Diffraction of a symmetric TM mode at an open-ended deeply corrugated waveguide with a small period
本文研究带法兰开端波纹波导对慢对称TM模的衍射，在长波和深波纹条件下用等效边界条件及Wiener-Hopf-Fock方程求解反射系数，并分析场分量与辐射图样。
2023-05-07 physics.acc-ph physics.class-ph physics.optics
Analysis of Metal-Dielectric Waveguides with Circular Sectors
金属波纹表面的研究最近受到了强烈的关注，因为它们能够模仿表面等离子体的行为。在这项工作中，这种等离子体激元的行为是用来设计一个开放的圆柱形波导。该结构由纵向波纹金属圆柱体组成，其波纹填充有介电材料。在波纹数为无穷大但周期不变的连续极限下，分析了这种波导的色散关系。结果发现，在这个极限，波导只支持TE导模和它们的色散关系变得高度退化。最后，它表明，波导表现为具有极端电磁参数的各向异性圆柱形杆，这使得它可以应用这些结构不仅作为波导，而且作为构建块的超材料。
2014-04-22 physics.optics
Theoretical demonstration of mode transmission in ZGP-based micrometer waveguide platforms
本研究对ZGP-on-SiO2微米级波导的模式传输开展理论表征，计算出2-12μm波段TE、TM模的低传输损耗，发现模式损耗无明显角振荡及TM模模式交叉现象，为ZGP及同类双折射晶体波导的优化设计提供参考。
2024-03-12 physics.optics
Fibre coupled dual-mode waveguide interferometer with $λ$/130 fringe spacing
本文报道了多模波导干涉仪在光纤耦合“双模”状态下工作的预测和测量结果。对于1.32微米的源，通过中空平面镜波导的8.0微米宽度的10.0纳米增量变化产生输出光束的完整切换周期。这相当于条纹间距为$\simλ/130$。这是一个数量级小于以前报道的结果，这种形式的干涉仪。
2008-03-24 physics.optics
Phase Errors in mid-IR Arrayed Waveguide Gratings based on graded index SiGe-Si technology
本文提出了一种分析SiGe/Si渐变折射率阵列波导光栅（AWG）中红外波段相位误差和功率截断的方法。本文使用的半解析模型基于模式场的高斯近似和傅立叶光学。应用该方法研究了中心波长为3.4 μ m、4.5 μ m、5.7 μ m和7.6 μ m的阵列波导的串扰水平、有效折射率偏差与功率截断之间的关系。我们发现，有效折射率变化的影响是更关键的AWG与较小的工作波长和功率截断不应超过5%，这些类型的设备。最后，我们参考了中心波长为4.5 μm，5.7 μm，7.6 μm的AWG的实验数据，得到了24 dB的串扰水平，对应于有效折射率的相对误差小于2 × 10-5，等效光程差小于0.2 μ m。
2021-04-27 physics.ins-det physics.optics
Waveguide-based single-pixel up-conversion infrared spectrometer
介绍了一种基于周期极化铌酸锂（PPLN）波导的单像素上转换红外光谱仪。1.5微米波段的扫描泵浦激光和1.3微米波段的信号之间的和频产生的可见光辐射，这是由硅单光子探测器检测。上转换光谱仪的噪声等效功率比商用光谱分析仪低两个数量级。
2008-10-24 physics.ins-det physics.optics
Phase-Matched Second Harmonic Generation in a flux grown KTiOPO4 crystal ridge optical waveguide
在平均横截面为38微米^[2]的15.8 mm长KTiOPO4微米脊形波导中进行了II型二次谐波产生。理论预测与实验进行了比较。强协议获得相位匹配波长和二次谐波强度。这项工作为集成参量光学开辟了广阔的前景。
2018-08-28 physics.optics
Giant optical spin-orbit interactions in ferroelectric van der Waals waveguides
Columbia University（哥伦比亚大学）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
研究通过铁电半导体NbOI2实现高双折射范德华波导，展示出巨量光学自旋分裂和极化控制波导转向，建立高各向异性波导在光-自旋电子技术中的应用前景。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
On optical-absorption peaks in a nonhomogeneous thin-film solar cell with a two-dimensional periodically corrugated metallic backreflector
采用严格耦合波方法（RCWA）研究了具有二维金属周期性波纹背反射器（PCBR）的三p-i-n结非晶硅太阳电池的光吸收特性。总的和有用的吸收率计算对自由空间波长$λ_o$的s-和p-偏振偏振态。三个p-i-n结中的每一个的有用吸收率也被计算为垂直入射以及斜入射。此外，两个正则边界值问题的预测导波模式（GWM）：表面等离子体极化激元波和波导模式的解决。与平面背反射器相比，使用双周期PCBR增强了有用吸收率和总吸收率。预测的GWM与总吸收率和有用吸收率的峰值相关。GWMs的激发主要局限于$λ_o < 700$ nm，吸收增强。由于某些GWM的激发可能与总吸收率相关，但与有用吸收率无关，因此在设计光捕获策略时应研究有用吸收率。
2018-06-07 physics.app-ph physics.optics
Efficient geometrical control of spin waves in microscopic YIG waveguides
我们通过实验和微磁模拟研究了自旋波在100纳米厚YIG波导中的传播，其中宽度在过渡区从2微米线性减小到0.5微米，过渡区的长度在2.5微米到10微米之间变化。我们表明，这种几何结构导致波长的下转换，从而能够有效地产生波长低至350 nm的波。我们还发现，这种几何形状导致修改的群速度，允许几乎色散传播的自旋波脉冲。此外，我们表明，能量集中的影响超过阻尼在这些YIG波导，导致在过渡区的传播过程中的自旋波强度的整体增加。这些发现可用于提高使用自旋波作为信息载体的磁振子器件的效率和功能。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Second-Harmonic Generation of Spoof Surface Plasmon Polaritons Using Nonlinear Plasmonic Metamaterials
二次谐波产生是非线性效应的重要应用之一，在过去的几十年里引起了非线性光学和微波领域的极大兴趣。然而，据我们所知，产生表面等离子体激元（SPPs）的二次谐波还没有报道。在这里，我们提出了在微波频率下使用亚波长尺度的非线性有源器件集成在专门设计的等离子体波导，这是由两个双波纹金属条印刷在一个薄的介质板的顶部和底部表面反对称的高效率的欺骗SPP的二次谐波。我们发现，等离子体激元波导支持具有强亚波长效应的欺骗SPP的宽带传输，其色散特性可以通过改变几何参数来控制。通过将半导体材料制成的非线性器件加载到两个等离子体激元波导的交叉点上，实验证明了在宽频带内产生二次谐波等离子体激元的有效性.所提出的二次谐波发生器可以直接用作SPP倍频器，并且所提出的方法可以扩展到实现高次谐波和产生SPP混频器，这是SPP集成电路和系统所必需的。
2015-05-13 physics.optics
Exciton-Tunable Phase Control and Superstrong Coupling Through Multimode Polariton Engineering in Planar Waveguides
CNR Nanotec, Institute of Nanotechnology（国家研究委员会纳米技术研究所）；School of Physics and Astronomy, University of Southampton（南安普顿大学物理与天文学学院）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie—Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)（国家研究委员会光子学与纳米技术研究所）
本文研究可见光半导体波导中的多模激子-光子耦合，通过严格耦合波分析和耦合振子模型，展示了从常规多模强耦合到超强耦合的光子带结构工程，并利用激子共振位移实现相位调制和模态切换。
2026-10-20 physics.optics
High-efficient and polarization independent edge coupler for thin-film lithium niobite waveguide devices
锂酸盐（LN）器件由于其优良的光学特性，在光通信和非线性光学等领域得到了广泛的应用。绝缘体上薄膜叠层锂（LNOI）的出现极大地提高了LN基器件的性能。然而，高效率的光纤芯片光耦合器仍然是必要的LNOI为基础的实际应用的设备。在本文中，我们展示了一个高效的和偏振无关的边缘耦合器的基础上LNOI。该耦合器采用标准半导体工艺制造，与模场直径约为3.2 μ m的超高数值孔径光纤（UHNAF）耦合时，在1550 nm波长处，TE/TM光的耦合损耗分别为0.54 dB/0.59 dB/面。对于波长大于1527 nm的TE光和TM光，耦合损耗均小于1dB/面。也证明了相对较大的光学失调容限。该耦合器在高光功率和温度变化下具有良好的稳定性。
2020-09-07 physics.app-ph physics.optics
Low-Energy, Octave-Spanning Supercontinuum Generation in Ta_2O_5 Waveguides: Towards Optical Coherence Metrology
Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；School of Artificial Intelligence, OPtics and ElectroNics, Northwestern Polytechnical University（西北工业大学人工智能与光学电子学院）；School of Integrated Circuits, Northwestern Polytechnical University（西北工业大学集成电路学院）；Key Laboratory of Light Field Manipulation and Information Acquisition, Ministry of Industry and Information Technology, and Shanxi Key Laboratory of Optical Information Technology, School of Physical Science and Technology, Northwestern Polytechnical University（工业和信息化部光场调控与信息获取重点实验室，山西省光信息技术重点实验室，西北工业大学物理科学与技术学院）
本研究提出了一种低能耗的Ta₂O₅波导，实现两八度跨度的超连续谱生成，展示了在生物医学成像和精密计量中的应用潜力。
2026-02-12 physics.optics
Monolithic Magneto-Optical Mach-Zehnder Isolator Using Laser-Annealed Iron Garnet on a Silicon Waveguide
Kyocera Corporation（京瓷株式会社）；Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University（东北大学电气通信研究所）
研究基于磁光石榴石的单片集成光隔离器，通过真空局部激光退火避免传统炉退火高温对芯片的损害，在硅基马赫-曾德尔干涉仪内实现Ce:YIG结晶，给出器件性能参数，证明可通过高通量技术集成热敏感硅光子器件和磁光薄膜。
2026-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Design of broadband high-efficiency superconducting-nanowire single photon detectors
在本文中，几个设计，以最大限度地提高超导纳米线单光子探测器的吸收效率进行了研究。使用由金镜和SiO2层组成的简单光学腔，吸收效率可以提高到97%以上：这一结果通过实现在1.31微米处具有85%的整体系统检测效率的NbTiN基检测器而在实验上得到证实。计算结果表明，通过将纳米线夹在两个介质布拉格反射器之间，优化结构可以在峰值波长处达到单位吸收（> 99.9%）。为了实现宽带高效率，考虑了不同的方法：波导耦合检测器。在这项工作中进行的计算表明，通过正确地确定波导和纳米线的尺寸，可以设计在几百nm的波长范围内吸收超过95%的注入光子的偏振不敏感探测器。我们提出了一种探测器设计，利用GAN/AlN波导，因为这些材料允许晶格匹配的外延沉积的Nb（Ti）N薄膜，并在很宽的波长范围内是透明的。
2016-02-22 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Symmetric Second-Harmonic Generation in Sub-wavelength Periodically Poled Thin Film Lithium Niobate
本研究针对对称二次谐波产生难以实现的问题，通过在370nm周期极化的薄膜铌酸锂波导中实现铁电畴可靠控制，达成了高效连续波泵浦对称SHG，验证了亚波长周期极化可行性并开辟了相关研究新方向。
2024-07-12 physics.app-ph physics.optics
Terahertz gas phase spectroscopy using a high finesse Fabry-Pérot cavity
可实现的仪器灵敏度是THz应用持续发展的关键参数。诸如腔增强技术和腔衰荡光谱等技术尚未在太赫兹频率下使用，这是由于难以构建高精细度法布里-珀罗腔。在这里，我们描述了这样的太赫兹谐振器的基础上，低损耗的超大型波纹波导与高反射光子镜获得的精细度超过3000约620 GHz。这些组件使法布里-珀罗太赫兹吸收光谱仪具有一公里的等效相互作用长度，可以获得低至10- 27 cm- 1/（molecule/cm 2）的线强度，S/N比为3。此外，腔内光功率允许使用低功率发射器研究Lamb-Dip效应，可以容易地获得优于5 kHz的绝对频率精度，为旋转光谱提供额外的解决方案。
2019-10-22 physics.ins-det physics.optics
Efficient, Compact and Low Loss Thermo-Optic Phase Shifter in Silicon
我们设计了一个电阻加热器优化的有效和低损耗的光相位调制在绝缘体上硅（SOI）波导和表征制造的设备。通过使电流垂直于新的脊形波导几何形状流动来实现调制。使用不同的掺杂剂浓度设计电阻分布，以获得局部发热并最大化光模和高温区域之间的重叠，同时最大限度地减少由于自由载流子吸收而导致的光损耗。用CMOS工艺制作了一个61.6微米长的移相器，具有氧化物包层和两个金属层。该器件的相移效率为24.77 +/- 0.43 mW/pi，-3 dB调制带宽为130.0 +/- 5.59 kHz。在8英寸晶圆上测量的21个器件的插入损耗仅为0.23 +/- 0.13 dB。考虑到密集集成光子电路的前景，我们还量化了在标准220 nm SOI平台上隔离热光器件所需的分离。
2014-10-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Beyond Adiabatic Elimination in Topological Floquet Engineering
在量子力学中，绝热消去是一种标准的工具，它为相关的态子空间产生一个低的约化哈密顿量，并将其耦合到具有高得多能量的态的效应。假设这种强大的消除方法被应用到准能态的驱动系统，然后出现一个关键的问题，由驱动力引起的绝热条件的违反挑战这样的存在下的非平衡驱动系统的光谱减少。本文从理论和实验两个方面研究了拓扑保护Floquet系统中普遍存在的两种驱动诱导消除。我们将它们命名为“准绝热消除”和“高频限制消除”，根据不同的驱动频率否认绝热条件的基本要求。这两个非绝热消除观察到在我们最近开发的微波Floquet模拟器，一个可编程的测试平台组成的弯曲金属耦合波纹波导。通过在模拟器上的近场成像，揭示了绝热消除和驱动诱导消除之间的机制，指出了利用准能量剪裁和操纵Floquet态的普遍存在的谱分解。最后，我们希望我们的研究结果可以为进一步发展Floquet工程学在磁驱动系统中的应用提供深刻和适用的可能性，从凝聚态物理到光子学。
2020-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.atom-ph
