Fabrication of high-Q defect-free optical nanofiber photonic crystal resonators
Waseda University（早稻田大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）
本研究通过单次飞秒激光烧蚀制备了高Q值无缺陷光学纳米纤维光子晶体谐振器，其质量因子超过10^7，为量子计算和光纤开关提供了新的技术途径。
2026-01-27 physics.optics
A low-loss photonic silica nanofiber for higher-order modes
光学纳米纤维将光限制到亚波长尺度，并且对于纳米光子器件的设计、集成和互连是感兴趣的。在这里，我们证明了高传输（> 97%）的第一族激发模式通过350 nm半径的光纤，通过适当的选择的光纤和精确控制的锥形几何形状。我们可以设计纳米纤维，使这些模式传播的大部分能量以外的腰部区域。我们还提出了一种光学设置，用于选择性地发射这些模式小于1%的基模污染。我们的实验结果是在良好的协议与模拟的传播。多模光学纳米纤维扩展了光子工具箱，并可能有助于实现用于通信科学、激光科学或其他传感应用的完全集成的纳米级器件。
2013-08-08 physics.atom-ph physics.optics
Electrospun light-emitting nanofibers as building blocks for photonics and electronics
由活性纤维制成的纳米材料有可能成为可见光和近红外范围内的发光源、激光器和电子器件的新功能部件
2013-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical nanofiber-based cavity induced by periodic air-nanohole arrays
我们实验上利用一维光子晶体和布拉格光栅结构实现了一个基于纳米光纤的光腔。腔的形态包括一个周期性的，三重的空气立方体在腰部的波纹。该腔体已被理论上使用FDTD模拟，以获得反射和透射光谱。我们还实验测量了透射谱，并观察到一个非常短的周期结构的Q因子为~784（87）。该结构提供了强的腔场限制，其光网络集成的潜力使其成为用于纳米光子和量子信息系统的理想候选者。
2017-05-02 physics.optics
Tailoring a nanofiber for enhanced photon emission and coupling efficiency from single quantum emitters
提出了一种通过在纳米光纤谐振腔中引入一个狭窄的充气槽来提高单量子发射体的自发发射率的新方法。我们的研究结果表明，位于凹槽内的纳米纤维为基础的腔的单量子发射器的Purcell因子可以是至少六倍大于这样的发射器在光纤表面上使用优化的腔模式和凹槽宽度时。此外，单量子发射器到该基于纳米纤维的腔的导模中的耦合效率可以高达$\sim$ 80 $\%$，仅具有35个腔光栅周期。这种新的系统有可能作为一个全光纤平台，实现有效的耦合光子从单个发射到光纤的量子信息应用。
2018-01-18 physics.optics
One-sided composite cavity on an optical nanofiber for cavity QED
我们用复合方法证明了光学谐振腔（ONF）上的单侧腔。通过在ONF上安装一个非对称缺陷模光栅来产生单侧复合腔。我们设计了一个ONF上的单侧复合腔，以提高进入ONF一侧的沟道效率，同时使用数值模拟从欠耦合到临界耦合和过耦合制度。在实验上，我们展示了单侧复合腔的耦合特性，与模拟结果有很好的对应关系。
2022-02-03 physics.optics quant-ph
Strong coupling between a trapped single atom and an all-fiber cavity
我们研究了一个在强耦合区囚禁单原子的全光纤腔QED系统。我们使用了一个双折射法布里-珀罗腔，即一个夹在两个光纤布拉格光栅反射镜之间的光学谐振腔。对单原子在态不敏感双原子阱中的腔透射谱的测量清楚地揭示了真空拉比分裂。
2015-08-26 physics.optics quant-ph
Composite device for interfacing an array of atoms with a single nanophotonic cavity mode
我们提出了一种方法，捕获原子阵列附近的复合纳米光子器件的表面与最佳耦合到一个单一的腔模式。该器件由一个安装在光栅上的光阱组成，允许在光阱表面附近形成周期性的光阱势以及一个高协同性的光阱腔。我们的设备分析模型，并找到良好的协议与数值模拟。我们数值模拟表明，对于一个实验现实的设备，可以形成一个阵列的陷阱，其中心与一个单一的腔模式的波腹重合，保证最佳的耦合腔。此外，我们模拟了一个陷阱，适合于一个单一的原子在100 nm的光纤表面，潜在地允许更大的耦合到光纤比发现使用典型的导模捕获技术。
2016-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Direct optical excitation of an NV center via a nanofiber Bragg-cavity: A theoretical simulation
纳米金刚石中的氮空位（NV）中心的直接光激发是全光纤集成量子应用的兴趣。然而，由激发光经由反射镜诱导的背景光是有问题的，因为它具有与来自NV中心的发射光相同的光波长。在这封信中，我们建议使用一个布拉格腔来解决这个问题。我们数值模拟和估计的激发光从共焦显微镜系统上的物镜施加的纳米金刚石的电场，一个反射镜，和反射镜布拉格腔（NFBCs）。我们估计，通过使用光栅，与使用物镜相比，光激发强度可以降低大约10倍，而对于光栅数为240（一侧为120）的NFBC，光激发强度可以显著降低大约100倍。因此，预期可以显著地抑制发光二极管内部的背景光。
2019-06-13 physics.optics quant-ph
Fabrication and Characterization of On-Chip Integrated Silicon Photonic Bragg Grating and Photonic Crystal Cavity Thermometers
我们报告的光子为基础的纳米温度计，硅光子布拉格光栅和光子晶体腔的制造和表征。当用二氧化硅层包覆时，传感器的灵敏度比传统的光纤布拉格光栅传感器的灵敏度高至少8倍。我们证明，这些光子温度计是一个可行的温度传感解决方案。
2015-08-06 physics.optics
Dirac exciton-polariton condensates in photonic crystal gratings
本文建立了光子晶体光栅中狄拉克激子-极化激元凝聚体的单体和多体理论，揭示了辐射连续域保护与负质量光俘获协同驱动的凝聚动力学，并发现了模拟zitterbewegung效应的稳定循环凝聚体解，同时澄清了近场与远场概念。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical nanofiber interferometer and resonator
我们报道了利用锥形纳米光纤制作光子结构的方法和特性。由于倏逝电磁场的扩展，可以构建两种类型的设备：环形干涉仪和结谐振器。我们提出了一个通用的方法来预测这些结构的性质，使用线性耦合理论。此外，我们描述了一个新的双折射源，由于椭圆化的强弯曲下，在机械工程中称为Brazier效应的一个晶体。
2019-03-23 physics.optics quant-ph
Nanofiber Fabry-Perot microresonator for non-linear optics and cavity quantum electrodynamics
我们实验上实现了一个基于锥形光纤的近铯D2线波长的法布里-珀罗型光学微谐振器，配备了两个光纤布拉格光栅，包围一个亚波长直径腰部。由于非常低的锥形损耗，谐振器的精细度达到F = 86，而谐振透射率为T = 11%。我们的谐振腔的特性满足强耦合区的非线性光学和腔量子电动力学的要求。结合其已证明的易用性和其有利的模式几何形状，它因此打开了一个应用领域。
2012-09-04 physics.optics quant-ph
Highly sensitive refractometer with photonic crystal fiber long-period grating
我们提出了高灵敏度的折射率计的基础上长周期光栅在一个大的模式面积PCF。在折射率为1.33时，最大灵敏度为1500 nm/RIU，这是任何光纤光栅的最高报告。最小可检测指数变化为$2\times 10^{-5}$。通过将样品渗透到光子晶体光纤的孔中，使样品与探测场之间产生强相互作用，从而获得高灵敏度。
2007-11-19 physics.optics
Optical Nanofiber Testbeds for Benchmarking Membrane-Waveguide Photonic Integrated Circuit Platforms toward On-Chip Quantum Inertial Sensing
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of New Mexico（新墨西哥大学）；University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）
本文提出三种创新，通过光学纳米光纤测试平台验证了蒸发场原子引导，展示了低功率引导自由运动的铯原子，并验证了原子相干性，为芯片级量子惯性传感奠定了基础。
2026-04-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Semi-analytical design of antireflection gratings for photonic crystals
这篇文章涉及的设计，放置在一个光子晶体表面，显着减少能量损失的反射波的分数的反射结构。在回顾了迄今为止提出的这些结构的类别之后，详细介绍了一种设计在宽入射角范围内工作的减反射光栅的新方法。所提出的算法是通过几个例子来说明，显示的优点和局限性。
2011-08-10 physics.optics
Control Over Fano Parameter in Grating and One-Dimensional Photonic Crystal Cavity
Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文提出通过热光效应在硅波导-光栅平台上动态调节Fano共振参数，实现高消光比和陡峭谱斜率，提升传感与调制应用性能。
2026-04-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Casimir effect in twisted photonic gratings with in-plane chirality
本研究通过反射矩阵卡西米尔-利夫希茨形式，分析了单轴各向异性扭曲光子光栅中的卡西米尔效应，发现材料各向异性可有效控制旋转对准力。
2025-10-23 physics.optics
Generation of radiation in free electron lasers with diffraction gratings (photonic crystal) with the variable spacial period
得到了描述衍射光栅（光子晶体）参数变化时自由电子激光产生过程的方程。结果表明，采用周期可变的衍射光栅（光子晶体）可以显著提高辐射输出。指出了利用衍射光栅（光子晶体）可以在系统中产生周期可变的动态摇摆器。这为研制双级联变参数自由电子激光器提供了可能，其效率可明显高于常规系统。
2006-08-07 physics.acc-ph physics.optics
Strong Discontinuities in the Complex Photonic Band Structure of Transmission Metallic Gratings
具有矩形狭缝的透射金属光栅的复杂光子能带结构（CPBS）表现出在通常的能量能带结构中不明显的强不连续性。这些不连续性位于伍德的异常，并明确地揭示了两种不同类型的共振，这被确定为水平和垂直的表面等离子体共振。透射光谱中的峰的光谱位置和宽度可以直接从CPBS提取的两种共振。
2000-07-26 physics.optics
Sensitivity of photonic crystal fiber grating sensors: biosensing, refractive index, strain, and temperature sensing
我们研究了光纤光栅传感器在应变、温度、内部无标记生物传感和内部折射率传感等应用中的灵敏度。结果表明，色散在决定灵敏度中起着核心作用，色散可以增强或抑制灵敏度以及改变谐振波长偏移的符号。我们提出了一个品质因数，$Q$，用于表征LPG。
2007-08-31 physics.optics
On-Chip Silicon Waveguide Bragg Grating Photonic Temperature Sensor
电阻测温法是一种经过时间考验的温度测量方法。近年来，基于电阻的方法的基本限制激发了人们对开发光子温度传感器作为可行的替代方案的极大兴趣。在这项研究中，我们证明了我们的光子温度计，它由一个集成了布拉格光栅的硅波导组成，可用于测量温度变化范围从5 C到160 C的综合扩展不确定度[k = 2 ; 95%置信水平]为1.25摄氏度。传感器的计算模型预测的谐振波长和有效折射率的测量值的4%以内。
2015-08-05 physics.optics
Multiband processing of multimode light: combining 3D photonic lanterns with waveguide Bragg gratings
报道了利用光子灯笼和波导布拉格光栅在三维集成光子芯片上实现多模光窄带光谱滤波的首次演示。利用飞秒直写技术在硼铝硅酸盐玻璃中制造了具有多凹口波导布拉格光栅的光子灯笼（Corning，Eagle 2000）。在具有10.4 mm长光栅的光子灯笼和参考单模波导中测量了高达5 dB的传输骤降。结果证明了光子灯笼中每个光栅的有效和对称性能。这种器件将有利于空分复用通信系统以及天文仪器的单位，以抑制大气中的碲发射从OH线。
2013-11-04 astro-ph.IM physics.optics
Versatile optical accordion lattices using binary phase transmission gratings
本研究提出利用二元相位透射光栅构建可调谐光学手风琴晶格的技术，所得晶格具备高均匀度、对比度、间距可调性及功率效率，适配光学纳米光纤，可支撑量子网络与量子模拟相关的集体量子现象研究。
2024-10-08 physics.optics quant-ph
The Harper-Hofstadter Hamiltonian and conical diffraction in photonic lattices with grating assisted tunneling
介绍了一种光栅辅助的光子晶格中可调谐合成磁场的隧穿方案，该方案可以在光诱导的一维和二维介质光子晶格中实现光频合成.我们证明了一个圆锥形衍射图案在特定的实现这些晶格具有狄拉克点在$k$ -空间，作为一个签名的合成磁场。光栅辅助隧穿的二维光子晶格构成了Harper-Hofstadter哈密顿量的实现。
2015-06-11 cond-mat.quant-gas physics.optics
Optically active mechanical modes of tapered optical fibers
具有束腰的锥形光纤是广泛使用的工具，用于经由光纤的倏逝场将光有效地耦合到光子器件或量子发射器。为了确保良好控制的耦合，光波导光场的相位和偏振必须稳定。在这里，我们表明，在典型的锥形光纤这些量表现出高频热波动。它们起源于光机械耦合到纳米纤维引导的光的高Q扭转振荡。我们提出了一个简单的从头算理论模型，定量地解释了扭转模谱，并可用于设计定制的机械性能的锥形光纤。
2013-11-04 physics.optics
All-optical switching in dye-doped DNA nanofibers
介绍了一种基于脱氧核糖核酸（DNA）的电纺光纤全光开关，其中DNA与推挽式发光非线性吡唑啉衍生物半嵌入。在有机纳米纤维中发现了光学双折射，通过连续波激光照射控制完全可逆的开关。光致信号是非常大的，与双折射突出的光学驱动的折射率各向异性接近0.001。将染料嵌入DNA复杂系统集成到有机纳米纤维中，作为一种方便、有效的模板分子组织方法，并通过外部刺激对其进行控制，可能为通过物理瞬态的生物聚合物组分实现光学逻辑门、可重构光子网络和传感器开辟新的途径。
2018-12-17 physics.app-ph physics.optics
Degenerate Distributed Feedback Photonic Structure with Double Grating Exhibiting Degenerate Band Edge
我们提出了一个退化版本的布拉格条件，与一个退化的带边（DBE）。标准布拉格条件可以使用在规则带边缘处操作的周期性光栅来实现。我们提出的结构，以实现DBE是由两个堆叠的相同的光栅，形成两个耦合的周期性波导与破镜对称。DBE的发生进行了验证，通过使用本征模求解器和散射参数的计算，使用全波模拟。该结构是一个很好的候选人，设想一个简并的分布反馈激光器工作在DBE。
2022-05-11 physics.optics
Circular photonic crystal grating design for charge-tunable quantum light sources in the telecom C-band
针对 p-i-n 二极管与圆形 Bragg 光栅集成冲突，提出带空气孔的混合圆形光子晶体光栅，实现高 Purcell 增强、高物镜收集及 C 波段单模光纤耦合。
2024-01-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Holographic polymer-dispersed liquid crystal Bragg grating integrated inside a solid core photonic crystal fiber
采用光致调制技术，将预聚物/液晶溶液注入到实芯光子晶体光纤（PCF）的中空通道中，利用可见光双光束全息术制作了聚合物/液晶基光纤布拉格光栅（PLC-FBG）。讨论了与光子带隙引导到渗透PCF中相关的制作过程和效果，以及PLC-FBG的表征。实验数据表明，PLC-FBG的液晶夹杂物导致高的热敏感性和弯曲敏感性。使用扫描电子显微镜检查PCF毛细管内的聚合物/液晶相分离的微观行为，同时进一步讨论。
2013-11-04 physics.optics
Towards compact high-efficiency grating couplers for visible wavelength photonics
虽然光栅耦合器已经成为集成硅光子平台的光学接入的事实上的标准，但它们在可见光波长下的性能，在中等折射率对比度的平台（如氮化硅）中，留下了显著的改进空间。特别地，折射率对比度控制每个光栅齿的衍射效率和所得的总耦合器长度。在这项工作中，我们开发了两种方法来解决这个问题：一个介电光栅，总结多个光学模式，以增加整体输出强度，和一个嵌入式金属光栅，提高可达到的折射率对比度，从而减少了芯片上的足迹。我们目前的实验结果，可以开发，以实现紧凑高效的可见波长光子互连，以期对量子光子学的低温部署，其中空间是有限的，效率是至关重要的。
2022-08-09 physics.app-ph physics.optics
D-shaped photonic crystal fiber plasmonic refractive index sensor based on gold grating
提出了一种基于金光栅的高分辨率D型光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。引入金光栅调制谐振波长，提高折射率（RI）灵敏度。为了优化SPR传感器的结构参数，采用有限元法对PCF和金光栅的结构参数进行了分析。仿真结果表明，空气孔间距、空气孔直径、金厚度和光栅常数对折射率灵敏度的影响很小，降低了对精密加工的要求。为了提高共振成像传感器的分辨率，采用了波长解调和振幅解调相结合的双特征解调方法，在1.36-1.38范围内，SPR传感器的最大理论分辨率达到5.98 × 10-6 RIU，波长灵敏度达到3340 nm/RIU。该SPR传感器在开发高灵敏度、实时、快速响应的SPR RI传感器方面具有潜在的应用价值。
2018-06-26 physics.optics
A High-Q Vertical Light Emission From Active Parity-Time Symmetric Gratings
本文对宇称时间（PT）对称结构的有源光子光栅进行了理论研究。对光栅结构中自由空间模传播的分析研究表明，由于PT对称调制，光栅结构具有独特的分叉特性。结果表明，增益/损耗对比度和晶格常数参数是调制的PT-对称性之间的主动光子系统的破缺相位的关键因素。此外，通过严格的耦合波分析（RCWA）方法的数值模拟发现存在一个独特的光谱奇异性（SS）的现象，在这种PT光栅结构，这对应于一个非平凡的单模和近零带宽的光子谐振发射。此外，发现实现SS模式的引导过程与PT对称光子光栅中应用的散射矩阵的独特形成有关。这项理论工作需要一个新的角度来看待主动PT对称光子光栅，重点是发现新的自由空间发射模式，而不是通常研究的单向特性，这可能有助于开发新的低阈值和超相干表面发射器件。
2021-12-20 physics.optics
Dual-polarization multiplexing amorphous Si:H grating couplers for silicon photonic transmitters in the photonic BiCMOS backend of line
我们报告的偏振组合二维光栅耦合器（2D GC）的非晶硅：H，在后端的光子BiCMOS平台的线制造。二维GC可以用作混合硅光子相干发射器的接口，其可以在体硅晶片上实现。所制造的2D GC工作在电信C波段，并显示出-5 dB的实验耦合效率，晶片变化为+/-1.2 dB。可能的效率提高和改善性能稳定性，在未来的设计世代的概述和扩展到O波段设备进行了研究。
2022-01-11 physics.app-ph physics.optics
AI-Designed Photonics Gratings with Experimental Verification
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Institute of Microelectronics, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局微电子研究所）
本研究利用人工智能设计光栅，实现对离子的光学寻址，通过实验验证光栅的精确性与性能。
2025-11-26 physics.optics
Optical wavefront phase-tilt measurement using Si-photonic waveguide grating couplers
本文提出两种基于硅光子波导光栅耦合器的波前相位倾斜传感器，分别利用光栅角度依赖性和干涉电路实现高灵敏度波前监测，无需体光学元件，可扩展用于自适应光学系统。
2023-09-20 physics.optics
Scalable and efficient grating couplers on low-index photonic platforms enabled by cryogenic deep silicon etching
针对低折射率光子平台光栅耦合效率受限的问题，提出结合负衍射角自成像光栅与硅衬底低温刻蚀金属背反射器的策略，在氮化硅平台实现电信C波段-0.55 dB高耦合效率与近满良率。
2023-04-24 physics.app-ph physics.optics
Theory and Numerical Modelling of Parity-Time Symmetric Structures in Photonics: Introduction and Grating Structures in One Dimension
研究了一类同时存在增益和损耗的PT对称布拉格光栅结构。给出了具有理想材料性质的一维结构中宇称和时间反演的基本概念和性质。现实的材料性能对这些设备的行为的影响，然后进行调查。进一步扩展到包括材料非线性被用来研究一种创新的全光存储器件。
2018-01-30 physics.optics
Cross-polarization effects in sheared 2D grating couplers in a photonic BiCMOS technology
我们研究数值和实验剪切二维光栅耦合器的光子BiCMOS技术，重点是他们的分裂行为。波导光栅剪切角的两种实现形式被认为是。交叉偏振作为一个图的品质被证明是强烈依赖于光栅的扰动强度，是一个至关重要的限制，不仅为光栅的分裂性能，但也为它的耦合效率。
2020-07-22 physics.app-ph physics.optics
High-Efficiency Shallow-Etched Grating on GaAs Membranes for Quantum Photonic Applications
我们在砷化镓奈米薄膜上设计并制作了一种浅蚀刻光栅，以应用于量子光子积体电路中的晶片与光纤的有效耦合。实验结果表明，该光栅的光纤耦合效率大于60%，对930 nm波长的背向反射抑制小于1%，3 dB带宽大于43 nm。设计的光栅实现了从嵌入式砷化铟量子点到光纤的高效单光子收集，与常用的圆形光栅相比，光子计数平均增加了6倍，为片上量子信息处理提供了有效的接口。
2018-09-10 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Alignment-dependent decay rate of an atomic dipole near an optical nanofiber
我们研究了$^{87}$ Rb原子自发发射率的变化，即Purcell效应，在一个光学透镜（$\sim$ 500 nm直径）附近。我们观察到的增强和抑制的原子衰变率取决于诱导的原子偶极子相对于的取向。当考虑原子作为简单的振荡线性偶极子时，时域差分模拟与测量定量一致。这是令人惊讶的，因为原子的多能级性质应该产生不同的辐射模式，预测比测量的寿命更小的修改。这项工作是朝着表征和控制光波导附近的原子特性迈出的一步，光波导是量子光子学发展的基本工具。
2017-04-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Full spectral response of grating-induced loss in photonic crystal microrings
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Maryland（马里兰大学）；Joint Quantum Institute, NIST/University of Maryland（NIST/马里兰大学联合量子研究所）
本研究实验表征光子晶体微环中光栅诱导损耗的全光谱响应，识别辐射和模式转换损耗通道，为宽带非线性光子器件优化提供设计指南。
2025-05-20 physics.optics
Implantable Photonic Neural Probes with Out-of-Plane Focusing Grating Emitters
该研究设计制造了带纳米光子光栅发射器的可植入硅神经探针，利用全息原理实现指定距离光聚焦，匹配光遗传学执行器光谱，实测与模拟吻合，首次实现脑组织中神经元胞体尺寸级聚焦光斑。
2024-01-10 physics.optics
Topological photonic cavities based on dissimilar Bragg gratings
Universidad de Málaga（马拉加大学）；CNRS, Université Paris-Saclay（法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）；Adelaide University（阿德莱德大学）；National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）
本文提出基于不同布拉格光栅能带反转的拓扑光子腔新策略，突破对称约束，实验验证了无需周期偏移的硅腔拓扑模式。
2026-09-16 physics.optics
Realization of advanced passive silicon photonic devices with subwavelength-grating structures developed by efficient inverse design
实现超小型无源硅光子器件对于未来大规模光子集成系统的发展具有重要意义。虽然一些紧凑的硅光子器件已经被证明是通过使用反向设计，器件性能仍然不足以用于实际应用。在这里，我们提出并实现了几个代表性的超紧凑先进的无源硅光子器件与体面的性能，通过引入亚波长光栅（SWG）结构，我们的高效逆向设计方法开发。这些器件的设计是通过优化操纵多模激励和多模干涉在一个区域内定义的SWG结构。这些具有良好的特征尺寸均匀性的SWG结构比以前反向设计的光子器件中使用的那些随机纳米结构更易于制造。我们的逆设计方法的高效率是由于一种新的搜索空间维控制策略和有效的面向问题的电磁场求解器可用于SWG结构。具体地说，我们给出了6通道模（解）复用器、宽带90°混合器和两通道平顶波长解复用器的实现，这些都是以前报道的逆向设计方法难以实现的。这些设备表现出超紧凑的足迹，以及体面的性能相比，由经典理论开发的同行。
2022-12-02 physics.optics
Strong interlayer coupling and chiral flat-band cascades in twisted bilayer gratings
本研究展示一维光子晶体双层结构可实现强层间耦合，在宽角度范围内形成平带，并通过两步光刻法在WS$_2$光栅中实验实现超宽手性平带级联，为可调局域化光子应用和新型物理探索提供平台。
2025-10-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multi-mode microcavity frequency engineering through a shifted grating in a photonic crystal ring
本文提出移位光栅多模分裂（SGMMS）方法，利用单周期光栅空间移位导致的旋转不对称性同时分裂多个相邻腔模，以低制造复杂度实现多频工程，并在正常色散器件中支持宽泵浦波长范围的 OPO。
2023-11-07 physics.optics
Grating-graphene metamaterial as a platform for terahertz nonlinear photonics
非线性光学由于其与光学和光电技术的相关性和潜力，是科学和技术应用的一个日益重要的领域。目前，人们正在积极寻找具有有效转换和小材料足迹的合适的非线性材料系统。理想情况下，材料系统应该允许芯片集成和室温操作。二维材料在这方面非常有趣。特别有前途的是石墨烯，它在太赫兹范围内表现出非常大的非线性。然而，二维材料中的光-物质相互作用长度本质上是最小的，因此限制了整体非线性光学转换效率。在这里，我们克服了这一挑战，使用超材料平台，结合石墨烯与光子光栅结构提供场增强。我们测量太赫兹三次谐波产生在这种超材料，并获得一个有效的三阶非线性极化率的大小为3 $\cdot$ 10 $^{-8}$ m $^2$ /V $^2$，或21 esu，基频为0.7太赫兹。这种非线性比我们在没有光栅的情况下获得的石墨烯大50倍。这样的增强对应于具有由于光栅而大三个数量级的强度的三次谐波信号。此外，我们证明了场转换效率高达$\sim$ 1%的第三次谐波使用中等场强的$\sim$ 30 kV/cm。最后，我们表明，谐波超出第三次增强更强烈，使我们能够观察到高达9 $^{\rm th}$谐波的签名。因此，光栅-石墨烯超材料构成了商业上可行的、CMOS兼容的、室温的、芯片集成的THz非线性转换应用的杰出平台。
2020-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Inverse Design of Photonic Metasurface Gratings for Beam Collimation in Opto-fluidic Sensing
超颖表面提供了能够使平面上的光学元件的复杂级联小型化的破坏性技术。我们利用这样的表面的好处，开发一个平面集成光子束准直器的片上光流传感应用。虽然目前的大部分工作集中在简化的光学“检测”硬件，很少注意到开发的光学“激发”的片上硬件。在这篇手稿中，我们提出了一个平坦的超颖表面光束准直的光流体应用。我们实现了一种逆设计方法，使用梯度下降法优化超颖表面和实验比较其特性与传统的二元光栅为基础的光子束衍射器。所提出的超颖表面可以在诸如荧光成像、拉曼和IR光谱的芯片上应用中将照明效率提高几乎两倍，并且可以实现用于高通量生物传感的光源的复用。
2019-10-31 physics.app-ph physics.optics
Controlling multi-wave mixing signals via photonic band gap of electromagnetically induced absorption grating in atomic media
实验证明，在五能级原子系综中，缀饰多波混频（MWM）和电磁感应吸收（EIA）光栅对探测光的反射可以共存。反射来自EIA光栅的光子带隙（PBG），其比EIT光栅的PBG宽得多。因此，与EIT型光子带隙相比，EIA型光子带隙能够反射更多的来自探针的能量，从而能够有效地影响MWM信号。EIA型和EIT型光子带隙可以通过多个参数来控制，包括频率失谐、传播角度和所涉及的光场的功率。此外，还研究了同时考虑线性和三阶非线性折射率的EIA型光子带隙。理论分析与实验结果吻合较好。该研究在全光通信和信息处理领域具有潜在的应用价值。
2013-12-12 physics.atom-ph physics.optics
Optimized 3D simulation method for modeling of out-of-plane radiation in silicon photonic integrated circuits
基于二维严格（时域有限差分）光栅模拟、有效折射率法（EIM）和瑞利-索末菲衍射公式，提出了一种精确快速的面外光栅耦合器三维模拟方法。与全三维FDTD模拟相比，电场的均方根差异小于5%，功率通量的差异小于3%。作为实例，设计了一种用于从绝缘体上硅光子集成电路耦合到位于电路上方0.1mm处的光纤的光栅耦合器。
2015-04-12 physics.optics
Femtosecond laser inscription of Bragg grating waveguides in bulk diamond
采用飞秒激光在金刚石衬底上写入布拉格光栅波导。II型波导集成有朝向波导芯边缘定位的单脉冲逐点周期性激光修改。这些光子器件，在电信波段工作，允许同时进行光波导和窄带反射从第四阶光栅。这种制造技术为一系列应用开辟了先进的钻石3D光子网络的道路。
2017-09-01 physics.optics
Polarization Independent Grating in GaN-on-Sapphire Photonic Integrated Circuit
本文首次在蓝宝石衬底氮化镓平台上实现偏振无关光栅耦合器、单模波导和环形谐振器，测得最低波导损耗，为片上线性与非线性光学及 GaN HEMT 集成光子器件开辟了新途径。
2023-05-25 physics.app-ph physics.optics
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
