Fast dispersion tailoring of multimode photonic crystal resonators
我们介绍了一种数值方法，它允许大大加快多模光子晶体谐振器的设计。具体来说，我们证明了一个重要的一类这样的纳米结构的光学响应是准确地再现一个简单的，一维模型，在整个光谱范围内的利益。该模型可以描述各种锥形光子晶体结构。数量级更快地解决，我们的方法可以用来优化纳米级腔的某些属性。在这里，我们考虑的情况下，纳米束腔，其中的限制结果从其宽度的调制。宽度的分布被优化，以便使谐振器色散分布变平（使得所有模式在频率上相等地间隔开）。这一结果对于非经典光参量发生器、纳米光梳和锁模激光源的设计具有重要意义。我们的方法可以很容易地扩展到复杂的几何形状，多个参数描述。
2022-10-21 physics.optics
All-optical manipulation of photonic membranes
在这里，我们展示了在微流体环境中的聚合物膜的全光学操作。膜上装饰有手柄，用于全息光镊装置。我们的研究结果表明，由于其形状因子的膜提出了8倍的机械稳定性增加，相对于微米介电颗粒。这种固有的优越稳定性有望大大改善广泛的生物光子应用，这些应用依赖于对微米物体的光学操纵，同时研究单分子力学和亚细胞尺度的传输过程。
2021-02-03 physics.optics
Electromechanical wavelength tuning of double-membrane photonic crystal cavities
提出了一种将光子晶体腔的谐振波长调谐到1.55 μ m附近的方法。通过机电控制两个平行InGaAsP膜之间的分离来实现PCC模式的大调谐。讨论了避免膜间粘连的制备方法。观察到对称/反对称模式的可逆红/蓝位移，这为机电调谐提供了明确的证据，并且在< 6 V的外加偏压下获得了10 nm的最大位移。
2011-04-06 physics.optics
Single-mode and single-polarization photonics with anchored-membrane waveguides
提出了一种集成光子平台--T型波导，并对其进行了数值研究。这些紧凑的空气包覆结构具有高折射率对比度，并且比现有的膜型结构稳定得多。它们的半无限几何结构使单模和单极化（SMSP）操作在前所未有的带宽。模态模拟量化了这种行为，表明2.75倍频程（1.2 - 8.1 μm）的SMSP窗口对于硅T型波导是可行的，几乎跨越了硅的整个透明度范围。T-Guides的色散工程产生了广泛的异常群速度色散区域，使其成为宽带频率转换等非线性应用的有前途的平台。
2016-06-20 physics.optics
Localization landscape of optical waves in multifractal photonic membranes
本文利用局域化景观理论预测多分形无序系统中的光波局域化模式，并在氮化硅纳米穿孔光子膜上实验验证，为设计增强光-物质相互作用的无序结构提供了新策略。
2024-03-14 physics.optics
Topological membrane devices for terahertz on-chip photonics
太赫兹波为下一代传感、成像和信息通信提供了一个深刻的平台。然而，所有传统的太赫兹组件和系统都存在体积庞大的设计、对缺陷的敏感性和传输损耗。在这里，我们建议和实验证明片上集成和拓扑器件的小型化，可以解决许多现有的太赫兹技术的缺点。我们设计并制作了基于谷霍尔光子结构的拓扑器件，可用于片上太赫兹系统的各种集成组件。更具体地说，我们演示了谷锁定的非对称能量流和模式转换与拓扑直波导，多端口耦合器，波分，和回音壁模式谐振器。我们的器件是基于拓扑薄膜超表面，这是非常重要的发展片上光子学和带来许多新的功能到太赫兹器件。
2022-01-26 physics.optics
Phononically shielded multi-wavelength photonic-crystal membrane for cavity quantum optomechanics
提出一种具有多波长高反射率和高机械品质因数的氮化硅薄膜谐振器，通过二维光子与声子晶体图案设计，在852 nm、1054 nm和1566 nm处实现高反射率，可应用于腔光力学中的量子频率转换与精确量子测量。
2024-12-25 physics.optics
Tailoring "photonic hook" from Janus dielectric microbar
最近报道了一种新的弯曲亚波长光束--光子钩（phonichook，PH），它是光波在介观介质物体（Janus粒子）上衍射产生的。为了高效和技术上更简单的生成PH，我们提出了一种新型的不对称Janus微粒，正交微棒，由具有不同折射率的材料组成。在有限元数值模拟的基础上，通过分析PH粒子附近的场强分布和能流，探讨了PH粒子形成的物理机制。首次研究了介质基片的影响。我们发现，通过改变两面柱两部分之间的折射率对比，可以有效地控制PH的形状和曲率。介绍并讨论了表征光子钩子曲率的复形PH质量判据。
2020-04-23 physics.app-ph physics.optics
Fabrication of thin diamond membranes for photonic applications
高品质的，薄的金刚石膜含有氮空位中心提供了关键优势，在制造金刚石基结构的各种应用，包括宽场磁场，光子学和生物传感。在这项工作中，我们详细描述了薄的，光学活性的金刚石膜的离子注入和过度生长的装置的产生。为了建立我们的方法的光子应用的适用性，品质因数为1000的光子晶体腔制造。
2012-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tailoring the Thickness-Dependent Optical Properties of Conducting Nitrides and Oxides for Epsilon-Near-Zero-Enhanced Photonic Applications
新兴的光子材料-导电氮化物和氧化物-的独特性质，特别是它们的可定制性，大的损伤阈值，以及所谓的ε近零（ENZ）行为，使新的光子现象跨越光学电路，可调超颖表面和非线性光学器件。这项工作探讨了直接控制的多晶氮化钛（TiN）和铝掺杂氧化锌（AZO）的光学性能，通过定制的薄膜厚度，和他们的潜力ENZ增强的光子应用。我们表明，氮化钛AZO双层作为Ferrell Berreman超颖表面厚度可剪裁的ε近零共振的AZO薄膜中操作的电信波长从1470到1750 nm。双层堆叠也充当强光吸收器在紫外线制度采用辐射ENZ模式和法布里-珀罗模式的组成TiN膜。所研究的Berreman超颖表面表现出15%的光致反射调制与皮秒响应时间。结合导电氧化物和氮化物的光学响应可定制性，利用可调谐ENZ区域附近的场增强可以实现广泛的非线性光学现象，包括全光开关，时间折射和高次谐波产生。
2022-03-26 physics.app-ph physics.optics
Carrier Transport in Electrically-Driven Photonic Crystal Membrane Lasers
本文通过二维有限体积模拟研究电驱动光子晶体膜激光器的载流子输运，揭示非常规泄漏路径及p掺杂空间分布对注入效率和低阈值激射的关键作用。
2025-09-25 physics.optics
Optomechanical and Photothermal Interactions in Suspended Photonic Crystal Membranes
我们在这里提出了一个光学机械系统制造的新的应力管理技术，使我们能够暂停无缺陷的硅光子晶体膜上的硅绝缘体（SOI）衬底上的间隙，可调到200 nm以下。我们的器件能够在大的表面积上产生强大的吸引力和排斥力，具有简单的内耦合和外耦合，并具有迄今为止任何几何结构中最强的排斥光机械耦合（gOM/2π ~ -65 GHz/nm）。探讨了光机械和光热机械动力学之间的相互作用，后者用于实现机械模式的冷却和放大，表明我们的平台非常适合于低功率质量，力和折射率传感以及光机械加速度计的应用。
2012-10-30 physics.optics
Tailoring correlations of the local density of states in disordered photonic materials
我们提出了实验证据的不同机制驱动的局域态密度（LDOS）的无序光子系统的波动。我们建立了一个明确的联系之间的微观结构的材料和频率关联函数的LDOS访问的近场高光谱成像技术。我们表明，特别是，LDOS的短距离和长距离的频率相关性控制不同的物理过程（多个或单个散射过程，分别），可以-在一定程度上-独立操纵。我们还表明，单散射的贡献LDOS波动是敏感的亚波长功能的材料，特别是其介电函数的相关长度。我们的工作为完全控制无序光子系统的统计特性铺平了道路，允许设计具有预定义LDOS相关性的材料。
2017-07-05 cond-mat.dis-nn physics.optics
Excitation of Symmetry Protected Modes in a Lithium Niobate Membrane Photonic Crystal for Sensing Applications
我们的理论研究揭示了一个机会，开发一个电场传感器的基础上开发的对称保护模式（SPM），我们激发的电光材料，即锂的LiNbO3（LN）。SPM是由光子晶体（PhC）的离散Bloch模和薄膜的连续模结合而产生的类Fano暗共振。黑色的特征与具有高度对称性的结构几何形状有关。SPM激发，然后madepossible由于照明下小斜入射打破了对称性的配置。这导致在电信光谱范围内具有高达10 ^5的高品质因数的几个超灵敏和可调谐的Fano类共振。这些共振中的一些在LN内提供了高度受限的电场。这种限制使得电光普克尔斯效应的增强系数高达4 × 10^5，从而加剧了所设计传感器的检测灵敏度。
2020-07-27 physics.optics
A Semiconductor Under Insulator Technology in Indium Phosphide
这封信介绍了半导体下绝缘体（SUI）的InP技术，用于设计条形波导接口的InP光子晶体膜结构。在InP-SUI中的条形波导被支撑在原子层沉积的绝缘体层下，与在绝缘体上支撑的硅中的条形波导相反。当使用与局部光子晶体膜结构接合的InP-SUI条形波导时，与扩展的光子晶体波导膜相比，我们显示出光传输的实质性改善。此外，SUI还为平面膜III-V系统提供了SOI中使用的各种光纤耦合技术，例如亚微米耦合。
2012-10-03 physics.optics
Local thermal resonance control of GaInP photonic crystal membrane cavities using ambient gas cooling
我们使用连续波紫激光器对GaInP光子晶体腔进行了空间相关的调谐。通过激光加热光子晶体膜获得局部调谐。腔共振位移测量不同的泵的位置和两种环境气体：氦和氮。我们发现，膜中诱导的温度分布的宽度在很大程度上取决于环境气体的热导率。对于He气体，预测了2.8 μ m的窄空间宽度的温度分布，并在实验中得到了验证。
2015-05-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Telecommunication-wavelength two-dimensional photonic crystal cavities in a thin single-crystal diamond membrane
我们展示了二维光子晶体腔工作在通信波长的单晶金刚石膜。我们使用高光学质量和薄（~ 300 nm）的金刚石膜，由多晶金刚石框架支撑，实现完全悬浮的二维光子晶体腔与高的理论品质因数~ $8\times10^6$和相对较小的模式体积~2 $(λ/n)^3$。使用电子束光刻和垂直干法蚀刻在膜中制造腔。我们观察到腔谐振在一个宽的波长范围内跨越电信O-和S-波段（1360 nm-1470 nm）的Q因子高达~1800。我们的方法提供了一个新的方向，芯片上的金刚石纳米光子应用在结晶波长范围内。
2021-10-26 physics.app-ph physics.optics
Absorption enhancement in photonic crystal thin films by pseudo disordered perturbations
首先研究了在单一图案膜中引入受控扰动对其吸收的影响，然后基于能带折叠考虑进行了分析。通过引入适当的伪无序扰动来克服优化的单一图案膜的综合吸收，最终证明了这种方法对光伏应用的兴趣。
2014-02-11 physics.optics
Mechanical investigations of free-standing SiN membranes patterned with one-dimensional photonic crystal structures
本文详细研究了不同预应力氮化硅薄膜的一维光子晶体结构和振动特性。通过原子力显微镜扫描确定图案化区域附近的结构的拉伸应力相关的变形，而使用光学干涉测量法测量面外膜振动的共振频率和品质因数。我们表明，这些非侵入性的测量，结合有限元模拟的结果，提供准确的知识，这些纳米结构的薄膜的拉伸应力，弹性模量和密度。所获得的结果在两个方面很有趣：首先，它们表明已经在各种光子学应用中开发的这种高反射薄膜具有高机械质量，这也使它们对光学机械和传感应用具有吸引力。其次，它们代表了一种非破坏性的方法来确定关键的材料参数，可以适用于广泛的脆弱的纳米结构薄膜。
2022-05-19 physics.app-ph physics.optics
Ultralow-power, high-speed programmable Si photonic circuits with InGaAsP membrane
The University of Tokyo（东京大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；Tohoku University（东北大学）
本研究提出基于InGaAsP/Si混合MOS移相器的可编程光子电路，实现超低功耗、高速、高效率调制，并集成到马赫-曾德尔网格中，为大规模可编程光子计算奠定基础。
2026-09-22 physics.optics
Liquid crystal based tailoring of strong coupling in \ch{WS2} metasurfaces: towards reconfigurable quantum photonics
本文提出将 TMDC 嵌入液晶并与 quasi-BIC 耦合，通过外场调控液晶取向实时调制强耦合和 Rabi 劈裂，并以反聚束测量证实可调谐量子发射。
2025-07-25 cond-mat.soft physics.optics
Control of dispersion in photonic crystal waveguides using group symmetry theory
通过耦合线缺陷光子晶体波导中的奇模和偶模来实现色散剪裁。耦合确定从头使用群论分析，而不是通过试验和错误优化的设计参数。通过控制单个几何参数，生成一系列色散曲线。在1.5mm长的波导上进行了实验验证，与理论结果符合得很好。
2012-02-29 physics.optics
Tailoring Properties of Magneto-Optical Photonic Crystals
磁光光子晶体（MOPC）作为法拉第旋转器，可实现45 °旋转，并通过光致发光效应补偿插入损耗，在低维激光器中得到了广泛的应用。在低维传感器中，MOPC充当滤光器以选择性地仅检测某些波长的光。结合光致发光效应，传感器可以被设计成能够检测具有极低强度的信号，因此具有高量子效率。在这项工作中，MOPC与各种铒掺杂剂浓度，作为光致发光中心，在高泵浦功率制度下建模与0.985反转布居，以确定最小的铒浓度和层数为目标45度FR，0.9的透射率和最小的椭圆率在共振波长1531 nm。进一步优化的磁光（MO）性能与微腔内的MOPC的位置进行了研究。一个最佳的多层配置和组合物被确定与减少铒浓度和总厚度相比，以前报道的，而不损害目标MO性能。
2019-07-25 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Benchmarking five numerical simulation techniques for computing resonance wavelengths and quality factors in photonic crystal membrane line defect cavities
本文对两种光子晶体薄膜微腔进行了数值研究，一种是具有相对较低品质因子（$Q$）的短线缺陷腔，另一种是具有较高品质因子（$Q$）的长线缺陷腔。我们使用五个国家的最先进的数值模拟技术来计算腔$Q$因子和谐振波长$λ$的基本腔模式在这两种结构。对于每种方法，系统地改变相关的计算参数，以估计计算不确定度。我们表明，一些方法比其他更适合治疗这些具有挑战性的几何形状。
2018-04-20 physics.comp-ph physics.optics
Fourier synthesis dispersion engineering of photonic crystal microrings for broadband frequency combs
本文提出基于傅里叶合成的光子晶体微环色散工程方法，通过调节单个谐振频率实现任意色散定制，实验展示了多种色散分布并仿真验证了任意频率梳光谱包络定制。
2023-07-11 physics.optics
Diamond membranes: platform for photonic and opto-mechanical applications
Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；Melbourne Center for Nanofabrication（墨尔本纳米制造中心）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）；Vilnius University（维尔纽斯大学）；University of Tartu（塔尔图大学）；Australian Synchrotron（澳大利亚同步辐射加速器）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
研究金刚石膜在光子、量子和光机械设备中的应用，通过红外特性分析和飞秒激光切割展示其在不同波长范围内的吸收特性与干涉模式。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tailoring quantum walks in integrated photonic lattices
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）
本文通过实验比较线性和非线性光子波导阵列，揭示量子行走中非经典性的产生，并展示非周期性阵列设计生成最大纠缠态的潜力。
2025-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Cavity optomechanical bistability with an ultrahigh reflectivity photonic crystal membrane
以亚波长周期图案化的光子晶体（PhC）膜提供了高反射率、低质量和高机械品质因数的独特组合。我们展示了一个PhC膜，我们使用的法布里-珀罗腔的一面镜子与精细度高达$F=35,000(500)$，对应于一个记录高的PhC反射率$R=0.999835(6)$。基本机械频率为426 kHz，是光学线宽的两倍多，使其牢牢地处于解析边带状态。真空中的机械品质因数是$Q=1.1(1)\times 10^6$，这使我们能够实现与${\cal C}_0=6.6\times10^{-3}$一样高的单光子协同性值。我们很容易将光机械双稳看作是腔传输中的滞后现象。当输入功率超过双稳态阈值时，即使存在空气阻尼，动力学反作用也会引起1~MHz以上的强机械振荡。该平台将促进光机、精密传感和光机诱导双稳态应用的发展。
2022-11-18 physics.app-ph physics.optics
Optical Control of Chirality by Ultrafast Symmetry Breaking in Membrane Metasurfaces
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Shubnikov Institute of Crystallography, NRC “Kurchatov Institute”（库尔恰托夫国家研究中心舒比尼科夫晶体学研究所）；School of Physics and Engineering, ITMO University（ITMO大学物理与工程学院）；University of Brescia（布雷西亚大学）；Qingdao Innovation and Development Center, Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学青岛创新发展基地）；Theoretical Physics and Quantum Technologies Department, National University of Science and Technology ‘MISIS’（莫斯科国立科学技术大学“MISIS”理论与量子技术系）
研究通过瞬态对称性破缺实现硅超表面中手性的超快全光控制，利用光子本征态对对称性扰动的敏感性，光激发产生自由载流子打破对称，实现手性可逆调控，为相关技术发展开辟道路。
2026-07-30 physics.optics
Spontaneous emission control of single quantum dots by electromechanical tuning of a photonic crystal cavity
我们演示了嵌入在双膜光子晶体腔中的单个InAs量子点的自发发射率的控制的机电调谐的腔谐振。用静电场控制两个膜之间的分离，我们获得了腔模式与激子线的实时光谱对准，并且我们观察到共振时自发发射率的增强。腔已被调谐超过13 nm，而不转移激子能量。当点与模的耦合效率为92%时，获得了4.5的自发发射增强。
2012-07-12 physics.optics
Phononically shielded photonic-crystal mirror membranes for cavity quantum optomechanics
本文提出一种结合二维光子晶体与声子晶体图案的亚波长氮化硅薄膜镜面，在室温下实现高反射率和高机械品质因子，并演示了光力学边带冷却至毫开尔文温度及光学双稳态，为腔量子光力学和量子基态冷却提供了可行平台。
2022-12-23 physics.optics quant-ph
Acousto-optic modulation of a photonic crystal nanocavity with Lamb waves in microwave K band
集成纳米机电换能器和纳米光子器件可能使新的声光器件达到前所未有的高频率和调制效率。在这里，我们演示了声光调制的光子晶体纳米腔使用兰姆波频率高达19 GHz，达到微波K波段。该器件是在悬浮氮化铝膜中制造的。声波的激发是用周期小至300 nm的叉指换能器实现的。将声波和光波都限制在膜的厚度内导致新器件中的声光调制效率比在先前的表面声波器件中获得的声光调制效率提高。我们的系统展示了一个新的可扩展的光学机械平台，在那里可以探索腔限制的光子和高频旅行声子之间的强声光耦合。
2015-08-07 physics.optics
Generating 10-GHz phonons in nanostructured silicon membrane optomechanical cavity
硅纳米光子波导中光子和声子的灵活控制是通信、传感和量子技术中新兴应用的关键特征。强声子漏向二氧化硅下包层阻碍了绝缘体上硅的光机械相互作用。通过完全或部分去除二氧化硅下包层以形成基座或硅膜波导，已经规避了这种限制。显著的光机械相互作用已被证明在硅中使用基座条，膜肋，和光子/声子晶体膜波导。尽管如此，机械频率仍限于1-5 GHz范围。在这里，我们利用周期性纳米结构的硅薄膜光栅的形状GHz的声子模式和近红外光子模式，同时实现机械频率（10 GHz）和强的光子-声子重叠（61.5%）。基于这一概念，我们实验证明了一个一维光机械微谐振器的高机械频率为10 GHz和品质因数为1000。这些结果是在室温和环境条件下获得的，腔内光功率低于1 mW，说明所提出的方法能够实现机械模式的有效光学驱动。
2021-03-26 physics.optics
Tailoring the band structure of plexcitonic crystals by strong coupling
过渡金属二硫属化物具有激子主导的光学行为，是在可见光范围和环境条件下实现强光-物质相互作用的有前途的材料。当这些材料与金属组合时，由于在界面处的混合金属-TMDC结构中形成多激子，金属中的等离子体激元的能量限制能力低于衍射极限，允许进一步增强和定制光-物质相互作用。在此，我们证明了等离子体激元晶体中的准传播等离子体激元与WSe 2中的激子之间的耦合，提供了用于定制等离子体激元晶体结构的能带结构的多振荡器操场，并导致出现平坦带。阴极射线发光光谱和角度分辨测量结合数值计算的光子能带结构确认强激子-等离子体激元耦合，导致显着的变化，在带图的混合晶格和能力，通过强耦合定制的带图。这里研究的混合plexcitonic晶体结构维持光波具有非常低的群速度。这些结果可用于设计基于强耦合效应的可调谐慢光结构，并为普激子拓扑光子结构的实现铺平了道路。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall 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
Tailoring the Chirality of Microlaser with Topological Structured Chiral Droplets
手性激光辐射的产生为现代光子学应用和手性光-物质相互作用的研究提供了有希望的机会。尽管近年来已经取得了很大的进展，但在微腔中直接产生手征性可控的手征激光仍然是一个挑战。本文报道了一种利用拓扑结构手性液晶液滴控制回音壁模式有机微激光器发射手性的方法。研究结果表明，微滴中的拓扑变换可以诱导不同的光学手征强度和激光偏振特性。特别是，旋光功率的作用也被调查下的线性和圆偏振激发，其中一个巨大的激光强度之间的差异左/右圆偏振激发被揭示。理论分析和模拟进行了支持的重要发现。该研究为微腔中手性激光发射的调控提供了一种简便的方法，对拓扑控制光子学、手性光学器件和手性分子检测具有重要的启示。
2020-08-18 cond-mat.soft physics.optics
Tailoring anisotropic absorption in borophene-based structure via critical coupling
具有原子尺度厚度和独特光学性质的二维材料的研究已成为光子学和电子学的前沿。硼氢化物是一种新型的二维纳米材料，为纳米材料和器件提供了一种新的构建单元。我们提出了一个简单的基于硼苯的吸收结构，以提高光硼苯的相互作用，通过临界耦合在可见波长。所提出的结构由沉积在光子晶体平板上的硼化物单层组成，该平板背衬有金属镜。数值模拟和理论分析表明，通过临界耦合机制和引导共振，该结构的光吸收可以显著增强，最高可达99.80%，并且由于硼化物的强各向异性，该结构表现出偏振相关的吸收行为。通过改变载流子浓度、硼化物寿命、空气孔半径、入射角和偏振角等参数，研究了吸收行为的可调谐性。该吸收结构为在可见光区灵活、有效地控制光-硼相互作用提供了新的途径，为未来基于硼苯的电子和光子器件的发展展示了良好的前景。
2021-04-07 physics.app-ph physics.optics
Omnidirectional photonic chiral flatband in nonlocal membrane metasurfaces
Hefei University of Technology（合肥工业大学）；Nanchang University（南昌大学）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
通过弱耦合紧束缚模型在非局域硅膜超表面中实现全向平带共振，并通过打破空气孔镜面对称性赋予其手性，获得高Q因子和圆二色性，驱动高效三次谐波产生和手性上转换成像。
2026-06-15 physics.optics
Finite-Size Effect Induced Spatial-Spectral Mode Splitting in Membrane Metasurfaces
National Institute for Materials Science (NIMS)（物质材料研究机构）；The University of Tokyo（东京大学）
通过截断三角晶格氮化硅膜超表面为有限方形腔，打破平移对称性并提升模式简并，实现光学模式分裂为离散腔包络子模式，其中角局域子模式因多极远场相消干涉具有最高Q因子，为纳米尺度光-物质相互作用的空间-光谱精确调控提供策略。
2026-07-02 physics.optics
Experimental Probing of Photonic Density of States in Hyperbolic Metamaterial
在具有双曲色散的超材料（氧化铝膜中的银纳米线阵列）中，我们观察到沉积在超材料表面上的染料的发射寿命减少了六倍。这是早期预测的双曲型超材料中光子态高密度的证据。
2009-12-09 physics.optics
A Diamond-Photonics Platform Based on Silicon-Vacancy Centers in a Single Crystal Diamond Membrane and a Fiber-Cavity
我们实现了一个潜在的平台，一个有效的自旋光子接口，即带负电荷的硅空位中心的金刚石膜耦合到一个完全可调谐的，基于光纤的，光学谐振器的模式。我们证明，引入薄（$\sim 200 \, \text{nm}$），单晶金刚石膜的谐振腔的模式不会改变腔的属性，这是一个有效的自旋光子接口的关键点之一。特别是，我们观察到恒定的高精细度值高达$3000$和线性分散在膜的存在下。我们观察到了增强因子为$\sim 1.9$的SiV $^{-}$中心系综的腔耦合荧光。此外，从我们的调查中，我们提取的合奏吸收和外推的吸收截面$(2.9 \, \pm \, 2) \, \cdot \, 10^{-12} \, \text{cm}^{2}$为一个单一的SiV $^{-}$中心，比以前报道的高得多。
2019-03-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Large-Area Photonic Membranes Achieving Uniform and Strong Enhancement of Photoluminescence and Second-Harmonic Generation in Monolayer WSe2
本文提出一种大面积自支撑膜光子平台，利用准连续体束缚态在单层WSe2中实现光致发光和二次谐波产生的均匀强增强（分别达1158倍和378倍），并支持晶圆级结构表征与非线性耦合研究。
2025-08-05 physics.app-ph physics.optics
Topological charge engineering in lasing bound states in continuum
最近，在各种无源光子晶体中的连续光学束缚态已经被识别，并且已经报道了结合有光学增益的类似结构表现出激光。然而，没有明确的控制类型的激光BIC已报告。在这项工作中，我们利用所有四个基本BIC的最低能量的伽玛点的正方形光子晶体晶格。我们确定相关的拓扑电荷从实验获得的色散，有限元方法模拟，以及从球形分解方法的基础上的微观极化电流在光子晶体平面。通过调整光子晶体板的周期性和孔直径，我们选择性地将四个BIC共振中的每一个带到波长范围，其中与光子晶体覆盖的荧光IR 702分子为激光发射的开始提供足够的增益。我们实验分析了所有四个观察到的激光BIC成像的远场偏振涡旋和相关的拓扑电荷。结果与传输结果以及在没有增益的情况下的仿真结果非常一致。最后，我们实验提出了一种情况下，激光信号揭示了共存的两个BIC与相反的拓扑电荷，导致在一个独特的偏振模式。我们相信，我们的研究结果使剪裁的属性，如极化绕组和拓扑电荷的BIC，通过先验设计，从而铺平了道路，更普遍地利用其吸引人的属性。
2020-12-31 physics.optics
Neutral Helium Atom Diffraction from a Micron Scale Periodic Structure: Photonic Crystal Membrane Characterization
由超音速膨胀产生的中性氦束的表面散射是在原子尺度上测量表面的结构和动力学性质的既定技术。氦束也被用于夫琅和费和菲涅耳衍射实验。由于原子束的波长通常为0.1 nm或更短，因此，迄今为止，夫琅禾费衍射实验中的透射仅限于周期（节距）高达200 nm的光栅结构。然而，较大的周期对于若干应用是有意义的，例如对于光子晶体膜结构的表征，其中周期通常在微米/高亚微米范围内。在这里，我们提出了氦原子衍射测量的光子晶体膜结构的二维正方形晶格的100 × 100圆孔。标称周期为490 nm，孔半径为100 nm。据我们所知，这是迄今为止用氦衍射测量的最大周期。氦衍射测量解释使用基于氦束特性的模型。它演示了如何成功地提取值从实验数据的平均周期的光栅，孔径和虚拟源的宽度用于模拟氦束。
2017-02-14 physics.class-ph physics.optics quant-ph
Processing of Photonic Crystal Nanocavity for Quantum Information in Diamond
在金刚石中实现光子晶体（PC）对于整个基于金刚石荧光中心的自旋电子学领域具有重要意义。由于这种材料的极端化学和机械性能，钻石的加工步骤与通常使用的不同。目前的工作总结了在钻石PC的实现的艺术状态。它是基于创建一个独立的金刚石膜，所需的纳米尺寸的图案是通过使用聚焦离子束（FIB）铣削。通过模拟预测了面向加工的最佳结构参数。铣削策略，形成金刚石膜的方法，在FIB和光学特性的限制介电材料的操作配方进行了讨论，结合他们的影响PC腔设计。由此产生的结构，其特征在于通过共焦光致发光。
2010-12-29 physics.optics
Photonic crystal nanofiber using an external grating
我们将光学晶体与奈米光栅以可逆方式结合，以实现一光子晶体光栅元件。使用时域有限差分法，我们设计的系统最小的光损耗，同时定制的谐振波长和带宽的设备。实验上，我们证明了组合系统显示出很强的光子阻带与数值预测。所得到的器件可以用于实现在近表面附近的强光-物质耦合。
2013-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Thermal analysis of GaN-based photonic membranes for optoelectronics
Universität Bremen（不来梅大学）；MAPEX Center for Materials and Processes, Universität Bremen（不来梅大学材料过程MAPEX中心）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；MIT-IBM Watson AI Lab, IBM Research（麻省理工学院-IBM沃森人工智能实验室，IBM研究部）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本研究通过结合双激光拉曼热计量与光致发光测量，实现了对氮化镓基光子膜的非侵入式热导率分析，揭示了其在低温下的热特性。
2024-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Photonic devices fabricated from (111) oriented single crystal diamond
金刚石是追求集成量子光子技术的首选材料。到目前为止，大多数由金刚石制成的光子器件都是由（100）取向的晶体制成的。在这项工作中，我们展示了一种从（111）取向金刚石制造光学活性膜的方法。我们使用剥离技术产生膜，然后在硅的存在下化学气相沉积金刚石，以产生均匀的硅空位色心，其发射性能优于（100）取向的金刚石。我们进一步使用金刚石膜来制造高品质的微型谐振器，其品质因数超过~ 3000。在时域有限差分计算的支持下，我们讨论了（111）取向结构作为量子纳米光子器件构建模块的优势。
2019-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Gallium Phosphide Photonic Crystal Nanocavities in the Visible
在高折射率（n>3.2）磷化镓薄膜中制备了可见光波段的光子晶体纳米腔。通过交叉偏振反射率测量对腔体进行探测，结果表明，在室温下，腔体在波长低至645 nm处发生共振，对于体积为0.7（λ/n）^[3]的模，其品质因数在500 ~ 1700之间。这些结构可用于可见光中的亚微米级光电子器件，以及用于耦合到具有可见光中的共振的新型发射器，诸如氮空位中心以及生物和有机分子。
2008-07-16 physics.optics
Thermal release tape-assisted semiconductor membrane transfer process for hybrid photonic devices embedding quantum emitters
能够组合不同的材料允许利用在单一材料系统中无法发现或利用的不同性质和设备工程。在量子纳米光子学中，人们可能希望通过例如组合III-V族半导体中可用的有效经典和量子光发射、硅基材料中可获得的低损耗光传播、碳酸锂和宽带反射器的快速电光特性和/或用于局部电场应用或发射体的电注入的掩埋金属接触来增加器件功能。我们提出了一种转移印刷技术的基础上去除阵列的独立膜和它们的沉积到主机材料上使用热释放胶带辅助过程。这种方法是通用的，因为它对转移的材料和宿主材料施加了有限的限制。特别地，我们将190 nm厚的GaAs膜转移到金衬底上，所述GaAs膜具有高达约260 $μ$ m × 80 $μ$ m的尺寸，含有InAs量子点。我们表明，与微柱的蚀刻相结合的背反射器的存在显著增加了量子光的提取效率，从单个量子点线达到光子通量，超过每秒8 × 10 $^5$光子，这比在同一芯片上从柱外部的发射器测量的最高计数率高四倍。考虑到该方法的多功能性和容易性，该技术开辟了实现混合量子和纳米光子器件的途径，该混合量子和纳米光子器件可以组合几乎任何可以被底切的材料以实现自立式膜，然后将自立式膜转移到任何主衬底上，而没有特定的兼容性问题和/或要求。
2022-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Multiresonant Membrane Metasurfaces for Multifunctional Fingerprint Recognition and Real-time Biochemical Tracking
Central South University（中南大学）；University of Southampton（南安普顿大学）；Yunnan Normal University（云南师范大学）；Tianjin University（天津大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）
本文提出多共振膜元超表面，实现单像素内静态分子指纹识别与动态反应监测，展示无标记检测和实时追踪能力。
2026-04-30 physics.optics
Momentum controlled optical pulse amplification in photonic time crystals
我们发现，通过操纵的动量（k）的传播光脉冲，强度可以控制和高度增强的线性二元光子时间晶体（PTC）系统。配备有位于PTC的带隙内的k的光脉冲被放大，并且产生在相反方向上移动的具有相等强度增长的反射和透射脉冲。我们预测和量化的传输和反射脉冲的放大量，并显示放大实现最大值的中心的k-间隙伴随着较弱的增长强度的边缘。在这样的系统中，对于不同的k带隙范围，光脉冲强度的最大增长达到不同的值。这种对传播脉冲放大的精确控制可以通过定制脉冲的波矢量来专门利用，并为未来非常规有源光子器件中的光操纵开辟了一个独特的平台。
2023-01-23 physics.optics
Observations of Spontaneous Raman Scattering in Silicon Slow-light Photonic Crystal Waveguides
报道了硅光子晶体波导中自发喇曼散射的观测结果。报道了在六角晶格光子晶体硅薄膜中的单线缺陷波导中，连续波测量斯托克斯辐射的波长和功率依赖性。通过利用类TM模的布拉格间隙边缘色散进行泵浦增强和类TE基模的斯托克斯增强，观察到斯托克斯辐射在慢群速度区域增加了5倍。结果表明，硅光子晶体慢光波导器件中存在明显的非线性增强效应。
2008-07-22 physics.optics
Absorption control in pseudodisordered photonic-crystal thin film
从理论和数值上研究了二维光子晶体图形化薄膜中引入的各种微扰对其积分吸收的影响。负责观察到的增强吸收的两种现象被确定：模式的光谱密度的增加，由于在倒易晶格中的折叠机制，以及更好地耦合的模式与入射光。通过引入适当的赝无序模式，我们表明，这两种效果可以利用，以克服集成的吸收获得一个优化的和单一的图案的光子晶体的晶胞。
2013-11-22 physics.optics
