Near-field radiative heat transfer between shifted graphene gratings
本文采用改进的FMM-LBF研究覆盖石墨烯光栅的熔融石英板间近场辐射换热，揭示横向移位导致热通量最高降低60%-70%，并划分LSE与non-LSE机制。
2024-04-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Near-field radiative heat transfer between a nanoparticle and a graphene grating
本研究开发散射矩阵方法，探究纳米粒子与石墨烯光栅间的近场辐射换热，发现石墨烯涂层可提升热通量85%，光栅化因等离激元模式拓扑转变进一步增强换热，并揭示横向偏移对热通量的影响及临界几何因子。
2024-06-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Corrected Proximity-Force Approximation for Lateral Casimir Forces
广泛采用的近似力近似（PFA）来估计正常的Casimir力是已知的渐近精确消失分离。在这封信中，我们提出了一个修正PFA，这是足够准确地预测位移引起的横向Casimir力之间的球体和光栅，分离半径比高达0.5，远远超出了限制范围内的PFA的应用是以前的限制。我们的结果可以方便地估计Casimir相互作用，因此将是有用的相关实验和工程Casimir应用。我们还研究了梯度光栅的PFA，我们发现不稳定性引起的横向Casimir力超出了校正的PFA。
2018-07-15 physics.optics quant-ph
Analytical non-Hermitian description of Photonic Crystals with arbitrary Lateral and Transverse symmetry
在这项工作中，我们提出了一个通用的理论方法来模拟复杂的色散特性的泄漏光学模式工作在光子晶体板组成的两个高折射率对比度光栅，超出了光锥的保护。波导共振向自由空间连续介质的开放为模式耦合工程提供了大量的额外自由度。这两个光栅不仅可以通过近场耦合进行通信，而且还可以通过传播辐射场进行耦合。我们的分析模型，基于一个非厄米哈密顿，包括两个耦合方案，允许一个统一的描述广泛的家庭的光学模式，可能会产生在一维光子晶体。通过各种说明性的例子，我们表明，我们的理论方法提供了一个简化的分类这些模式，但它也是一个强大的推动者，发现新的光子物种。最后，作为概念验证，我们证明了实验中形成的狄拉克点在合并的三个束缚态的连续，这是最成功的光子物种在这项工作中讨论。
2022-09-06 physics.optics
S-matrix absolute optimization method for a perfect vertical waveguide grating coupler
使用衍射光栅的垂直耦合是将光耦合到光波导中的方便方式。为了设计这样的耦合器，已经提出了几种优化方法;然而，它们中的大多数是使用基于算法的建模来实现的。本文提出了一种基于S-矩阵的直观方法，用于解析优化三端口垂直光栅耦合器器件。该方法具有通用性，可应用于任何三端口耦合器器件，以实现基于用户约束的优化设计。该模型的简单性允许减少到两个变量的优化和一个绝对最佳的操作点在一个2D等高线图的位置。因此，在理想器件中，可以实现接近100%的耦合效率和微不足道的回波损耗。我们的模型结果显示出良好的协议与数值FDTD模拟，并可以预测的一般趋势和灵敏度的设备行为的设计参数的变化。我们进一步将我们的模型应用到先前报道的高对比度单向光栅耦合器设备，并表明该布局可以实现耦合效率的额外改善。
2019-03-27 physics.optics
Curved Gratings as Plasmonic Lenses for Linearly Polarised Light
从理论、模拟和实验三个方面研究了同心圆光栅扇形曲面光栅将线偏振光耦合成聚焦表面等离子体激元的能力。弯曲光栅，作为具有四个不同扇区角的同心圆光栅的扇区，被蚀刻到玻璃盖玻片上的30 nm厚的金层中，并用于将nm处的线性偏振自由空间光耦合到表面等离子体中。实验和模拟结果表明，增加弯曲光栅的扇形角减少了激发的表面等离子体激元的横向光斑尺寸，导致表面等离子体激元的聚焦，这是类似于经典光学透镜的行为。我们还表明，两个面临的弯曲光栅，其凹槽半径失配的一半的等离子体激元波长（非对称配置），可以耦合线性偏振光到一个单一的焦点集中的表面等离子体激元与更小的焦点深度和更高的强度相比，单面弯曲光栅。这些结构的主要优点是将线性偏振光耦合到聚焦的表面等离子体中，并接近和控制等离子体焦点，这有利于传感，检测和非线性等离子体的潜在应用。
2015-08-03 physics.optics
Optical frequency generation using fiber Bragg grating filters for applications in portable quantum sensing
本文介绍了一种快速产生铷原子激光冷却和原子干涉测量所需光频的方法。它依赖于光纤布拉格光栅技术来过滤电光调制器的输出，并在一个鲁棒的、无干扰的、单种子的、倍频的电信光纤激光器系统中进行了演示。该系统能够在~40 GHz范围内实现50 ns频率切换，输出功率~ 0. 5 W，幅度调制上升/下降时间~15 ns，消光比为120 $\pm$ 2 dB。该技术是实现量子技术的高带宽，移动工业和空间应用的理想选择。
2020-11-23 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Holographic gratings for cold neutron optics
我们讨论了全息图案化的聚合物，聚合物分散液晶，和纳米颗粒聚合物复合材料作为冷中子光学元件的适用性。某些类型的中子光学元件，例如，2-端口或3端口分束器，在严格的耦合波分析的框架中进行了讨论。最后，中子镜的路线图，例如，对于干涉仪，绘制。
2011-05-04 cond-mat.soft physics.optics
Back-reflecting interferometeric sensor based on grating coupler on a planar waveguide
提出了一种基于平面光波导上单个衍射光栅的单端口传感器。与以前报道的器件不同，这里的光栅不仅用作I/O耦合器，而且还提供了一个内置的参考光束，该参考光束基本上不受传感过程的影响，如波导的有效折射率的变化所示。传感过程同时引起两种效应：耦合输出光束角度的变化和该光束累积的相位的变化。这两种变化都可以通过它们与直接由光栅反向衍射的参考光束的结合来确定。这两种效应预期具有绝望的敏感性，角度变化效应是粗糙的和干涉相位变化效应是高度敏感的。在两个不同尺度下同时感测将转化为大的感测动态范围。
2015-08-04 physics.optics
Diffractively coupled Fabry-Perot resonator with power-recycling
我们演示了两个腔的光耦合，而没有光通过基板传输。与传统的耦合部件（即部分透射镜）相比，全反射耦合器避免了基板中的光吸收以及因此相关的热问题，并且甚至允许使用具有可能有利的机械和热特性的不透明材料。近年来，人们从理论上研究了低效率三端口衍射光栅对两腔的全反射耦合。这种光栅具有附加的（第三）端口。然而，它表明，额外的端口并不一定会降低耦合腔的带宽。这种全反射腔耦合方案在引力波探测领域具有重要意义。在这样的检测器中，在所谓的功率再循环腔内共振增强的光耦合到（三倍规模的）法布里-珀罗谐振器，该谐振器表示迈克耳孙干涉仪的臂。为了在宽频谱上实现高灵敏度，法布里-珀罗谐振器需要具有用于给定（高）功率建立的高带宽。我们在桌面实验中实现了这样的全反射耦合。我们的研究结果是在完全符合的理论模型，结合所使用的3端口光栅的特性，因此鼓励全反射腔耦合器在未来的引力波探测器的应用。
2011-05-02 physics.optics
Three-port beam splitters-combiners for interferometer applications
我们推导出通用的相位和振幅耦合关系的光束分离器组合器，耦合一个单一的端口与三个输出端口或输入端口，分别。我们将耦合关系应用于反射光栅，作为耦合器的单端法布里-珀罗环形腔。在阻抗匹配的情况下，这样的干涉仪可以充当全反射环模清洁器。它进一步表明，在高度欠耦合的情况下，几乎完全分离的载波功率和相位信号从腔应变可以实现。
2007-07-02 physics.optics
Spectrally-tunable Dielectric Grating-based Metasurface for Broadband Planar Light Concentration
由于城市化，建筑物的能源消耗正在快速增长，而由可再生能源供电的净零能源建筑提供了一种绿色和可持续的解决方案。然而，摩天大楼和多层建筑的屋顶空间有限，这对太阳能光伏组件的大规模集成提出了挑战。传统的光致发光解决方案，如硅太阳能电池板，阻挡了可见光进入建筑物，使它们无法覆盖所有建筑物表面。在这里，我们展示了一种新型的电介质超颖表面（基于氮化硅光栅）作为平面光集中器。我们将该功能器件集成到透射可见光的窗户玻璃上，同时将太阳光的近红外部分（NIR）引导到玻璃窗户的边缘，在那里它可以通过小型PV模块转换为电力。利用光栅设计的灵活性，我们调整光谱，使近NIR阳光部分的引导，并实现偏振独立性证明使用有限差分时域模拟。实验上，我们观察到在NIR区域（700-1000 nm）中约5.25%的光导效率，使得大部分可见光部分被透射用于自然室内照明。将太阳能电池集成在窗户边缘，我们发现在面积为25 mm 2的原型上，近红外光的功率转换效率约为4.2%。我们确认，大部分的损失是由于吸收，散射和制造的不均匀性在大面积上，可以在未来进一步优化。这种结合了可再生能源发电、室内照明和建筑围护结构减少的功能性窗户可以缓解现代城市的城市热孤岛问题。
2018-07-11 physics.app-ph 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
Single-beam Zeeman slower and magneto-optical trap using a nanofabricated grating
我们展示了一个紧凑的（0.25 L）系统的激光冷却和捕获原子从加热分配器源。我们的系统使用一个纳米制造的衍射光栅，以产生一个磁光阱（MOT），使用一个单一的输入激光束。光栅中的孔允许来自分配器的原子从芯片后面加载，增加原子与冷却光的相互作用距离。为了充分利用这一增加的距离，我们扩展了MOT的磁场梯度，以创建塞曼较慢。MOT陷阱近似$10^6$ $^7$ Li原子发射的溢出源的负载率超过$10^6$ s $^{-1}$。我们的设计是便携式的各种原子和分子物种，并可能是一个主要组成部分的小型化冷原子为基础的技术。
2019-06-18 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Optimal binary gratings for multi-wavelength magneto-optical traps
本文针对双波长激光冷却中单一光学器件设计挑战，通过光学表征多种二元光栅，建立衍射效率与无量纲蚀刻深度及周期的经验拟合模型，避免了复杂3D计算，在宽参数范围内精度达百分之几，支持多波长光栅的知情设计。
2023-11-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
PORT: A piezoelectric optical resonance tuner
摘要介绍了一种用于氮化硅光子谐振器光谐振模式调谐的氮化铝（AlN）压电驱动器。AlN致动器制造在厚二氧化硅覆层的顶部，该覆层封装氮化物谐振器和波导。端口通过用横向硅蚀刻底切包覆层来限定。在顶部电极上施加60 V电压，电流消耗为0.5nA时，可将光波长调谐20 pm。厚的氧化物包层在整个调谐范围内保持谐振器的64，000的加载品质因数Q光学。第一弯曲模式在1.1MHz处，使得调谐速度<1 μs。
2019-03-20 physics.app-ph physics.optics
2D photonic-crystal optomechanical nanoresonator
我们提出了一种光学优化的光学机械设备的基础上，悬浮的InP膜图案化的二维近波长光栅（NWG）的基础上的二维光子晶体的几何形状。我们首先通过数值模拟确定一组几何参数，在50 nm的跨度上提供高于99.8%的反射率。然后，我们研究了有限的光腰和横向尺寸的NWG模式，使用不同的数值方法引起的限制。NWG光栅，穿在一个悬浮的InP 265 nm厚的膜，被用来形成一个紧凑的微腔涉及悬浮纳米膜作为端镜。所得腔体具有小于10 $μ$ m的腰部尺寸和在200范围内的精细度。它被用来探测纳米膜的力学模式的布朗运动。
2014-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Computational multifocal microscopy
尽管最近取得了进展，但高性能单次拍摄3D显微镜仍然是一项难以捉摸的任务。通过引入设计的衍射光学元件（DOE），能够将显微镜转换为3D“万花筒”，在这种情况下，快照图像由瓦片阵列组成，并且每个瓦片聚焦在不同的深度。然而，获得的多焦显微（MFM）图像遭受多种来源的退化，这阻碍了MFM的进一步应用。我们提出了一个统一的计算框架，简化了成像系统，并通过计算实现三维重建。我们的光学结构省略了色彩校正光栅，并重新设计了多焦光栅，以扩大跟踪区域。我们提出的设置功能只有一个单一的光栅，除了一个普通的显微镜。像差校正，以及泊松和背景去噪，被纳入我们的反卷积为基础的全自动算法，它不需要经验参数调整。在实验中，我们实现了$0.35$ μ m（横向）和$0.5$ μ m（轴向）的空间分辨率，这是可比的分辨率，可以实现与共焦去卷积显微镜。我们展示了一个三维视频移动细菌记录在$25$帧每秒使用我们提出的计算多焦显微镜技术。
2018-09-04 cs.CE physics.bio-ph physics.optics
Towards all-optical atom chips based on optical waveguides
本文从理论上研究了悬浮脊形光波导中两种主要单模双色倏逝光场中原子的相干导引。特别注意的是宽度大于光波长的波导，这提供了更好的横向稳定性的表面陷阱和波导，并可以用于相干布拉格分束器的物质波，基于由两个交叉的光波导的倏逝光波干涉形成的光栅。研究了原子倏逝波波导的单模区。讨论了全光原子芯片的总体结构和关键元件。
2019-12-19 physics.atom-ph physics.optics
Efficient unidirectional nanoslit couplers for surface plasmons
等离子体激元基于表面等离子体激元（SPP）模式，该模式可以横向限制在衍射极限以下，从而实现超紧凑的光学元件。为了利用这种潜力，必须克服光-SPP耦合差的根本瓶颈。在已建立的SPP源（使用棱镜、光栅或纳米缺陷耦合）中，入射光是SPP的噪声源，除非照明远离感兴趣区域发生，从而增加系统尺寸并削弱SPP强度。光学厚金属膜中的亚波长孔径的背面照明消除了这个问题，但不能确保SPP的唯一传播方向。我们提出了一种新的背面狭缝照明方法的基础上钻一个周期性阵列的缺口在一侧的狭缝。我们证明了在阵列方向上运行的SPP可以被抑制，并且在相反方向上传播的SPP可以被增强，从而提供局部的单向SPP发射。
2007-03-15 cond-mat.other physics.optics
Polaritonic coherent perfect absorption based on strong critical coupling between quasi-bound state in the continuum and exciton
增强光-物质相互作用对于许多纳米光子器件来说非常重要，实现它的一种方法是将能量完美地馈送到强耦合系统。在这里，我们提出了基于体WS 2的间隙扰动二聚光栅，用于灵活控制连续介质中的准束缚态（准BIC）与激子之间的强耦合。模拟结果表明，当在系统中引入能隙扰动导致布里渊区折叠时，BIC转变为准BIC，准BIC的品质因数（Q因子）与能隙扰动的大小有关。强耦合导致吸收光谱的反交叉行为，从而获得0.235 eV的拉比分裂能量。利用时域耦合模态理论对强耦合系统进行分析，通过调节准BIC的阻尼率使系统满足强耦合临界条件，可以增强系统的吸波性能。此外，通过使用双端口源激发，实现了极化激子相干完全吸收。这项工作为增强光与物质的相互作用提供了思路，并为基于极化激元的发光或激光器件提供了广阔的前景。
2022-10-01 physics.optics
Robust single-sideband-modulated Raman light generation for atom interferometry by FBG-based optical rectangular filtration
低相位噪声、光谱纯的拉曼光是实现高精度双光子拉曼原子干涉测量的关键。用于拉曼光产生的优选和普遍的解决方案是电光相位调制。然而，相位调制固有地带来了双边带，导致在原子干涉测量中，拉曼光之外的多个激光对会产生残留边带效应。基于设计良好的矩形光纤光栅和电光调制器，实现了1560 nm的单边带光调制，在温度变化剧烈的情况下，抑制比稳定在-25 dB以上。经过光学滤波和倍频后，产生了稳定的780 nm相位相干拉曼光，信噪比优于-19 dB，成功地实现了局部重力测量。这种全光纤单边带调制拉曼光源具有结构紧凑、价格低廉、稳定可靠等特点，在便携式原子干涉测量领域具有广泛的应用前景。
2022-05-10 physics.atom-ph physics.optics
High-performance, adiabatically nanotapered fibre-chip couplers in silicon at 2 microns wavelength
针对硅纳米线波导与光纤模式不匹配导致耦合效率低的问题，提出一种低损耗、宽带且平面的绝热纳米锥形光纤-芯片耦合方法，在2微米波长下实现高传输和宽带宽，并验证了优异的横向错位容忍度。
2022-09-19 physics.app-ph physics.optics
