析单光子、压缩光及双光子散射，揭示三维分束器的洪-欧-曼德尔干涉角分布，为光与介质球体机械自由度量子相互作用奠定理论。

2023-11-14physics.opticsquant-ph

光散射与快速Mie算法

The Light Scattering and Fast Mie Algorithm

本文的主要内容是介绍一种快速米氏算法FMA，它是利用米氏散射理论计算截面的最佳方法。这种快速算法使用递归来求和圆柱函数的长时间和。

2001-04-01physics.comp-phphysics.optics

光学微操作本征模光束优化

Eigenmode beam optimisation for optical micro-manipulation

光学微操纵和捕获微粒提供了一个与光束直接相互作用的机械系统。在这种相互作用中，光学性质，如偏振，光束轮廓和波长的捕获光束是重要的。例如，不同的光束与不同的动量传递、陷阱刚度和稳定特性相关联。确定最佳光束轮廓的一种方法是通过使用光学本征模方法。为了使用这种方法，我们采用米氏散射理论，使散射场作为入射场的函数的准确测定。更准确地说，这种方法使我们能够计算入射场和作用在散射物体上的光学力之间的厄米关系。这种厄米关系也定义了一组正交的光学本征模，提供了一个自然的基础来描述光-物质相互作用中的动量传递。这种关系也定义了一组正交的光学本征模。使用这些模式，可以针对每个数值孔径、颗粒尺寸或几何形状定义最佳捕获光束。

2019-08-03physics.optics

由米氏共振模式诱导的光学超扭矩

Optical Supertorque Induced by Mie-Resonant Modes

Research School of Physics, Australian National University（澳大利亚国立大学物理研究学院）；School of Physics and Engineering, ITMO University（ITMO大学物理与工程学院）；Nanophotonic Systems Laboratory, Department of Mechanical and Process Engineering, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院机械与工艺工程系纳米光子系统实验室）

本文提出共振光扭矩概念，通过高折射率介电纳米颗粒的米氏共振增强光角动量传递，并发现由散射通道混合产生的“超扭矩”现象。

2026-06-16physics.optics

更多相关论文收起更多论文

高阶多极子对纳米粒子散射响应贡献的光学远场测量

Towards an optical far-field measurement of higher-order multipole contributions to the scattering response of nanoparticles

我们的实验表明，一个单一的金纳米棱镜的最低阶本征模的全光学多极分解使用方位角和径向偏振的圆柱矢量光束。通过这些定制的场分布扫描粒子，本征模的多极特性被编码到2D扫描强度图中，即使对于本征模的高阶贡献也是如此，这些高阶贡献太弱而不能在直接远场散射响应中辨别。该方法能够对单个纳米颗粒进行详细的光学模式分析。

2014-11-18physics.optics

二维散射和共振计算的Lorenz-Mie理论

Lorenz-Mie theory for 2D scattering and resonance calculations

本博士教程关注二维广义洛伦兹-米氏理论（2D-GLMT）的描述，这是一种用于计算光与圆柱形散射体阵列相互作用的成熟数值方法。这个理论是基于分离变量的方法和圆柱函数的加法定理的应用。本教程的目的是组装必要的实用工具，以实现2D-GLMT方法的计算散射的被动散射体或共振的光学有源介质。第一部分包含了矢量和标量亥姆霍兹方程的二维几何形状的推导，从麦克斯韦方程组。光学活性介质包括在2D-GLMT使用最近的固定配方的麦克斯韦-布洛赫方程称为稳态从头算激光理论（SALT），它引入了新的类的解决方案，有用的共振计算。在这些概述之后，给出了2D-GLMT的详细描述。重点放在散射计算的波束形状系数的推导，以及使用2D-GLMT和SALT的组合的谐振模式的计算。最后一节包含几个数值例子，说明散射和共振计算的2D-GLMT的全部潜力。这些例子，来自文献，包括集成偏振滤波器的设计和光子晶体腔和随机激光器的光学模式的计算。

2015-09-22physics.comp-phphysics.optics

受激布里渊散射中圆柱矢量光束中轨道angular momentum叠加相位共轭的抑制

Inhibition of the phase conjugation of orbital angular momentum superpositions in cylindrical vector beams during stimulated Brillouin scattering

利用受激布里渊散射的相位共轭技术可以校正高功率激光系统中的波前像差。在这里，我们考虑这样的过程与圆柱矢量激光束。通过使用矢量方法和模式分解，我们得到一个微分矩阵方程，使斯托克斯矢量本征模的结构和布里渊增益的计算。重点放在具有最大增益的模式上，它对斯托克斯光束的贡献最大。结果表明，在高阶庞加莱球面上，圆柱矢量光束的轨道角动量的相位共轭几乎在任何地方都不会发生。这种现象被追溯到斯托克斯光束的倾向，以获得类似的偏振结构的入射泵浦光，这限制了可能的组合的两个轨道角动量模式的拓扑电荷组成的斯托克斯柱矢量光束。然而，在高阶庞加莱球的极点附近，具有最大增益的斯托克斯模式获得了额外的螺旋相位因子，该螺旋相位因子在不影响偏振结构的情况下为较强的圆偏振分量产生共轭拓扑电荷。实验结果与我们的理论预测一致。

2022-05-12physics.optics

高阶结构光定制多极光镊捕获

Tailored multipolar optical trapping with higher-order structured light

The Institute of Optics, University of Rochester（罗切斯特大学光学研究所）；Department of Physics, University of Rochester（罗切斯特大学物理系）；Center for Coherence and Quantum Optics, University of Rochester（罗切斯特大学相干与量子光学中心）

本研究结合矢量聚焦与广义洛伦兹-米氏理论，探索高阶柱对称光束对米氏硅纳米球的多极捕获，预测八极共振下稳定灰捕获，为亚波长粒子分选等应用奠定基础。

2026-09-29physics.optics

柱面矢量光束在共振态下的无辐射无极点条件

Cylindrical vector beams reveal radiationless anapole condition in a resonant state

非散射光学阿那极点条件对应于开放腔中无辐射场分布的激发，为剪裁光-物质相互作用提供了新的自由度。实现这种条件的传统机制依赖于对所有阶次的电磁多极矩的复杂操纵，以保证在相同波长处消失的矩强度的叠加。相比之下，在这里，我们报告的激发光辐射anapole隐藏在共振态的硅纳米粒子利用紧密聚焦的径向偏振（RP）光束。磁共振态和反极点条件在同一波长下的共存进一步使得紧聚焦的方位极化（AP）光束能够触发共振态，其相应的电多极系数可以为零。结果表明，在可见光谱范围内，可以实现无辐射磁偶极子条件与理想磁共振散射之间的高对比度相互跃迁。所提出的机制是通用的，可以在不同类型的纳米结构中实现。我们的研究结果表明，结构光和结构Mie共振的独特组合可以为定制光-物质相互作用提供新的自由度，这可能会为功能元光学提供新的启示。

2021-04-22physics.optics

纳米颗粒低聚物中的集体共振

Collective Resonances in Nanoparticle Oligomers

在过去的几十年里，纳米结构人工光学介质的研究迅速扩大，再加上制造技术的改进，使以前无法实现的光学散射系统的调查。这种发展是补充新的动力，以了解从复杂的亚波长几何形状和纳米粒子系统的光学散射的物理。在这里，我特别调查的纳米粒子，被称为纳米粒子低聚物，这提供了一个直观的平台，分析和数值研究的形成和相互作用的集体共振紧密包装的安排的光学特性。我认为这两个等离子体纳米粒子，也高折射率介电纳米粒子，支持米氏型电和磁偶极共振。本研究的具体结果如下。(i)提出了一种新的光学Fano共振模型，它是基于相关散射体的非正交本征模之间的干涉。这被证明正确地描述Fano共振在等离子体和高折射率介电纳米颗粒低聚物。(ii)偏振无关的散射和吸收损耗被证明是强制执行的n倍离散旋转对称性，Cn（n \geq 3），和本征模的倒数简并。(iii)一种形式的圆二色性，出现从非正交共振的相互作用，并特别影响的辐射散射损耗的比例耗散吸收损耗所经历的倒易平面波。一般的理论结论（i）-（iii）的序列，以建立从纳米粒子系统的光学散射的理解，同时消除现有的歧义。

2017-09-26physics.optics

圆柱矢量光束在Optical Fibers中的四波混频理论

Theory of Four-Wave Mixing of Cylindrical Vector Beams in Optical Fibers

柱面矢量（CV）光束是一组横向空间模式，具有柱面对称的光强分布和关于光束轴的可变偏振。它们由轨道角动量和自旋角动量的不可分离叠加组成。重要的是，CV光束也是光纤的本征模，因此，在光子学中具有广泛的实际重要性，并且具有通过空间复用增加通信带宽的潜力。本文推导了描述光纤中CV光束四波混频的耦合振幅方程。这些方程使我们能够确定的选择规则，管理的CV模式在四波混频过程中的相互转换。利用这些选择规则，我们证明了四波混频在两个输入光子到两个输出光子的转换中保持了总的角动量，即轨道角动量和自旋角动量的总和。当应用于自发四波混频时，选择规则表明，光子对可以直接在CV模中产生，并且可以在这些模中纠缠。CV模式下的这种量子态光可以使卫星量子密钥分发等技术受益。

2019-12-20physics.opticsquant-ph

电介质球形粒子线性阵列中的光学模式：数值研究

Optical modes in linear arrays of dielectric spherical particles: A numerical investigation

我们研究了不同长度、不同粒子间距和不同粒子材料的电介质粒子有限线性链中的束缚模。通过一个独特的应用程序的多球米氏散射形式主义，我们已经开发出数值方法来计算本征光学模式的各种阵列的粒子。这些数值方法涉及使用多球散射形式主义作为NxN矩阵中的条目，其中N表示链中的粒子数。这些矩阵的本征模对应于感兴趣的本征光学模式。我们确定了本征模式的最高品质因数的应用程序的修改版本的牛顿-拉夫森算法。我们发现，收敛性很强，使用这种算法的线性链高达几百个粒子。通过将偶极方法与更复杂的方法（利用偶极和四极方法的组合）进行比较，我们证明了偶极方法的准确度约为99%。我们发现模式的品质因数Q随链中粒子数的立方值而增加，这与先前发展的理论一致，并讨论了粒子尺寸和粒子间距无序化的影响。

2007-01-05physics.comp-phphysics.optics

圆柱波导中带电粒子的表面极化激元激发与能量损失

Surface polariton excitation and energy losses by a charged particle in cylindrical waveguides

本文研究了带电粒子在浸没于负介电常数介质中的介电圆柱波导内运动时激发表面极化激元的现象，给出了电磁场表达式并分析了相对论效应对辐射能量、场限制及频率范围的影响，利用Green张量评估了粒子总能量损失。

2023-06-26cond-mat.mes-hallphysics.acc-phphysics.optics

半导体纳米线中与TE极化相关的温度弹性Anapole模

Temperature-resilient anapole modes associated with TE polarization in semiconductor nanowire

圆柱形纳米线的偏振相关散射各向异性在例如纳米天线、光热治疗、热光致发光、催化、传感、光学滤波器和开关中具有许多潜在的应用。在所有这些应用中，依赖于温度的材料特性起着重要的作用，并且通常会对性能产生不利影响，这取决于辐射阻尼或耗散阻尼的主导地位。在这里，我们采用基于Mie散射理论的数值模拟，研究和比较金属（金，Au）纳米线与间接（硅，Si）和直接（砷化镓，GaAs）带隙半导体纳米线的温度和偏振相关的光学各向异性。结果表明，等离子体散射共振在半导体中，在吸收带内，随着温度的增加而恶化，而那些发生远离吸收带加强作为结果的声子贡献的增加。间接带隙薄（$20 \,\mathrm{nm}$）Si纳米线对于横向电（TE，$E_{\perp}$）和磁（TM，$E_{\parallel}$）模式都呈现低吸收效率，并且对于较短波长处的TM模式呈现高散射效率，使得它们适合作为高效散射体。在TE偏振的半导体纳米线（$r \! = \! 125 \! - \! 130$ nm）中也观察到具有温度弹性的高阶阿那普尔模式，其特征在于高吸收和低散射效率。在此，GaAs纳米线呈现出比Si纳米线大$3 \! - \! 7$倍的吸收效率，使得它们特别适合于温度弹性应用，例如扫描近场光学显微镜（SNOM）、局部加热、非侵入式感测或检测，其需要近场中的能量的强局部化。

2022-03-28cond-mat.mes-hallcond-mat.mtrl-sciphysics.comp-ph