Realization of time-reversal invariant photonic topological Anderson insulators
该研究提出并实现了不打破时间反演对称性的光子量子自旋霍尔拓扑安德森绝缘体，证实了无序诱导拓扑相变，展示了螺旋边缘模特性及无序光束转向应用潜力。
2024-08-14 physics.optics
Anderson localization in a periodic photonic lattice with a disordered boundary
实验研究了具有无序边界的二维有限周期弱耦合光波导阵列中光场的演化。对于一个完全本地化的初始条件远离表面，我们发现，无序的边界诱导的渐近本地化的散装，围绕输入光束的初始位置为中心。
2012-02-06 physics.optics
Transparent photonic band in metallodielectric nanostructures
在一定条件下，可以将透明光子带设计成一维金属-电介质纳米薄膜结构。与光子晶体中的常规通带不同，其中结构的有限厚度影响具有通带内频率的电磁场的透射，透明带的性质几乎不受结构的有限厚度的影响。换句话说，在透明带内的频率处的入射场表现出100%的透射，而与结构的周期数无关。透明光子带对应于在具有镜像对称性的结构中的整个布洛赫带中的纯本征态模式的激发。讨论了产生这些模式的条件，从而导致一个完全透明的带现象。
2005-07-20 physics.optics
Nanophotonic hybridization of narrow atomic cesium resonances and photonic stop gaps of opaline nanostructures
我们研究了一个由窄带原子光学共振和长周期有序的蛋白石光子纳米结构组成的混合系统。为此，我们已经渗透原子铯蒸气在薄二氧化硅蛋白石光子晶体。随着温度的升高，由于二氧化硅的化学还原，蛋白石的反射率峰的频率下移>20%。同时，相对于固定的近红外铯D1跃迁，光子带隙发生了位移。结果，具有高精细度（f/df= 8 E5）的窄原子共振显著地改变形状，从通常的色散形状在停止间隙的蓝色边缘，到反转的色散线形在停止间隙的红色边缘。的线型，振幅，和非共振反射率是很好地模拟与传输矩阵模型，其中包括Cs超精细跃迁和化学还原蛋白石的色散和吸收。光子晶体中的原子系综是一种有趣的混合系统，具有窄的缺陷状共振和强色散，在慢光、传感和光存储方面具有潜在的应用。
2014-09-11 physics.optics
Physics of quantum light emitters in disordered photonic nanostructures
纳米光子学的重点是光的控制和与物质的相互作用，通过复杂的纳米结构的帮助。通常，光子纳米结构是针对特定应用仔细设计的，并且任何缺陷都可能降低其性能，即，对不可避免的制造缺陷的作用的彻底调查对于任何应用都是必不可少的。然而，存在另一种纳米光子应用方法，其中制造无序用于通过增强光-物质相互作用来诱导功能。无序导致光的多重光的散射，这是统计光学的领域，其中光传播需要统计描述。本文综述了无序光子纳米结构的最新研究进展及其对量子光子学器件的潜在意义。
2017-04-19 physics.optics quant-ph
Large tunable photonic band gaps in nanostructured doped semiconductors
一个等离子体纳米结构设想与周期层的杂质半导体和被动半导体显示自发地产生表面等离子体激元由于其周期性的性质。该纳米结构被证明表现为一个有效的材料建模由一个简单的介电函数的离子晶体类型，并拥有一个完全可调的光子带隙，宽度超过50%，在该地区从中红外延伸到太赫兹。
2010-11-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantifying the intrinsic amount of fabrication disorder in photonic-crystal waveguides from optical far-field intensity measurements
由于制造缺陷而导致的残余无序在纳米光子学中具有重要影响，其中其可通过增加辐射损失或通过安德森局域化自发地捕获光而使装置性能降级。我们提出并实验证明了一种方法，量化的内在量的无序状态的最先进的光子晶体波导的安德森本地化模式的远场测量。这是通过比较观察到的安德森局域化的光谱范围与数值模拟来实现的，并且该方法提供了低至~ 1 nm的灵敏度。
2012-10-26 physics.optics
Probing topological edge states in multilayer dielectric photonic nanostructures
Research School of Physics, Australian National University（澳大利亚国立大学物理研究学院）；Institute of Photonics and Quantum Sciences, Heriot-Watt University（赫瑞-瓦特大学光子与量子科学研究所）
该研究针对多层介质光子纳米结构，基于Su-Schrieffer-Heeger模型设计不同边缘截断，实验证实拓扑边缘态的存在，并展示其在表面传感与表面增强非线性光学中的应用潜力。
2026-10-14 physics.optics
Photonic $\mathbb{Z}_2$ topological Anderson insulators
无序能诱导出非平凡拓扑是拓扑物理学中一个令人惊讶的发现。作为一个典型的例子，Chern拓扑Anderson绝缘体（TAI）已经在光子系统中实现，其中拓扑相存在而没有对称性保护。本文以TM和TE偏振为赝自旋自由度，从理论上提出了一种在具有时间反转、镜像和对偶对称性$\mathcal{T}_f=\mathcal{T}M_z\mathcal{D}$的二维光子晶体中实现无序诱导的保序拓扑相变的方案.特别是，我们证明了即使没有赝自旋守恒，无序诱导的SPT相仍然存在，从而实现了光子$\mathbb{Z}_2$ TAI，与具有解耦自旋的$\mathbb{Z}$分类的量子自旋霍尔（QSH）TAI相反。通过制定一个新的散射方法，我们表明，拓扑结构的QSH和$\mathbb{Z}_2$ TAI可以体现从PC的反射波的累积自旋旋转。使用传输结构，我们还说明了平凡化的无序QSH相位与偶数整数拓扑指数所造成的自旋耦合。
2022-07-07 physics.optics
Demonstration of Time-reversal Symmetric Two-Dimensional Photonic Topological Anderson Insulator
在硅平台上实现时间反演对称二维光子拓扑安德森绝缘体，通过谷自由度实现低阈值拓扑相变，并验证鲁棒边缘态，有望实现近零阈值相变。
2025-01-20 physics.optics
Photonic thermal diode enabled by surface polariton coupling in nanostructures
利用纳米结构中耦合表面极化激元模的温度依赖性，提出了一种工作在近场的新型光子热二极管概念。二极管概念利用由在红外中支持表面极化激元模式的相同材料制成的端子，但是具有不同的结构。在这封信中分析的具体二极管设计涉及一个薄膜和一个块，都由3C碳化硅制成，由亚波长真空间隙分开。高整流效率是通过调谐的薄膜的反对称的谐振模式，从表面声子极化激元耦合，上和下谐振与作为温度偏置方向的函数的体的谐振模式。整流效率的研究通过改变结构参数，即真空间隙的大小，其上的膜被涂覆的基板的介电函数，和膜厚度间隙的大小比。基于波动电动力学的计算表明，在80%至87%的范围内的高整流效率可以保持在一个宽的温度带（~ 700 K至1000 K）。所提出的二极管概念的整流效率可以通过研究更复杂的纳米结构如光栅和多层介质来进一步提高。
2017-03-29 physics.optics
Dinosaur Photonic Crystal Cavity Interfaces for Color Center Coupling to Triangular Nanostructures
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Ferdinand-Braun-Institut gGmbH, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik（费迪南德·布劳恩研究所，莱布尼茨高频技术研究所）
本研究提出波纹状三角形Dinosaur光子晶体腔作为孔洞型光子晶体腔的替代方案，开发准无损耗锥形腔-波导界面实现Bloch模与波导模绝热转换，优化后可降低损耗并精确调控光与物质相互作用，适用于量子信息中色心与飞行光子量子比特耦合。
2025-10-30 physics.optics quant-ph
Manifold Learning for Knowledge Discovery and Intelligent Inverse Design of Photonic Nanostructures: Breaking the Geometric Complexity
School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology（电子与计算机工程学院，佐治亚理工学院）
本文提出基于流形学习的光子纳米结构知识发现与智能反向设计方法，通过研究不同设计复杂度的纳米结构响应子流形，在潜在空间中获取设备操作物理机制的洞察，指导更智能的设计。
2021-02-07 cs.LG physics.optics
Inverse Anderson transition in photonic cages
通过安德森局域化的输运抑制在无序周期晶格中是普遍存在的。然而，在晶体中，显示只有平带无序可以解除宏观带平坦化，消除几何局部化，并使运输在某些条件下。这样一个惊人的现象，被称为逆安德森转变和预测的三维平带系统，迄今为止还没有被直接观察到。本文提出了一个简单的准一维光子平带系统，即Aharonov-Bohm光子笼，在这个光子笼中，关联的二元无序引起逆Anderson跃迁和弹道输运.
2021-06-01 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Second Quantization of Scattering Modes of Absorptive Photonic Nanostructures
我们提出了一个量子化方案的吸收损耗的光学系统，扩展的基础上在完整的散射麦克斯韦方程组的解决方案。自然出现的吸收损失和波动，而不引入热浴证明。我们的模型预测机制的吸收诱导压缩和色散介导的光子转换。
2018-11-16 physics.optics quant-ph
Kerr and free-carrier ultrafast all-optical switching of GaAs/AlAs nanostructures near the three-photon edge of GaAs
我们对GaAs/AlAs光子晶体结构进行了非简并泵浦-探测实验。我们利用光学克尔效应和三光子吸收激发的自由载流子来切换光子特性。从这些测量中，我们提取的非简并克尔系数在一个很宽的波长范围内，我们提取的三个光子吸收系数的GaAs在三个波长在近红外。我们发现，光克尔效应是足够大的切换腔谐振与高\emph{Q}（$Q>1000$）光子腔。
2008-06-19 physics.optics
A Hybrid Strategy for the Discovery and Design of Photonic Nanostructures
设计复杂的物理系统，包括光子结构，通常是一个繁琐的试错过程，需要在多维参数空间中进行大量的迭代扫描模拟。为了规避这种传统的方法，并大大加快光子结构的发现和发展，在这里，我们开发了一个框架，利用深度生成模型和改进的进化策略来自动化工程纳米光子材料的逆向设计。所提出的方法的能力进行了测试，通过应用程序的案例研究，在连续或离散拓扑结构的元表面生成响应客户定义的光谱在输入。通过变分自动编码器，所有潜在的单位纳米结构的图案被编码到一个连续的潜在空间。将进化策略应用于潜在空间中的向量，以识别其纳米结构图案满足设计目标的优化向量。评估表明，超过95%的准确度，可以实现所有的测试的纳米结构的单元图案。我们的计划不需要事先知道的纳米结构的几何形状，并且，在原则上，允许联合优化的尺寸参数。因此，我们的工作代表了一个高效的，按需的，和自动化的方法与亚波长功能的光子结构的逆设计。
2019-02-07 physics.comp-ph physics.optics
Engineering disorder in three-dimensional photonic crystals
我们证明了在自组装三维光子晶体中引入受控无序的效果。通过使用特定浓度的电解质控制自组装过程来诱导疾病。结构表征揭示了随着电解质浓度的增加，无序度增加。测量反射率和透射率光谱，以探测不同无序度下的光子禁带。随着无序度的增加，停止间隙消失，这导致完全随机的光子纳米结构，其中漫散射强度达到100%。我们的随机光子纳米结构是独一无二的，其中所有散射体具有相同的大小和形状。我们还观察到光的多重光的散射的共振特性。
2011-09-14 physics.optics
Nonradiating Photonics with Resonant Dielectric Nanostructures
传统上，非辐射能量源在量子力学和天体物理学中被研究，而在光子学社区中很少受到关注。这种情况已经改变了最近由于一些开创性的理论研究和显着的实验演示的光的奇异状态在介电共振光子结构和超颖表面，有可能有效地本地化的小体积的物质内的高强度的电磁场。这些最新进展支持了纳米光子学的新概念，并提供了一种有前途的途径来克服通常与金属和等离子体材料相关的损失问题，以有效控制纳米尺度下的光-物质相互作用。这篇综述论文提供了一般背景和几个快照的最新成果，在这个年轻而突出的研究领域，专注于两种类型的非辐射状态的光，都已经在最近的中心，许多研究在全介电共振元光学和元表面：光学{ \em anapoles}和光子{ \em束缚态的连续}。我们讨论了这些国家在光学的简史，其基本的物理和表现形式，并强调他们的差异和相似之处。我们还回顾了这种新的光子态在线性和非线性光学中的一些应用，如纳米场增强，具有高$Q$共振的新型介电结构的设计，非线性波混频和增强谐波产生，以及激光和光学神经网络的先进概念。
2019-03-12 physics.optics
Accurate Transfer of Individual Nanoparticles onto Single Photonic Nanostructures
将金属纳米颗粒（NPs）受控地集成到光子纳米结构上使得能够实现用于极端光限制和增强的光-物质相互作用的复杂装置。这可以通过将镜上纳米粒子（NPoM）纳米腔与微米级金属天线和/或光子集成波导的光操纵能力相结合来实现。然而，金属纳米颗粒通常通过滴铸沉积，这妨碍了它们的准确定位。在这里，我们提出了一种方法，用于精确转移和定位到不同的光子纳米结构的个别纳米粒子。该方法是基于软光刻印刷，采用弹性体印章辅助转移到一个单一的纳米结构的个别纳米粒子。它还可以在单个步骤中以高通量和准确性并行压印许多单个NP。拉曼光谱证实了增强的光-物质相互作用，在所得的NPoM为基础的设备。我们的方法混合了自上而下和自下而上的纳米纤维技术，并显示了构建复杂的光子纳米器件的潜力，其应用范围从增强的传感和光谱到信号处理。
2022-08-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
The role of fabrication deviations on the photonic band gap of 3D inverse woodpile nanostructures
在这份报告中，非故意偏离理想的反木堆光子晶体的带隙的影响进行了讨论。这些偏差发生在晶体的纳米加工期间。通过计算分析，它表明，这种类型的晶体的带隙是强大的大多数类型的偏差，涉及到的半径，位置和角度排列的孔。然而，光子带隙对孔的锥形化非常敏感，即，锥形孔代替圆柱形孔。为了获得大体积的三维倒木堆光子晶体，我们的工作表明，与现代制造性能，锥形贡献最显着的倒木堆光子晶体的光子强度的降低。
2009-01-22 physics.comp-ph physics.optics
Nanoscale positioning approaches for integrating single epitaxial quantum emitters with photonic nanostructures
确定性地集成单个固态量子发射器与光子纳米结构作为光子量子技术背景下的关键使能资源。由于许多广泛使用的固态量子发射体的随机空间位置，在过去十年中已经探索了许多用于在纳米纤维化之前定位量子发射体的定位方法。在这里，我们回顾了几种纳米定位方法的工作原理和在这一领域的最新进展，包括原子力显微镜，扫描电子显微镜，共聚焦显微镜与\textit{in situ}光刻，和宽场荧光成像技术。介绍了一系列具有代表性的高性能器件演示，包括高质量的单光子源、明亮的纠缠光子对、强耦合腔QED系统和其他新兴应用。讨论了将定位技术应用于不同材料系统的挑战以及使用这些方法实现大规模量子光子器件的机会。
2021-05-13 physics.optics quant-ph
Interfacing single photons and single quantum dots with photonic nanostructures
光子纳米结构提供了剪裁光与物质之间相互作用的手段，并且在过去的十年中见证了这一主题的巨大实验和理论进展。特别是，与半导体量子点的结合已被证明是成功的。本文综述了光子纳米结构中单量子点中激子的量子光学。在集成光子纳米结构中设计光-物质相互作用强度的能力使得能够进行一系列基本量子电动力学实验，例如，自发发射控制、修改的兰姆位移和增强的偶极-偶极相互作用。此外，高效的单光子源和巨光子非线性可以实现与光子量子信息处理的直接应用。综述总结了光子发射的一般理论框架，包括退相过程的作用，并将其应用到当前感兴趣的光子纳米结构，如光子晶体腔和波导，介电纳米线和等离子体波导。所介绍的概念通常适用于量子纳米光子学，并且在很大程度上也适用于其他量子发射体，例如分子、氮空位中心或原子。最后，讨论了量子信息处理的研究进展和应用前景。
2014-10-16 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Photonic switching devices based on semiconductor nanostructures
将光聚焦和引导到半导体纳米结构中可以为光子器件提供革命性的概念，这为下一代节能光网络提供了一条实用的途径。在这篇综述中，我们考虑了基于半导体量子点（QD）和光子腔的光子开关的前景，这些量子点和光子腔具有基于它们的低维的独特性质。通过引入场增强因子的概念，对这种光开关的非线性光学特性进行了理论分析。这种方法在功率密度和速度上都有了巨大的改进，能够克服传统光子交换机几十年来的局限性。此外，由于量子点的类原子性质以及光子腔的纳米级足迹，整体功耗降低。基于这一理论观点，目前国家的最先进的量子点/腔开关已被用来证明光子开关的各种光学非线性现象。新兴的技术，使腔的非线性效应，如波长调谐，珀塞尔因子调谐和等离子体效应进行了讨论。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Sublime Transfer Printing of Three-Dimensional Nanostructure Ensembles
Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；The Smart Grippers for Soft Robotics (SGSR) Programme, Campus for Research Excellence and Technological Enterprise (CREATE)（软体机器人智能夹爪计划，卓越研究与技术企业校园）；College of Mechanical and Vehicle Engineering, Hunan University（湖南大学机械与车辆工程学院）；School of Instrumentation and Optoelectronic Engineering, Beihang University（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院）；Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州国际创新研究院）；School of Mechanical Engineering, Hunan University of Science and Technology（湖南科技大学机械工程学院）
该研究提出一种升华转印策略，利用萘作为临时印章，实现三维纳米结构集合体在多种衬底上的无损伤集成，可制备多种无机光子器件与结构。
2026-08-18 physics.optics
Anderson localization without eigenstates in photonic quantum walks
本研究针对含时驱动下安德森局域化易被破坏的问题，证明对硬币算符施加静态无序的离散时间光子量子行走中可观测无本征态局域化现象，且可推广至非厄米动力学。
2023-04-16 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Observation of Replica Symmetry Breaking in the 1D Anderson Localization Regime in an Erbium-Doped Random Fiber Laser
最近在由有机基非晶态固体态薄膜组成的二维随机激光器中，证实了无序磁系统中顺磁到自旋玻璃相变的相似性，从而导致复本对称性破缺现象。我们在这里报告的第一个演示副本对称性破缺的一维光子系统组成的掺铒随机光纤激光器在连续波制度的基础上，一个独特的随机光纤光栅系统，它扮演的角色的随机散射体和安德森局域化制度。从光子顺磁到光子自旋玻璃相的清晰转变，其特征在于Parisi重叠的概率分布函数，被验证和表征。在这种独特的系统中，辐射场只与增益介质相互作用，而提供无序反馈机制的光纤光栅不干扰泵浦。
2016-01-07 physics.optics
Self-Assembly of Lipid-Biopolymer Periodic Nanostructures on Photonic Length Scales
Adolphe Merkle Institute, Fribourg, Switzerland（阿道夫·梅尔克研究所）；Department of Chemistry, University of Fribourg, Fribourg, Switzerland（弗里堡大学化学系）
通过脂质液晶中间相与生物聚合物共组装，实现了周期从700纳米到1.2微米的一维至三维有序纳米结构，克服了纯脂质系统周期性的限制，为再现生物光子结构色的物理化学机制提供了方法。
2026-05-27 cond-mat.soft physics.optics
Photonic Topological Anderson Insulators
二维拓扑材料的标志性特性是量子化霍尔电导率对无序的难以置信的鲁棒性。这种鲁棒性源于这样一个事实，即在拓扑带隙中，传输只能沿着边缘模式发生，而边缘模式不受散射影响。然而，对于足够强的无序，带隙关闭，系统变得拓扑平凡，因为所有的状态变得本地化，使得所有的传输消失-根据安德森局域化。因此，当有人提出，对于二维量子自旋霍尔拓扑系统，可能会发生相反的情况时，人们感到惊讶。在所谓的拓扑安德森绝缘体中，受保护的边缘态和量子化输运的出现是由无序的引入引起的。然而，迄今为止，拓扑安德森绝缘体相的观察一直难以捉摸。在这篇文章中，我们报告的拓扑安德森绝缘体的第一个实验演示。我们在光子实现中做到了这一点：在失谐蜂窝几何形状中的螺旋形渐逝耦合波导阵列。在适当的条件下，增加现场无序，在定义波导的折射率对比度的随机变化的形式，驱动系统从平凡的阶段到拓扑状态。
2021-04-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Robust Anderson transition in non-Hermitian photonic quasicrystals
本文研究非厄米光子准晶体中的安德森相变，证明在局域非公度增益和损耗作用下，该相变对退相干效应具有鲁棒性，并通过光子网格晶格中的合成准晶体加以验证。
2024-04-06 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Solid-state quantum optics with quantum dots in photonic nanostructures
量子纳米光子学已经成为一个新的研究前沿，量子光学与纳米光子学相结合，以增强和控制强约束光与量子发射器之间的相互作用。这种进展为在全固态平台上进行量子信息处理提供了一条有前途的途径。本文综述了纳米光子结构中单量子点实验的最新进展。在光子带隙结构中嵌入量子点提供了一种控制单光子的自发发射到由局部光-物质耦合强度确定的程度的方法。在光子晶体中引入缺陷意味着新的功能。例如，可以构建有效和强约束的腔，从而实现腔量子电动力学实验。此外，可以在光子晶体波导中调整光速，光子晶体波导形成高效单光子源的基础，其中光子被引导到波导的缓慢传播模式中。最后，我们将讨论量子光学实验的固态实现与原子实现相比所带来的一些惊喜。特别是，它将被证明，著名的点偶极子描述的光-物质相互作用可以打破时，量子点耦合到等离子体纳米结构。
2012-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anderson Localization in Photonic Time Crystals
本文研究光子时间晶体中的时间无序，证明折射率周期调制叠加时间无序可使电磁场在时域出现并指数衰减，从而实现时域安德森局域化。
2025-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas physics.optics
Temperature Tunable Optical Transmission control of VO2 nanostructures by IR based 1-D Photonic crystals as hybrid Photonic absorbers
根据J. Phys. D：Appl. Phys. 51 375102（2018）的早期理论预测，通过在近红外（IR）光谱中在SiO2/TiO 2分布式布拉格反射器（DBR）上沉积VO 2纳米颗粒的薄膜，研究了1-D光子晶体对VO 2光透射的影响。采用简单的溶液法合成了结晶度可调的单斜相VO 2纳米粒子。通过改变其合成温度和生长后退火条件，获得了中等结晶度（MC）和高度结晶度（HC）的VO 2纳米结构。MC VO 2和HC VO 2薄膜在红外区的光学透射率都表现出预期的降低，这是由于其结构相变在临界温度附近从单斜（绝缘体）到金红石（金属）。通过在40%透射DBR结构上组合VO 2膜，平均光学透射率进一步下降到~ 20%。DBR的叠层数量在有效降低红外透射率方面起着关键作用。当DBR的叠层数量从4增加到7时，在这种基于二氧化钒/一维光子晶体的复合光子结构中，DBR上的金属VO 2膜的近红外透射率几乎为零。这种温度控制的、增强的宽带光学响应可以是用于各种智能窗应用的基于VO 2纳米颗粒的混合光子吸收器的有前途的设计。
2019-10-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
An Anderson-localized random nanolaser
精确度是整个科学的一个优点，特别是在光学领域，精心制造的纳米级器件对经典和量子光子学都有很大的希望[1-6]。在这种纳米结构中，不可避免的缺陷通常会造成严重的性能限制，但在某些情况下，无序可能会产生新的功能[7]。在这里，我们展示了片上随机纳米激光器，其中腔反馈由半导体光子晶体波导中的本征无序提供，导致光的安德森局域化[8]。这使得具有非常小的模体积的高效和宽带可调谐激光器成为可能。我们观察到一个有趣的增益，色散控制的慢光，和混乱，这决定了从弹道输运到安德森局域化的交叉之间的相互作用。这种行为是非保守随机介质的一个独特特征，它使得能够证明随机激光的全光控制。我们的统计分析表明，最终的无阈值随机纳米激光器的方式。
2012-10-17 physics.optics
Fabrication of photonic nanostructures from hexagonal boron nitride
对基于层状范德华（vdW）材料的器件的兴趣日益增长，推动了新的纳米制造方法的发展。六方氮化硼（hBN）是量子光子学和极化激元学研究中最有前途的材料之一。在这里，我们详细报告了一个有前途的nanofabelets过程中使用的混合电子束诱导蚀刻（EBIE）和反应离子蚀刻（RIE）技术制造几个hBN光子器件。我们强调RIE和EBIE的缺点和优点，并展示了实用的混合方法的悬浮和支持的器件结构与纳米级的功能和高度垂直的侧壁的制造。高品质的腔光学模式（Q~1500）的测量证明了所制造的设备的功能。我们的纳米纤维方法构成了基于hBN和其他分层vdW材料的集成单片量子光子学平台的进步。
2018-09-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Probing the effects of interaction in Anderson localization using linear photonic lattices
我们展示了如何二维波导阵列可以用来探测现场相互作用的影响安德森局域化的两个相互作用玻色子在一维。它表明，经典的光和线性元件是足够的实验探测在这种设置中的相互作用和无序之间的相互作用。对于实验相关性，我们评估的参与率和强度关联函数作为本地化的两种类型的障碍（对角和非对角），两种类型的相互作用（排斥和吸引力），并为各种初始输入状态的措施。采用一组常用的初始状态，我们表明，安德森局域化的相互作用的效果是强烈依赖于类型的混乱和初始条件，但是独立的相互作用是排斥或吸引。然后，我们分析了某种类型的纠缠输入状态的相互作用的类型是相关的，并讨论它如何可以自然地实现在波导阵列。最后，我们列出了二维光子晶格实现的细节，包括所需的参数制度。
2014-02-19 physics.optics quant-ph
Metallic nanostructures as electronic billiards for nonlinear terahertz photonics
金属纳米颗粒的光学性质通常被认为是等离子体激元，光和准自由电子的耦合状态。在这里，我们预测，纳米结构内部的电子限制导致另一种非常不同的共振类型，这决定了在明显低于等离子体共振的频率范围内的光学性质。我们表明，紧密放置的约束诱导共振通常加入到一个单一的复合“超共振”，在低频产生巨大的非线性。我们的模拟表明，这种非线性可以用于有效的下转换的光泵太赫兹和中红外频率的亚微米器件的基础上的纳米颗粒复合材料。我们讨论了这些量子限制引起的共振与传统的等离子体激元的相互作用，以及不寻常的量子能级统计，在这里适应的范例的电子台球理论。
2023-03-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced light absorption in all-polymer biomimetic photonic structures by near-zero-index organic matter
天然光合光子纳米结构可以显示复杂的光物质相互作用，包括增强的光吸收慢光，即使是高度色素系统。除了基本的生物学方面，这些天然纳米结构作为先进光子器件的蓝图非常有吸引力。但由于大多数有机光子结构的折射率对比度较低，这种纳米结构的软物质仿生实现具有挑战性。具有近零折射率（NZI）光学性质的激子有机材料允许克服这些瓶颈。在这里，我们证明了NZI薄膜的组合成光子多层膜，如在自然界中发现的，使宽带可调谐的强反射率以及慢光吸收增强和定制的光致发光特性在整个可见光谱。此外，它表明，这种复杂的光学响应是可调的，铺平了道路的基础上的所有聚合物和近零折射率材料的光子结构的有源器件的发展。
2021-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Passive radiative "thermostat" enabled by phase-change photonic nanostructures
恒温器感测物理系统的温度，并打开或关闭加热或冷却设备，调节热流以将系统的温度保持在期望的设定点附近。利用辐射传热技术的最新进展，在这里，我们提出了一个被动辐射“恒温器”的基础上相变光子纳米结构在室温下的热调节。通过根据环境温度自调整其可见光到中红外吸收率和发射率响应，所提出的设备在白天使用相变转变温度作为设定点使用天空被动地冷却或加热，而在夜间温度保持在环境温度或低于环境温度。我们模拟的性能的被动纳米光子恒温器设计的基础上二氧化钒薄膜，显示白天被动冷却（加热）相对于周围的热（冷）天，保持平衡温度大约锁定在相变区域内。被动辐射恒温器有可能使新的热管理技术成为可能，例如，在年温差极端波动的地区调节昼夜温度。
2019-02-04 physics.app-ph physics.optics
Broadband sensitive pump-probe setup for ultrafast optical switching of photonic nanostructures and semiconductors
我们描述了一个超快时间分辨泵浦探测光谱设置，旨在研究纳米光子结构的开关。飞秒泵浦和探测脉冲都可以在3850和21050 cm $^{-1}$之间的宽频率范围内独立调谐。宽的泵浦扫描范围允许大的光学穿透深度，而宽的探测扫描范围对于强光子晶体的研究至关重要。一种新的数据采集方法允许灵敏的泵浦-探测测量，并校正探测强度和泵浦杂散光的波动。与激光波动相比，我们观察到设置的精度提高了十倍，允许在1 s的测量时间内测量精度优于$Δ$ R= 0.07%。演示的改进技术的体硅晶片，3D硅反蛋白石光子带隙晶体，和Z-扫描测量的双光子吸收系数的Si，GaAs，和三光子吸收系数的GaP在红外波长范围内。
2009-03-01 physics.ins-det physics.optics
Anderson Localization at the Subwavelength Scale and Loss Compensation for Surface-Plasmon Polaritons in Disordered Arrays of Metallic Nanowires
使用耦合金属纳米线的随机阵列作为无序等离子体激元系统的一个通用的例子，我们证明了结构无序诱导光在这些纳米结构中的深亚波长尺度的本地化。从头算分析是基于求解完整的三维麦克斯韦方程组。我们发现，耦合等离子体纳米线的半径的随机变化足以诱导表面等离子体激元（SPPs）的安德森局域化（AL），这些捕获模式的大小显着小于波长。值得注意的是，补偿系统的等离子体组件中的损耗所需的光学增益系数远小于金属的损耗系数，这显然有利于在等离子体纳米结构中实现AL。安德森局域的SPP的激发和传播的动力学也解决了。
2014-05-09 nlin.PS physics.optics
Optomechanical coupling in the Anderson-localization regime
光学机械晶体，专门设计和制造的半导体纳米结构，用于增强电磁场和纳米尺度物质的机械振动之间的耦合。然而，在实际的光机械晶体中，缺陷打开额外的通道，其中能量的传递损失，降低光机械耦合效率。在这里，我们量化的典范一维光学机械晶体的声子和光子带隙的无序的作用。我们展示了如何利用无序作为一种资源，以提高工程结构以外的光机耦合，从而提供了一个新的工具集的光机。
2017-03-14 physics.optics
Probing the Topological Anderson Transition in Quasiperiodic Photonic Lattices via Chiral Displacement and Wavelength Tuning
研究通过准周期调制光子SSH晶格的胞内耦合实现拓扑Anderson转变，利用波长调谐测量光在晶格体内传输的平均手位移，揭示了系统在平庸相与拓扑相间的重入转变。
2025-07-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Transport Phase Diagram and Anderson Localization in Hyperuniform Disordered Photonic Materials
超均匀无序光子材料（HDPM）是一种具有非常规光学特性的空间相关介质结构。它们可以对长波长辐射透明，同时在另一个频率范围内具有各向同性带隙。这种现象提出了关于光子通过无序介质传输的基本问题。虽然光学透明性对经常性的多重散射是稳健的，但对诸如扩散多重散射或安德森局域化的其他输运机制知之甚少。在这里，我们调查的带隙，我们报告的安德森局域化在二维隐身HDPM使用数值模拟的态密度和光输运统计。为了建立一个统一的观点，我们提出了一个传输相图。我们的研究结果表明，仅依赖于相关的程度，介电材料可以从本地化行为过渡到带隙跨越由弱耦合状态之间的隧穿主导的中间制度。
2017-02-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-utopian optical properties computed of a tomographically reconstructed real photonic nanostructure
针对理想化模型无法完整解释真实光子纳米结构实验结果的问题，提出以断层扫描重建的真实结构为输入，用DGFEM计算光学特性，纠正了理想化模型对内部场和LDOS的错误认知。
2024-08-29 physics.optics
Statistical measurements of quantum emitters coupled to Anderson-localized modes in disordered photonic-crystal waveguides
光学纳米结构已被证明是有益的定制量子发射器的发射特性。然而，不可避免的制造缺陷可能会带来麻烦。非常值得注意的是，无序提供了新的机会，因为光可以有效地限制随机多重散射导致安德森局域化。在这里，我们研究了这种无序诱导腔对嵌入无序光子晶体波导中的单量子点发射动力学的影响。我们提出了时间分辨测量的总发射从安德森本地化腔和从单个发射器耦合到腔。我们观察到强烈抑制和增强衰减率相对于自发发射率在均匀介质中。从统计分析，我们报告的平均Purcell因子为2在没有任何控制的量子点腔失谐。通过光谱调谐个别量子点与安德森本地化模式共振，最大Purcell因子为23.8，这是在强耦合制度的开始。所提供的数据量化了自然发生的安德森局域腔的潜力，用于控制和增强光-物质相互作用强度，这不仅与腔量子电动力学实验有关，而且还可能用于有效的能量收集和可控随机激光。
2013-01-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Parallel overlapping-domain decomposition FDFD for large-scale complex nanostructures modeling
针对大规模复杂纳米结构电磁建模，提出基于FDFD的并行重叠域分解方法，通过PML子域划分与多波前预条件加速，实现与COMSOL一致精度且计算时间降低一个数量级。
2025-09-25 physics.optics
Dynamic light diffusion, Anderson localization and lasing in disordered inverted opals: 3D ab-initio Maxwell-Bloch computation
我们报道了在具有完全光子带隙的倒置无序蛋白石中光的安德森局域化的三维时域并行模拟。研究了飞秒激光激发下的动态扩散过程，计算了扩散常数和衰变时间随无序强度的变化。我们报告的证据，从离域布洛赫振荡过渡到强烈的本地化共振自启动激光过程。
2008-02-26 physics.optics
Photonic and plasmonic guiding modes in graphene-silicon photonic crystals
我们报告了在纳米结构硅衬底上大面积化学气相沉积生长石墨烯的等离子体激元和光子导模的系统研究。石墨烯与衬底光子晶体中的光相互作用可以根据光子晶体晶格常数和各种模式波长（即等离子体、光子和自由空间）分为四种不同的机制。通过优化衬底的设计，这些谐振模式可以放大石墨烯在红外波长的吸收，用于硅光子平台上的高效调制器、滤波器、传感器和光电探测器。
2015-04-20 physics.optics
Anderson localization in disordered LN photonic crystal slab cavities
我们提出了一个详细的理论研究的LN光子晶体板条腔的结构无序的影响，从短到长的长度尺度，使用全三维布洛赫模式展开技术。我们计算了腔模的光态密度、品质因数和有效模体积，并与相应的无序光子晶体波导的局域模进行了比较。我们演示了如何的品质因数和有效模体积饱和在一个特定的腔长，并成为有界的安德森模式出现在无序波导的相应值。利用强度涨落判据，在腔长大于L_（31）附近观察到安德森局域化现象，并指出：只要腔长与腔镜距离足够远，且有效模局域化长度远小于腔长，无序LN腔中的场限制主要由结构无序的局域特性决定;在这种状态下，无序腔系统变得对腔边界的变化不敏感，并且发现与用于局域化的强度波动准则的良好一致性。令人惊讶的是，我们发现，安德森局域模不出现新的无序诱导共振的LN腔模式的主要光谱区域，而且，此外，无序DOS增强是最大的无序波导系统具有相同的长度。这些结果是从根本上有趣的应用，如激光和腔QED，并提供了新的见解有限尺寸的慢光波导的边界条件的作用。他们还指出，使用基于腔边界/镜和单个慢光布洛赫模式的模型来描述具有大N的腔系统是明显失败的。
2018-05-08 cond-mat.dis-nn physics.optics
Density of states governs light scattering in photonic crystals
我们描述了一个平滑的过渡（完全有序）的光子晶体（完全无序）的光子玻璃，使我们能够在纳米结构介质中的散射平均自由程的精确测量，反过来，建立起占主导地位的状态密度的作用。在光子晶体中，当$\sim 3%$在带隙附近（波长为$\sim 27$ nm）移动时，散射平均自由程的色变为一个数量级。
2008-11-27 physics.optics
Atom-light interactions in quasi-1D nanostructures: a Green's function perspective
基于经典电磁格林函数描述原子-光相互作用的形式主义，我们研究了原子和其他量子发射体耦合到一维光子结构，如腔，波导和光子晶体的光学响应。我们展示了一个清晰的映射之间的透射光谱和本地格林函数，允许识别原子之间的色散和耗散相互作用的签名。我们还证明了我们的分析的适用性，涉及三能级原子的问题，如电磁感应透明。最后，我们研究了最近的实验，并预测未来的观察原子-原子相互作用的光子带隙。
2017-03-07 physics.optics quant-ph
Machine Learning-Based Optimization of Chiral Photonic Nanostructures: Evolution- and Neural Network-Based Design
手征光子学开辟了新的途径来操纵光-物质相互作用，并通过纳米结构化非平凡图案来定制超表面和材料的光学响应。物质的手征性（如分子的手征性）和光的手征性（在最简单的情况下由圆偏振的手征性给出）在化学、纳米光子学和光学信息处理中的应用引起了广泛的关注。我们报告的手性光子结构的设计，使用两种机器学习方法，进化算法和神经网络的方法，快速，有效地优化介电超颖表面的光学特性。在过渡金属二硫属化物激子共振范围内获得的可见光的设计配方显示出反射光的圆偏振度的频率依赖性修改，其由左圆偏振强度和右圆偏振强度之间的差表示。我们的研究结果表明，采用二硫化钨作为可能的活性材料，如谷霍尔效应和光学谷相干性的功能，手性敏感的光-物质耦合方案的光学纳米图案化反射器的简便制造和表征。
2021-11-11 physics.app-ph physics.optics stat.ML
Photonic Crystal Optical Tweezers
粒子的非侵入性光学操纵已经成为生物学研究和纳米技术的一种强大而通用的工具。特别地，细胞、细胞核和亚微米颗粒的捕获和旋转使得能够实现用于各种应用的独特功能，例如组织工程、癌症研究和纳米纤维。我们提出并证明了一种纯光学的方法来旋转和排列粒子使用偏振光与光子晶体纳米结构的相互作用，以产生增强的捕获力。用弱聚焦的激光束，我们观察到有效的捕获和运输的聚苯乙烯珠的大小范围从10微米到190纳米以及癌细胞核。此外，我们证明了使用1-D光子晶体结构的非球形粒子的排列。在低至17 uW/um ^2的光强度下捕获、旋转并排列细菌细胞。利用时域有限差分法（FDTD）模拟了光子晶体纳米结构上方的近场和远场，揭示了观测结果的来源。这种方法可以扩展到使用2-D光子晶体纳米结构进行完全旋转控制。
2009-12-26 physics.ins-det physics.optics
