Broadband Low-loss Unidirectional Reflection On-chip with Asymmetric Dielectric Metasurface
本文提出一种沿传播方向锥形化并采用双翻转结构的非对称介质超表面，在多模波导中于200 nm带宽内实现低损耗前向传输、>80%模式转换和90%背向反射抑制。
2025-06-07 physics.optics
Optimal unidirectional amplification induced by optical gain in optomechanical systems
提出了一种实现单向放大的光非互易传输的三模光机系统，该系统由两个耦合腔和一个只与其中一个腔相互作用的机械谐振器组成。另外，光学增益被引入到光机械腔中。研究发现，对于强的光输入，光透射系数可以在特定方向上被极大地放大，而在相反方向上被抑制。解析地给出了最佳透射系数和相应隔振比的表达式。我们的研究结果铺平了道路，设计高品质的非互易装置的基础上光机系统。
2020-08-04 physics.optics quant-ph
From vertical-cavities to hybrid metal/photonic-crystal nanocavities: Towards high-efficiency nanolasers
我们提供了一个数值研究表明，一个底部反射器是必不可少的实现单向发射的光子晶体（PhC）纳米激光器。首先，我们研究了一个悬浮在由电介质或金属衬底形成的平面镜上的PHC平板纳米腔。我们发现，激光器的垂直发射可以增强超过6倍的设备相比，在没有镜子。然后，我们研究的情况下，在一个平面的金属表面接触的PhC纳米腔。下面的金属衬底可以用作电流通路和散热器，这将有助于在室温下实现连续波激光操作。以1.3 μ m发射的激光器的设计表明，假设室温金作为衬底，可以实现超过1，000的相对高的腔Q。此外，可以实现辐射效率超过50%的线偏振单向垂直发射。最后，我们讨论了这种混合设计涉及到各种等离子体腔，并提出了一个有用的定量测量的程度的“等离子体”字符在一个一般的金属纳米腔。
2011-09-01 physics.optics
Dispersion of coupled mode-gap cavities
由光子晶体模隙腔构成的CROW具有明显的色散不对称性。这种不对称性不能用标准的紧束缚模型来解释。我们表明，不对称色散的根本原因是腔模轮廓本身是色散的，即，模式波函数取决于驱动频率而不是本征频率。这是因为光子晶体腔共振不形成完整的集合。考虑到色散模式的分布，我们制定了一个模式耦合模型，准确地描述了不对称色散，而不引入任何新的自由参数。
2016-08-04 physics.optics
Genetic optimization Invents non-Hermitian potentials for Asymmetric Reflectivity
我们提出了一种通用的设计策略，基于遗传优化，以实现非对称反射率的周期性和非周期性的平面结构，包括介质和增益损耗层。通过优化算法，可以根据任何给定的和任意的实（或虚）介电常数分布来设计复介电常数分布的虚（或实）部，即，创建旨在实现所选光谱范围的按需光传输的非厄米特势。实际上，所获得的复介电常数分布的非对称响应与其在复介电常数平面中的面积直接相关。特别地，单向光反射可以被设计成根据操作频率从左向右（或反之亦然）切换。此外，这种可控的单向反射率可以使用电介质层的堆叠来实现，同时将折射率和增益-损耗保持在实际值内。
2020-08-27 physics.optics
Coupled non-identical microdisks: avoided crossing of energy levels and unidirectional far-field emission
我们研究了两个半径不同的耦合微盘的能级参量演化和单向远场发射。我们证明了能级的演化是由避免交叉固有地与例外点或非厄米简并。这些光谱特性解释了共振模式的高度非对称近场强度图案。观察到的单向远场发射示出理解通过考虑禁止的盘间耦合的光线图片由两个盘之间的最近点附近的受抑全内反射时，盘间的距离是足够小的。
2009-05-07 physics.optics
Ultralong distance coupling between asymmetric resonant microcavities
研究了两个非对称谐振微腔之间的超长距离耦合。与传统的短距离隧穿耦合不同，高效率的自由空间定向发射和激发允许ARC之间的超长距离能量传输。本文针对折射率n = 2.0的材料设计了一种新型的单向发射ARC，其方向性I40 = 0.54。与普通回音壁微谐振器相比，即使腔间距远大于波长，耦合单向发射ARC也表现出对谐振频率和线宽的调制。利用耦合模理论，详细分析和研究了ARC之间超长距离相互作用的性能和特性。ARC之间的超长距离相互作用为基于自由空间的光互连提供了新的途径。
2013-10-08 physics.optics
Directional emission from asymmetric resonant cavities
非对称谐振腔（ARC）具有高度非圆形，但凸的横截面理论上预测有高Q值的回音壁模式非常各向异性的发射。我们开发了一个射线动力学模型的发射模式和目前的数值和实验证实的理论。
1998-06-16 chao-dyn nlin.CD physics.class-ph
Giant Asymmetric Radiation from an Ultrathin Bianisotropic Metamaterial
单向辐射在高功率激光和光学中特别令人感兴趣。然而，通常在不破坏互易性的情况下，难以在这样的系统中实现单向分布。最近，在没有结构对称性的超材料的帮助下，已经开发出了非对称辐射的天线，从而提供了实现单向性的可能性。然而，在这样的天线中实现极高的辐射不对称性是具有挑战性的。在这里，我们表明，这种辐射不对称性进一步增强时，磁等离子体存在于超材料。在实验上，我们发现一个厚度约为λ_0/8的薄的超材料可以表现出高达1：32的前向-后向发射不对称性，而无需任何优化。我们的工作为通过超材料操纵非对称辐射铺平了道路，并且可能具有各种有前途的应用，例如定向光学和量子发射器，激光器和吸收器。
2018-03-02 physics.app-ph physics.optics
Enhanced Directional Quantum Emission by Tunable Topological Doubly-Resonant Cavities
如何利用拓扑微腔来控制量子发射是光学界正在研究的课题之一。本文研究了双共振拓扑Tamm微腔中量子发射体的发射，根据实际应用的需要，这种微腔可以同时实现两个任意波长的双共振.为了实现这种腔中量子发射的增强，我们利用了可调谐双谐振模式，其中一个谐振模式对应于泵浦激光波长，另一个位于量子发射器的发射波长。理论和实验结果表明，量子发射体的泵浦激发和发射效率都得到了极大的提高。其主要物理机制可用双谐振腔时间耦合模理论来解释。此外，我们观察到更快的发射速率和更高的效率的单向量子发射，这在光学检测，传感，滤波和发光器件中有很好的应用前景。
2021-08-04 physics.optics
Wave Instabilities and Unidirectional Light Flow in a Cavity with Rotating Walls
本文研究了旋转条件下由圆柱形金属壁围成的真空腔中波不稳定性的产生条件。结果表明，对于一个小的真空间隙和角速度超过一定的阈值，由每个壁支持的表面等离子体激元之间的相互作用引起的电磁场的不稳定行为表现在随时间的指数增长。不稳定性只发生在某些振荡模式下，是由于动能转化为电磁能。我们还研究了依赖于腔壁的相对运动的非对称光流和光学隔离的可能性。
2016-08-02 physics.optics
Directional Emission From High-Q Asymmetric Hollow Whispering Gallery Resonators
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC), RIKEN（理化学研究所量子计算中心）
该研究制备了非对称高Q空心微泡谐振器，发现其特定模式存在定向发射，揭示变形诱导高阶模式泄漏为定向辐射机制，为三维非对称回音壁腔光传输研究提供了高Q平台。
2026-08-28 physics.optics
Chaotic light: a theory of asymmetric resonant cavities
球形和圆柱形介质腔支持高Q回音壁模式，由于被捕获的光的全内反射。当这样一个腔是顺利变形的光线动力学的这些模式变得混乱的方式所确定的KAM理论的经典哈密顿动力学。由KAM理论预测的射线动力学的普遍性质允许这样的非对称谐振腔（ARC）的回音壁模式的一般理解。该理论与描述射线运动的非线性映射的模拟相结合，为大变形（大于半径的1%）的这些回音壁模式的Q破坏的射线光学模型提供了基础。该模型预测了一个尖锐的发病作为一个函数的变形显着的Q破坏这些模式和高度定向发射高于此阈值。典型回音壁模式的波动方程的解证实了由射线光学模型预测的定性行为，即使当腔仅为谐振波长的几倍时。该模型首次解释了高度变形激光液滴的激光强度分布。
2002-03-21 physics.class-ph physics.optics
Unidirectional Ray Polaritons in Twisted Asymmetric Stacks
本文在厚度非对称的扭转双曲型 vdW 堆叠中可视化并调控单向射线极化激元，为纳米定向传播及传感、热管理等应用提供新平台。
2025-01-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strong Asymmetric Surface Plasmon Polariton Emission by a Dipole Emitter near a Metal Surface
我们表明，表面等离子体激元（SPP）辐射图案的点偶极发射器在附近的金属-电介质界面一般是不对称的发射器的位置。特别地，发射椭圆偏振光的旋转偶极子产生包括单向发射的高度不对称的SPP辐射场。当偶极相对于界面平面倾斜振荡并且材料中存在光学损耗或增益时，也会导致非对称SPP辐射图案。这些效应可用于定向控制SPP发射和吸收，以及研究金属-电介质界面附近的发射和散射过程。非对称发射SPP源的可能实现进行了讨论。
2013-11-06 physics.optics
Asymmetric Cherenkov Emission in a Topological Plasmonic Waveguide
在这里，我们调查切伦科夫发射的一个阵列的运动电荷在附近的拓扑非平凡的回转材料。它示出的非互易材料响应可能会导致在一个强大的不对称切伦科夫发射，这样的发射辐射的光谱和阻止功率强烈依赖于粒子速度的符号。结果表明，主要的发射通道是由拓扑材料支持的单向边态决定的。我们认为作为例子，磁化等离子体和外尔半金属。后者可以在没有偏置磁场的情况下表现出自发的非互易响应。
2018-06-20 physics.optics
Topology-Enabled Switchable Unidirectional Radiative Band in a Bilayer Photonic Crystal
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局）；CNRS-International-NTU-Thales Research Alliance (CINTRA)（法国国家科学研究中心-国际南洋理工大学-泰雷兹研究联盟）
本研究提出利用拓扑结构实现双层光子晶体中可切换的单向辐射带，通过调控层间耦合和周围折射率实现方向性切换和远场响应重构。
2026-02-13 physics.optics
Observations of interior whispering gallery modes in asymmetric optical resonators with rational caustics
我们提出了非对称谐振腔与合理的焦散线和实验证明内部回音壁模式在单片硅介观微腔。这些微腔展示了腔品质因数（Q）对粗糙度瑞利散射的独特鲁棒性。角分辨锥形光纤测量和近场图像观察到不同的谐振族和内部回音壁模式的非对称发射，这可用于微腔激光器和CQED应用。
2007-08-25 physics.optics
Experimental Observation of Stabilization and Lasing Death via Asymmetric Gain
使用一对耦合LRC腔，我们的实验表明，不稳定性和放大作用可以驯服的空间非均匀增益。具体来说，我们观察到的反直观的现象，稳定的系统，即使当提供的整体增益增加。最近在[M. Liertzer { \it等人}，物理修订信函{ \bf 108}，173901（2012）]。对其他简单系统的稳定性分析揭示了激光死亡现象的普遍性。
2013-09-14 physics.optics
Energy backflow in unidirectional spatiotemporally localized wavepackets
回流或反向传播是一种违反直觉的现象，其中对于向前传播的波，能量或概率密度局部地向后传播。在这项研究中，能量回流已被检查与相对简单的因果单向有限能量解的波动方程，这是来自所谓的基本飞溅模式的因式分解。具体的结果给出了已知的方位对称单向波包中产生的能量回流，以及在新的方位不对称扩展。利用Bateman-Whittaker技术，构造了一种新的有限能量单向零局域波，它没有能量回流，具有基本Hopfion的一些拓扑性质.
2023-03-13 physics.optics quant-ph
Numerical Analysis of Photon Absorption of Gate-defined Quantum Dots Embedded in Asymmetric Bull's-eye Optical Cavities
Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）；Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo（东京大学先进科学技术研究中心）
本文通过数值分析证明，在非对称牛眼光学腔中调整衬底与半导体薄板间距，可使栅极定义量子点的偏振无关光子吸收效率再提升1.6倍。
2023-04-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Unidirectional Inter-Axial Coupling and Spontaneous Cooling in a~Non-Hermitian Dynamics of a~Levitated Particle
The Czech Academy of Sciences, Institute of Scientific Instruments（捷克科学院科学仪器研究所）；Department of Optics, Palacký University（帕拉茨基大学光学系）
本文通过操控真空悬浮纳米粒子的机械模式耦合，观察到非厄米特动力学中的PT对称相变和单向能量传输，实现无外部反馈的机械模式自发冷却。
2026-04-20 physics.optics quant-ph
Super-directional light emission and emission reversal from micro cavity arrays
已知具有某些非对称形状的光学微盘腔具有单向远场发射特性。在这里，我们调查阵列的这些介质微谐振器相对于它们的发射特性所产生的耦合成分的相干行为。这种方法的灵感来自于电子介观物理学，其中已知附加的干涉效应可以增强单个系统的特性。作为一个例子，我们研究了名义上相同的Limaçon形腔的线性排列，发现定向发射光的部分主要增加，而其角展度从单个腔的20度大大减小到10个Limaçon谐振器的线性阵列的约3度，与简单的阵列模型相当一致。此外，通过改变腔间距离，我们观察到发射方向性和超方向性的反转窗口，这对于应用来说可能是有趣的。我们引入了一个广义的阵列因子模型，考虑到耦合。
2019-08-13 physics.optics
Non-Reciprocal Geometric Wave Diode by Engineering Asymmetric Shapes of Nonlinear Materials
单向非互易输运是科学和技术中许多基本问题和应用的核心。在这里，我们研究了波二极管器件的新设计，通过工程非对称形状的非线性材料，实现非互易波传播的功能。我们首先展示了分析结果，揭示了非线性和不对称性是必要的，以诱导这种非互易（不对称）波传播。进一步对一个具有典型非对称形状的几何波二极管模型进行了详细的数值模拟，得到了良好的非互易波二极管效应。最后，我们讨论了几何波二极管的可扩展性。这一结果为简单地通过非线性材料的形状工程有效地设计波二极管开辟了一条灵活的途径，这可能在控制能量、质量和信息传输方面具有广泛的意义。
2014-02-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anti-Stokes Photoluminescence in Monolayer WSe$_2$ Activated by Plasmonic Cavities through Resonant Excitation of Dark Excitons
本文研究通过等离激元纳米腔共振激发暗激子，在单层WSe$_2$中激活反斯托克斯光致发光，实现近100倍的上转换发光强度增强，为光学冷却和激子辐射工程提供了新途径。
2023-03-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
