Volumetric glass modification with Gaussian and doughnut-shaped pulses: From localized laser energy absorption to absorption delocalization
本研究通过实验和理论对比高斯与环形超短激光脉冲对熔融石英的体改性，发现低能量下环形脉冲因克服强度钳制而更高效，其双冲击波结构可诱导高压多晶型，并有望用于微型波导写入。
2024-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical Levitation of Nanodiamonds by Doughnut Beams in Vacuum
具有氮空位中心的光悬浮纳米金刚石有望成为高质量的混合自旋光机械系统。然而，被捕获的纳米金刚石从激光束吸收能量并在真空中引起热损伤。我们建议通过在强聚焦的甜甜圈形激光束的中心捕获复合颗粒（涂覆有吸收性较低的二氧化硅壳的纳米金刚石核）来解决这个问题。通过对囚禁稳定性、热吸收和振荡频率的系统研究，得出方位偏振高斯光束和线偏振拉盖尔-高斯光束${\rm LG}_{03}$是最佳选择。通过我们的建议，具有强吸收系数的粒子可以被捕获而不需要明显的加热，因此，基于悬浮纳米金刚石的自旋光机械系统可以在高真空中使用现有的实验技术。
2016-10-20 physics.optics quant-ph
Directional and singular surface plasmon generation in chiral and achiral nanostructures demonstrated by Leakage Radiation Microscopy
在本文中，我们描述了实施泄漏辐射显微镜（LRM）探测等离子体纳米结构的手性。我们实验证明自旋驱动的定向耦合以及涡旋产生的表面等离子体激元（SPPs）的纳米结构与T形和$Λ$形孔。使用这种远场方法，定量检查，包括方向性和消光比测量，通过偏振分析在图像和傅立叶平面。为了支持我们的实验结果，我们开发了一个分析模型的基础上的多偶极表示的$Λ$和T形孔径等离子体耦合器，允许的理论解释的方向性和奇异的SPP形成。此外，在这项工作中，对称性破缺和相位的作用被强调。这种自旋轨道相互作用的定量表征为开发用于亚波长路由的新定向耦合器铺平了道路。
2016-11-30 physics.optics
Polarization tunable all-dielectric color filter based on cross-shaped Si nanoantennas
彩色滤光片在纳米光谱学和CCD成像领域有着重要的应用。金属纳米结构提供了一种有效的方法来设计和工程彩色滤光片。这些纳米结构能够将白光分解成基本颜色，并使滤色器具有高分辨率，但由于金属的高损耗，特别是在可见光波长下，它们的效率可能受到限制。在这项工作中，我们展示了硅纳米天线为基础的全介质滤色器，这是敏感的入射波偏振，因此，可调的偏振角变化的援助。两种不同的信息可以在单个物理纳米结构中以两种不同的偏振状态编码。基于纳米天线的像素是高效的，并且由于在光频率下的电介质中的低损耗而可以提供高质量的颜色。我们的实验表明，各种颜色可以通过改变非对称的十字形纳米天线的物理尺寸来实现。由于硅纳米天线中存在高质量的谐振，所提出的器件覆盖了CIE-1931色度图上的扩展色域。当在透射以及反射模式下操作该滤色器器件时，该器件显示出显著的颜色可调谐性。
2017-03-02 physics.optics
Local circular polarizations in nanostructures induced by linear polarization via optical near-fields
我们以前报道过[Naruse，et al. Sci. Rep. 4，6077，2014]，在近红外波长处表现出高反射的盘形银纳米颗粒的几何随机性充当纳米结构附近的光学近场的颗粒依赖性定位和分级分布的起源。在这项研究中，我们表明，诱导极化是圆形的，特别是在共振波长。我们制定纳米结构之间的光学近场过程，占他们的偏振和几何形状，并归因于圆偏振的布局依赖的相位差与纵向和横向的电子元件相关的电致伸缩性之间。这项研究阐明了随机纳米结构物质的基本光学性质，并为实现光学近场的纳米级偏振提供了一般的理论概念。
2015-07-01 physics.optics
Non-perturbative Hydrodynamic Model for Multiple Harmonics Generation in Metallic Nanostructures
自由电子气的光学响应导致通过强局部场增强和固有复杂电子动力学实现的纳米结构等离子体材料的固有非线性光学行为。我们提出了一个全面的处理微观极化的传导电子在时域中使用完整的流体动力学描述，允许自洽建模的线性和非线性响应和多个谐波的产生。对流加速，磁贡献的洛伦兹力，量子电子压力，和纳米结构的边界的影响已被考虑到导致同时出现的第二和第三谐波。所开发的方法提供了一种最终的方法来调查任意形状的复杂的纳米尺度等离子体结构的非线性响应，并能够解决其自洽的非线性动力学。
2014-05-19 physics.optics
Cutting corners to suppress high-order modes in Mie resonator arrays
研究通过数值分析二维纳米结构形状对Mie谐振器阵列超表面比色响应的影响，发现矩形化实现偏振敏感输出，切角可抑制高阶谐振并提升饱和度，据此提出两条超表面设计准则。
2023-09-15 physics.app-ph physics.optics
Near-infrared-enhanced charge state conversion for low power optical nanoscopy with nitrogen vacancy center in diamond
从电荷态转换和受激发射两个方面对金刚石中氮空位心的近红外光泵浦物理进行了实验研究。我们发现，近红外激光可以帮助大大提高电荷态转换率，这可以应用于提高电荷态耗尽纳米显微镜的性能。利用环形可见光激光和高斯型近红外激光进行电荷态操纵，我们研制了一种低功率的NV中心电荷态耗尽纳米显微镜。空间分辨率为14 nm的实现与耗尽激光强度约三个数量级低于用于受激发射耗尽nanoscopy与NV中心。纳米显微镜具有高的空间分辨率和低的激光功率，可用于具有NV中心的纳米尺度量子传感。对电荷态转换的研究有助于进一步优化NV中心自旋态的初始化和探测。
2016-10-27 physics.optics
Raman Enhancement in Bowtie-Shaped Aperture-Particle Hybrid Nanostructures Fabricated with DNA-Assisted Lithography
该研究利用 DNA 辅助光刻制备银质领结颗粒与孔径对准的杂化 SERS 衬底，并通过实验和 FDTD 模拟验证其可实现四倍拉曼增强、抑制背景并引入额外共振。
2023-02-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Surface Enhanced Circular Dichroism by Electric and Magnetic Dipole Resonance of Cross Shaped Nanoholes
等离子体纳米结构与手性分子的近场相互作用在非手性纳米结构中产生圆二色性。诱导圆二色性（ICD）强度比分子固有CD（MCD）大几个数量级，并且通常出现在CD信号易于检测的可视范围（VR）。因此，ICD被认为是一种潜在的方法来检测单分子手性。在这项研究中，十字形纳米孔（CSN）提出了增强MCD信号。结构的最大增强达到分子固有MCD的450倍。通过对表面等离子体共振模式的分析，发现CSN中电偶极子（ED）和磁偶极子（MD）表面等离子体共振（SPR）的重叠是CD增强的关键。进一步研究了结构厚度、纳米孔长短臂长度、纳米孔短臂位移和CSN的周期对圆二色性增强的影响，发现增强因子和CD增强峰的位置可以通过结构参数进行调节
2022-08-03 physics.optics
Controlling the broadband enhanced light chirality with L-shaped dielectric metamaterials
本文设计了基于倾斜纳米柱的全介电硅基L形超材料，通过掠射角沉积实现晶圆级制备，在透射模式下获得宽带增强且振幅与频率均可调控的手性光学响应。
2024-03-27 physics.optics
Star-shaped nanostructure-based multifunctional chiral metasurface for near-infrared wavelengths
本研究提出一种由银天线构成的近红外多功能手性超表面，兼具多类型偏振转换与高圆二色性，可实现对映异构体传感，在光通信、生物传感等领域有应用潜力。
2025-02-01 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
High-performance transmission of optical vortices through scattering media with opaque-lens field transformation theory
生物组织的光散射问题一直阻碍着涡旋光束在生物医学领域的应用。近年来，波前整形技术在通过散射介质聚焦结构光场方面显示出了巨大的潜力。本文提出了一种新的理论来描述不透明透镜的场变换特性。该理论使得通过良好地设计入射场来产生具有指定幅度和相位轮廓的焦点成为可能。我们通过实验产生具有不同拓扑电荷的甜甜圈形焦点来验证该理论的有效性，并且焦点与理论预测很好地匹配。同时，我们还分析了该方法的局限性，揭示了介质厚度和入射场接受空间带宽之间存在权衡。该方法将为涡旋光束在光学和动力学领域的深层组织应用提供新的研究思路，对许多潜在的生物光子学技术具有重要意义。
2020-04-04 physics.optics
Optical Simulation and Analysis of GaAs Nanocone, Inverted Nanocone, and Hourglass Shaped Nanoarray Solar Cells
在本文中，我们研究了GaAs纳米锥（NC），倒置纳米锥（INC），沙漏（HG）形状的太阳能电池的光学特性进行时域有限差分（FDTD）模拟。不同的结构进行了比较，他们的光吸收率，反射率，透射率，和光生与传统的圆柱形纳米线。观察到所有结构的不同的光学性质与侧壁角的变化。可以看出，NC、INC和HG的最佳性能分别在约7°、约4°的侧壁纳米锥角和约9°的侧壁底部纳米锥角处获得，NC具有最佳的总体性能，其次是INC，除了HG的性能优于INC的非常大的角度之外。还观察了这些结构在不同太阳角度下的光学特性; HG和INC结构在稍大的太阳角度下显示出吸收的改善，这归因于其更好的光捕获特性。最后，我们进行了一个周期性的研究，观察密集和稀疏的电池包装对纳米结构的光学性能和光生特性的影响，它是观察到，稀疏的纳米线具有更好的和更均匀分布的光生特性，这将大大提高径向结太阳能电池的载流子提取。
2022-08-17 physics.optics
Circular Dichroism of Single Particles
由手性诱导的圆二色性（CD）是操纵光或表征分子、蛋白质、晶体和纳米结构形态的重要工具。CD表现在很宽的尺寸范围内，从分子到晶体或大的纳米结构。作为一种弱现象（吸收的一小部分），CD通常在溶液、晶体或制造的超粒子阵列中的宏观量的物质上测量。这些测量掩盖了CD对纳米物体中的小结构变化的敏感性。最近，几个研究小组报道了单个纳米级物体的手旋光效应：有些研究使用近场显微镜，其中需要考虑尖端-物体相互作用。有些是利用大型物体上的暗场散射，另一些是通过监测单个手性分子的荧光。在这里，我们报告的直接观察CD在个别纳米物体的远场消光显微镜。本文报道了手性纳米结构（γ-离子）和手性晶格结构纳米晶体（HgS）的圆二色性测量。
2017-08-19 physics.optics
Randomness in highly reflective silver nanoparticles and their localized optical fields
近红外线的反射对于在节能应用中防止热传递是重要的。展示了一种大面积、可批量生产的反射器，该反射器包含随机分布的盘形银纳米颗粒，并且在近红外波长处表现出高反射。虽然入射光和反射器的纳米结构之间的共振耦合起一定作用，但更重要的是纳米颗粒的几何随机性，其充当纳米结构附近的光学近场的粒子依赖性定位和分级分布的起源。在这里，我们显示并澄清了独特的光学近场过程与实验制造的银纳米结构中看到的随机性，通过采用严格的光学近场理论的基础上的角谱和详细的电磁计算。
2014-12-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Understanding the Spatiotemporal Resolution of Near-Field Photoacoustics from Nanostructures
本研究揭示激光脉冲、纳米结构各向异性与颗粒排列如何调控近场光声波，并以金纳米棒和非对称金纳米结构验证可在声学波长尺度内实现精确聚焦。
2022-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph physics.optics
On-Axis Optical Trapping with Vortex Beams: The Role of the Multipolar Decomposition
本文通过实验和理论研究，探讨了涡旋光束在沿轴光学捕获中的作用，揭示了多极分解对捕获刚度的影响。
2026-01-26 physics.optics
Ultrafast Transverse Modulation of Free Electrons by Interaction with Shaped Optical Fields
电子束的时空整形是电子显微镜领域的一个大胆前沿，它使空间分辨率增强、选择性探测、低剂量成像和更快的数据采集成为可能。在过去的十年中，成形方法从被动相位板发展到低速静电和静磁显示器。最近，随着超快电子显微镜的出现，更高的成形速度和灵活性已经变得可行，体现了依赖于使用光来控制自由电子的范式的迅速变化。在这里，我们的实验表明，任意的横向调制的电子束是可能的，而不需要设计和制造复杂的电子光学元件或材料的纳米结构，而是诉诸于成形从平面薄膜反射的光束。我们证明了任意横向调制的电子波包通过非弹性相互作用与一个形状的超快光场控制的外部空间光调制器（SLM）。我们说明了这种方法通过产生厄米-高斯（HG）电子束HG 10和HG 01对称性，并讨论其可能的用途，在提高显微特征的成像对比度。相对于目前的方案，我们的方法采用外部SLM显着扩大了可以印在电子波函数上的图案的范围，并使电子成形更容易执行的任务。
2022-06-05 physics.optics quant-ph
Optimum parameter estimation of shaped phase objects
提出一种以最优精度估计相位对象参数的通用方法，推导了精度界限并证明通过投影到工程化空间模式可实现最优精度，应用于半导体纳米结构参数估计。
2024-01-11 physics.optics quant-ph
Magneto-plasmonic pesponse of nickel nano-rings prepared by electroless method
本研究提出利用纳米球光刻和选择性化学镀在ITO衬底上制备Ni-Ag-B纳米环，其增强的磁等离激元效应和优异的FWHM峰值展现出高灵敏度传感潜力。
2025-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
