Far-field Imaging beyond the Diffraction Limit Using a Single Radar
在各种成像应用中，超过衍射极限的远场成像是一个长期追求的目标，这通常需要天线阵列或机械扫描。在这里，我们提出了一种替代和新颖的概念，这个具有挑战性的问题：一个单一的雷达系统组成的时空谐振孔径天线（称为奴隶天线）和宽带喇叭天线（称为主天线）。我们从理论上证明了这种谐振孔径天线负责将部分倏逝波转换为传播波，并将它们传递到远场。我们还证明了所提出的亚波长成像策略有三个基本要求：强时空色散孔径，近场耦合，和时间（或宽带）照明。这种单雷达成像的概念提供了独特的能力，当物体被宽带电磁波照射时产生实时数据，这显著地提升了诸如近场扫描、机械扫描或天线阵列的苛刻要求。我们期望这种成像方法将在微波、太赫兹、光学和超声领域的超分辨率成像中取得突破。
2014-06-09 physics.optics
Control of Orbital Angular Momentum Regimen by Modulated Metasurface Leaky-Wave Antennas
在本文中，我们提出了调制超颖表面漏波天线（MMLWA）的设计过程中产生的涡旋光束的同轴叠加与几个轨道角动量（OAM）状态。基于平面光学（FO）技术和孔径场估计（AFE）方法，提出了一个分析框架，以促进实施MMLWA产生多个拓扑电荷的OAM方案。此外，使用的频谱分析，这已来自所提出的模型，我们已经表明，孔径形状的对称性可以影响模式的纯度。此外，完美对称的圆形形状被引入作为高纯度涡流产生的理想选择。这种具有嵌入式双馈的单孔径天线可以是更复杂的涡旋波束发生器（诸如螺旋相位板和圆形天线阵列）的适当替代方案。
2021-10-23 physics.app-ph physics.optics
Optical Nano-antennas
本报告关注各种形式的光学纳米天线，如金属纳米棒，十字形纳米颗粒和孔径，周期性元表面，如孔阵列和靶心结构。介绍了它们在波分复用/解复用、整形辐射图案和透射光的偏振态、基于折射率的传感、增强邻近量子发射体的辐射衰减速率等方面的应用以及实现这些效应的新方法。
2020-03-12 physics.optics
Optical Phase Imaging Using Synthetic Aperture Illumination and Phase Retrieval
我们使用相位恢复来实现合成孔径成像。与数字全息相比，该技术更简单，更便宜，更稳定。
2016-09-05 physics.optics
The optical near-field of an aperture tip
我们使用荧光纳米球作为标量检测器的电场强度，以探测近场的孔径型近场扫描光学显微镜（NSOM）中使用的光学尖端。令人惊讶的是，如果球体直径小于孔径直径，则记录的荧光图像显示出两个强度波瓣，正如仅在像单分子的矢量检测器的情况下所预期的那样。我们提出了一个简单但现实的，分析模型的电场所产生的光发射的NSOM尖端，这是定量协议的实验数据。
2007-01-03 physics.optics
Synthetic aperture laser optical feedback imaging using a translational scanning with galvanometric mirrors
在本文中，我们提出了一个实验装置的基础上，激光光学反馈成像（LOFI）和合成孔径（SA）与平移扫描的检流镜的目的，使深和解决通过散射介质的图像。我们提供了真实的二维光学合成孔径图像的一个固定的散射目标与一个移动的孔径和各向同性的分辨率。我们从理论和实验上证明，我们可以保持显微镜的分辨率超出工作距离。一个光度平衡，我们表明，参与最终图像的光子数量减少与重建距离的平方。LOFI的高灵敏度部分补偿了这种退化。
2012-07-23 physics.optics
Ultrahigh Interference Spatial Compression of Light Inside the Subwavelength Aperture of a Near-Field Optical Probe
从理论上研究了近场光学显微镜亚波长部分光模干涉和相互作用的空间效应。发现模式干涉可以导致在直径为100 nm的探针输出孔径内的25 nm的横向尺寸内的光（在自由空间中λ = 500 nm）的更高的空间压缩。结果表明，近场光学显微镜技术的空间分辨率提高的可能性。
2005-09-22 physics.optics
Mode-matching for Optical Antennas
在设计良好的光学天线的存在下，点偶极子的发射率可以大大增加。然而，光学天线设计主要基于射频规则，忽略了例如~欧姆损耗和不可忽略的场穿透金属在光频率。在这里，我们结合互易性和坡印廷定理推导出一套光频天线设计规则，用于对单量子发射器驱动的光学天线进行基准测试和优化性能。基于这些发现，提出了一种新的等离子体谐振腔天线设计，与参考双线天线相比，表现出显著改善的性能。我们的工作将是有用的高性能光学天线和纳米谐振器的设计，从量子光学天线增强单发射光谱和传感的各种应用。
2016-11-16 physics.optics
Phase sensitive detection of dipole radiation in a fiber-based high numerical aperture optical system
本文从理论上研究了探测器对\textit{field amplitude}敏感的高数值孔径光学系统中偶极辐射的探测问题。特别地，我们将相敏检测器建模为单模圆柱形光纤。我们发现，偶极辐射的收集效率的最大值并不符合光收集仪器的最佳分辨率。计算结果对于分析光纤共焦显微镜在单分子和/或量子点的荧光和光谱研究中的性能具有重要意义。
2006-09-20 physics.optics
The Airy fibre: an optical fibre that guides light diffracted by a circular aperture
我们设计并制作了一种光导纤维，它的导模之一是近似的艾里斑图。在1550 nm波长处，光纤的衰减为11.0 dB/km，光纤的模式与理想的无限远艾里模式的匹配率为93.7%，远场近似于礼帽光束。该引导机制与光子带隙引导具有很强的相似性。
2016-01-15 physics.optics
An effective cavity resonance model for enhanced optical transmission through arrays of subwavelength apertures in metal films
我们提出了一种新的理论方法来模拟通过穿透金属薄膜的亚波长孔径传输的谐振特性。我们表明，腔模理论适用于一个有效的谐振腔，其尺寸是由孔径的几何形状和相关的衍射波的倏逝波衰减长度。该方法提出了周期性孔径阵列中透射增强的具体物理机制，即是局域在金属表面近场的倏逝散射光耦合到孔径中。此外，它分析预测在增强传输的峰值的频率，峰值的品质因数，并解释它们的依赖于在很宽的几何形状范围内的孔半径，周期性和膜厚度的变化。该模型与模拟结果和现有结果具有很强的相关性，具有很高的准确性。
2013-10-22 physics.optics
Sensitivity of synthetic aperture laser optical feedback imaging
在本文中，我们比较了两种成像配置都基于激光光学反馈成像（LOFI）的灵敏度。第一种是直接成像，它使用传统的光学聚焦在目标上，第二种是由合成孔径（SA）激光，它使用数字聚焦。我们表明，SA配置允许获得良好的分辨率与高的工作距离，SA图像的缺点是，它有一个更差的光度平衡相比，传统的显微镜。LOFI的重要灵敏度部分弥补了这一缺陷。SA的另一个兴趣依赖于在单个x-y扫描中获得3D信息的能力。
2012-06-20 physics.optics
Enhanced THz extinction of single plasmonic antennas with conically tapered waveguides
我们通过实验证明了由两个具有三角形形状和面对顶点的n掺杂Si单体形成的单个等离子体领结天线对太赫兹辐射的共振消光。该演示是通过将天线放置在锥形波导的输出孔径处来实现的，这将天线位置处的入射太赫兹场的强度增强了10倍。波导还抑制了背景辐射，否则该背景辐射被传输而不被天线散射。支持局部表面等离子体激元的蝴蝶结天线具有相关性，因为它们能够共振增强分隔两个三角形元件的间隙处的场强。该间隙具有亚波长尺寸，这允许太赫兹辐射的浓度超过衍射极限。蝴蝶结等离子体天线和锥形波导的组合可以用作放置在间隙中的单个纳米结构的远场THz时域光谱的平台。
2012-08-20 physics.optics
A Robust Coherent Single-Photon Interface for Moderate- NA Optics Based on SiV Center in Nanodiamonds and a Plasmonic Bullseye Antenna
单光子的相干交换是应用量子光学的核心。金刚石中带负电荷的硅空位中心是最有希望获得相干单光子的来源之一。它的大德拜-沃勒因子、短寿命和非凡的光谱稳定性在固态单光子源领域是独一无二的。然而，个别中心的激发和检测需要高数值孔径的光学器件，再加上对低温的需要，使实验实现的技术开销。在这里，我们研究了一种基于纳米金刚石中的硅空位中心和金属靶心天线的混合量子光子学平台，以实现相干单光子界面，该界面可以有效地操作到低数值孔径光学器件，具有固有的抗失调性。
2021-02-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Limitations of synthetic aperture laser optical feedback imaging
本文研究了合成孔径（SA）成像系统中幅相噪声的来源及其对激光光学反馈成像（LOFI）的影响。振幅噪声相当于光子噪声，是一种加性噪声，可以通过增加全局测量时间来降低。相位噪声可以分为三个家庭：随机，正弦和漂移相位噪声，我们表明，它作为一个乘性噪声。我们解释了如何通过过采样或根据其类型进行多次测量来降低相位噪声。这项工作可以很容易地扩展到所有SA系统（雷达，激光或太赫兹），特别是当原始全息图逐点采集。
2012-12-17 physics.optics
Coupling of optical far-fields into aperture-less plasmonic nanofibre tips
本文报道了表面等离子体激元的激发金涂层纳米纤维尖端的侧面照明与激光束和耦合的表面等离子体激元的光纤。测量结果表明耦合效率对入射角有很强的依赖性，最大耦合效率约为百分之几。此外，光纤针尖被用作扫描探针装置，用于测量聚焦激光束的束腰。这项工作的动机是在冷原子的量子光学实验中使用这种等离子体纳米纤维尖端。
2013-08-07 physics.optics
Image formation properties and inverse imaging problem in aperture based scanning near field optical microscopy
基于孔径的扫描近场光学显微镜是在纳米尺度上研究光和理解光子纳米结构光学功能的重要仪器。一般来说，检测到的图像受到光的横向电场分量和磁场分量两者的影响。各个场分量的区分是具有挑战性的，因为在偏振分辨测量的情况下，这四个场分量包含在两个信号中。在这里，我们开发了一种方法来解决逆成像问题，并检索的矢量场分量的偏振和相位分辨测量。我们的方法依赖于基于孔径的扫描近场光学显微镜的图像形成过程的讨论。在此基础上，我们也能够解释如何检测到的图像内的电场和磁场分量的相对贡献取决于探头的几何形状，其材料成分，和照明波长。这允许设计对光的电场或磁场分量主要敏感的探针。
2016-01-07 physics.optics
The extraordinary radiation pattern of an optical rod antenna
我们研究了一个光学棒天线的辐射方向图，发现它有许多特点相比，其传统的无线电波等效。在定义了一个参数Λ = λeff /λ（杆状天线的有效波长与入射波长的比值）后，我们发现Λ对辐射方向图有很大的影响。即使具有更高谐振阶的辐射图案也没有旁瓣并且导致更尖锐的方向性，这在改善光学天线的方向性方面提供了新的设计灵活性。
2010-07-14 physics.optics
Optical Leaky-Wave Antenna Integrated in Ring Resonator
设计了一种光频漏波天线，并与1550 nm波长的环形谐振腔集成。漏波是利用集成介质波导中的周期性扰动产生的，该扰动激发空间谐波。该天线由半导体波纹介质波导组成，与CMOS工艺兼容。我们表明，集成的漏波天线在一个光学环形谐振器，是由定向耦合器馈入，我们可以提高电子控制的辐射，通过载流子注入到半导体波纹。
2014-01-29 physics.optics
Tailored optical potentials for Cs atoms above waveguides with focusing dielectric nano-antenna
利用全电介质纳米天线调谐近场提供了一种很有前途的捕获原子的方法，它可以实现强的单原子/光子耦合。在这里，我们报告的光学捕获的概念，其中硅纳米天线产生的芯片级配置的原子的捕获潜力的模拟结果。使用反向传播的入射场，双色失谐的原子铯D-线，我们数值研究纳米天线的几何形状上的光学势的依赖性。我们调整近场的潜在景观，通过调整使用环形纳米天线，配置，使超冷Cs原子的捕获的波导的倏逝场。
2020-05-03 physics.optics
Fiber-integrated single photon source of high efficiency based on a concept of ultra-broadband optical horn antenna
我们从理论上证明了光纤集成的单光子源前所未有的效率。这种光纤单光子源是通过一种新概念的超宽带光学天线将单量子发射器光学耦合到单模光纤上来实现的。这种光学天线的概念是众所周知的低频喇叭天线的光频率的换位的结果。光学喇叭天线在这里被示出为能够将辐射从发射器引导向光纤，并且有效地使光子发射与光纤模式相位匹配。数值结果表明，光学喇叭天线可以漏斗高达85%的辐射从一个偶极源内的发射锥半角小至7度（天线方向性300）。它还表明，50%的发射功率从偶极源可以收集和耦合到SMF-28光纤模式的光谱范围大于1000 nm，最大能量转移达到70%。这种方法是非常有前途的工程全光纤“按需”单光子源的电信，量子光学和传感。
2016-03-31 physics.optics
Absorption by an optical dipole antenna in a structured environment
我们计算了结构化环境中光偶极纳米天线的广义吸收和消光截面。该表达式明确显示了辐射反应和局域态密度对天线的本征吸收特性的影响。对环境进行工程设计可以允许修改谐振天线的总体吸收以及频率和线宽。相反，偶极天线可以用来探测光子环境，其方式与量子发射器类似。
2012-03-16 physics.optics
Wide-spectrum optical synthetic aperture imaging via spatial intensity interferometry
使用越来越大的孔径和越来越短的波长来实现高分辨率成像。光学孔径合成是天文学中一种重要的高分辨率成像技术。传统的长基线振幅干涉测量易受不可控制的相位起伏的影响，并且技术难度随着波长的减小而迅速增加。受HBT实验启发的强度干涉测量法基本上对相位波动不敏感，但具有窄光谱带宽，这导致缺乏检测灵敏度。在这项研究中，我们提出了基于空间强度干涉的光学合成孔径成像。这不仅在Single Shot中实现了衍射受限的光学孔径合成，而且能够实现具有宽光谱带宽的成像。该方法对子孔径之间的光程差不敏感。仿真和实验表明，在光谱宽度为100 $nm$的可见光中，子孔径间最大光程差达到$69.36λ$，通过空间强度干涉实现了光学孔径合成衍射极限成像。该技术有望为光学波长下超长基线的光学孔径合成提供解决方案。
2022-12-02 astro-ph.IM physics.optics
Single-Frequency Microwave Imaging with Dynamic Metasurface Apertures
传统的微波成像方案，使相干源和检测器的无处不在，传统上依赖于频率带宽来检索范围信息，同时使用机械或电子波束转向，以获得跨范围的信息。当扩展到需要超宽带宽的大规模系统时，这种方法导致复杂且昂贵的硬件。依赖带宽可能会在色散对象的校准、对准和成像中造成困难。我们提出了一种替代方法，使用一个电大的，动态可重构的，超表面天线，产生空间上不同的辐射模式作为调谐状态的函数。超材料表面天线包括馈送超材料辐射器阵列的波导，超材料辐射器阵列的每个属性可以通过向集成到元件中的二极管施加电压来修改。通过部署两个这样的孔径，一个作为发射机和一个作为接收机，我们实现了足够的空间分集，以减轻对频率带宽的依赖，并获得范围和跨范围的信息，使用在一个单一的频率测量。我们证明了该方法的实验，使用一维动态元表面孔径和重建各种二维场景（范围和交叉范围）。此外，我们修改了传统的微波成像技术-距离迁移算法-兼容这样的配置，从而在成像系统，是快速和简单的软件和硬件。本文提出的成像方案在射频成像中具有广泛的应用，包括安全检查、穿墙成像、生物医学诊断和合成孔径雷达。
2017-08-07 physics.class-ph physics.optics
Spatial Resolution of Near-Field Scanning Optical Microscopy with Sub-wavelength Aperture
采用时域有限差分法（FDTD）求解亚波长孔径近场显微术的三维麦克斯韦方程。通过计算机模拟再现了实验结果，获得了意想不到的高空间分辨率。
1999-11-02 physics.comp-ph physics.ins-det physics.optics
Multi-Aperture PPG with MAPIS: Spatial Optical and Temporal Coherence Fields
本研究通过MAPIS多孔径PPG揭示了光学强度、搏动敏感性与波形相干性的空间关系，为理解光子路径机制奠定基础。
2026-09-29 cs.CV physics.optics
Optical antennas as nanoscale resonators
纳米技术的最新进展使我们能够制造亚波长结构，其功能为天线，用于改善光能与纳米级物质的交换。我们描述了光学天线的主要特点，以提高量子发射器和审查的设计，增加了自发发射率的数量级从紫外线到近红外光谱范围。为了进一步探索光学天线如何导致前所未有的光-物质相互作用机制，我们绘制了金属纳米颗粒，无线电波天线和光学谐振器之间的关系。我们的分析指出了光学天线如何发挥纳米级谐振器的作用，以及这些天线如何为最先进的微腔提供独特的机会。
2011-11-05 physics.optics quant-ph
Optical antennas driven by quantum tunneling: a key issues review
类似于无线电和微波天线，光学纳米天线是接收和发射光频率辐射的设备。直到最近，电驱动光学天线的实现是纳米光子学中的一个突出挑战。在这篇综述中，我们讨论和分析最近的报告中，量子隧穿，特别是非弹性电子隧穿，是利用作为一种手段，将电能转化为光子，介导的光学天线。为了帮助这种分析，我们介绍了光学天线和非弹性电子隧穿的基本原理。我们的讨论侧重于该领域的最新进展以及未来的方向和机会。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optimal design of small aperture optical terminals for free-space links
本文针对公里级地面自由空间激光链路，提出带快速倾斜镜辅助单模光纤耦合的小口径光学终端通用设计，并结合湍流建模与仿真优化关键参数。
2024-07-04 physics.ins-det physics.optics
Phase-shifting technique for improving the imaging capacity of sparse-aperture optical interferometers
在本文中，我们描述了一个多孔径干涉仪的原理，使用相移技术，并适用于快速，快照成像的天体物理对象在极端的角分辨率通过傅立叶反演。所提出的设计的几个优点突出，其中包括辐射效率，领域的Fizeau干涉仪，和一个初步的校准程序，允许表征仪器误差。对于大的望远镜数量，所提出的设计也导致在相当大的简化的光学和机械设计。数值模拟表明，仅使用传统光学组件或新兴技术，就可以将数百台望远镜耦合到单个4K x 4K探测器阵列上。
2011-06-24 astro-ph.IM physics.optics
Piston sensing for sparse aperture systems via all-optical diffractive neural network
针对稀疏孔径成像中的实时活塞校正问题，提出基于光学衍射神经网络的活塞感知方法，通过可探测强度直接将光场复振幅转换为活塞值，无需成像采集与电学处理，仿真显示其在单色光和宽带光下均具高精度，极大提升了实时性能。
2023-06-29 eess.IV physics.optics
Evolutionary optimization of optical antennas
迄今为止，纳米天线的设计主要受到射频技术的启发。然而，材料特性和实验设置需要重新考虑在光学频率，这就需要替代的最佳天线设计。在这里，一个棋盘式的，最初随机阵列的黄金立方体进行进化优化。为了说明该方法的力量，我们证明，通过优化近场强度增强的进化算法找到一个新的天线几何形状，基本上是一个分裂环/双线天线的混合体，它超越了迄今为止的常规间隙天线的性能，通过转移到光学制度的n=1分裂环谐振。
2012-08-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electromechanically Tunable Suspended Optical Nano-antenna
将机械自由度与等离子体共振耦合在光机械、传感和有源等离子体中具有潜在的应用。在这里，我们展示了一个悬浮的两线等离子体纳米天线作为一个纳米静电计。天线导线通过细导线被支撑和电连接，而不干扰天线谐振。当施加电压时，在两个天线导线上感应相等的电荷。由此产生的排斥库仑力和恢复弹性弯曲力之间的平衡使我们能够精确地控制间隙的大小。因此，悬浮光学纳米天线（SONA）的谐振波长和场增强可以可逆地调谐。我们的实验突出了实现大带宽光纳机电系统（NEMS）的潜力。
2016-01-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Design of Compact and Efficient Silicon Photonic Micro Antennas with Perfectly Vertical Emission
紧凑高效的光学天线是许多应用的基础组件，包括高密度光纤芯片耦合和光学相控阵。在这里，我们提出了基于光栅的微天线的设计与完美的垂直发射在300纳米绝缘体上硅平台。我们利用结合伴随优化和机器学习降维的方法来有效地映射天线的多参数设计空间，分析大量相关的性能指标，进行所需的多目标优化，并发现高性能设计。采用一步切趾光栅，在3.6 μ m长的天线上实现了近92%的垂直向上衍射效率。当与超高数值孔径光纤耦合时，天线的耦合效率超过81%（-0.9 dB），1 dB带宽接近158 nm。由完全垂直天线产生的反射在以λ = 1550 nm为中心的200 nm带宽上小于-20 dB。
2020-08-07 physics.app-ph physics.optics
A simple and effective method for the analytic description of important optical beams, when truncated by finite apertures
本文提出了一种简单有效的方法，它基于贝塞尔-高斯光束的适当叠加，在菲涅耳区能够以解析形式描述贝塞尔光束、平面波、高斯光束、贝塞尔-高斯光束等重要波在被有限孔径截断时的三维演化。我们的数学方法的副产品之一是，人们可以在几秒钟或几分钟内得到高精度的结果，而这些结果通常需要相当长的数值模拟时间。该方法适用于电磁学（光学，微波等），以及声学。OCIS代码：（999.9999）无衍射波;（260.1960）衍射理论;（070.7545）波的传播;（070.0070）傅立叶光学和信号处理;（200.0200）光学计算;（050.1120）光学仪器;（070.1060）声光信号处理;（280.0280）遥感和传感器;（050.1755）计算电磁方法。
2012-03-03 physics.comp-ph physics.optics
Fluorescence enhancement factors on optical antennas: enlarging the experimental values without changing the antenna design
等离子体天线为控制量子物体的发射提供了有希望的机会。因此，荧光增强因子被广泛用作实际天线实现的品质因数。然而，荧光增强因子不是天线的固有特性。它主要取决于几个参数，其中一些经常被忽视。在这篇文章中，我探讨了收集效率，发射极的量子产率和激发强度的影响。这些参数设置不当可能会显著改变增强值，导致潜在的误解。通过由等离子体波纹包围的纳米孔的天线示例来说明讨论。
2011-09-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical aperture synthesis with electronically connected telescopes
天文学中最高分辨率的成像是通过干涉测量法实现的，它将望远镜连接在越来越长的距离上，并在越来越短的波长上。在这里，我们提出了第一个衍射极限图像在可见光中，由一个独立的光学望远镜阵列产生，仅以电子方式连接，它们之间没有光学链接。利用一组小型望远镜，通过强度干涉测量法在望远镜对之间的180个基线上测量光源的二阶光学相干性，并重建二维图像。该技术的目标是在100米长的基线上进行衍射限制的光学孔径合成，以达到显示恒星表面细节的分辨率，甚至可能是过境系外行星的轮廓。强度干涉测量避开了限制普通干涉测量的大气湍流问题。由于电子信号可以被复制，许多基线可以在分散的望远镜之间建立起来，而且距离很长。使用空气切伦科夫望远镜阵列，这应该能够实现目前在无线电波长上工作的干涉阵列的光学等效。
2015-04-17 astro-ph.IM physics.optics quant-ph
Optical design concept of the CMB-S4 large-aperture telescopes and cameras
CMB-S4 -下一代地面宇宙微波背景实验-将大大提高宇宙微波背景测量的灵敏度，增进我们对宇宙起源和演化的了解。CMB-S4将部署大口径望远镜，部署数十万毫米波长的探测器。我们提出了大口径CMB-S4望远镜的基本光学设计概念，它包括两种光学配置：（i）一种新的离轴，三反射镜，自由曲面消像差设计和（ii）现有的彗差校正交叉Dragone设计。我们还提出了硅光学相机阵列的光学配置的概述，该硅光学相机阵列将填充具有85个衍射限制光学管的焦平面，覆盖高达9度的视场，高达$1.1 \, \rm mm$的波长。我们描述了计算优化方法，这些方法用于实现这里描述的设计系列，并简要更新了设计工作的当前状态。
2022-07-20 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.optics
