Physics of Dipole and Quadrupole Brewster Angles in Thin Films
Trinity College Dublin（都柏林三一学院）
通过多极展开研究SiN薄膜中s和p偏振光的反射，推导出磁偶极和电/磁四极的布鲁斯特角方程，并实验验证。
2026-06-08 physics.optics
Localization length calculations in alternating metamaterial-birefringent disordered layered stacks
本文对非相关厚度无序条件下的超材料-双折射交替随机叠层中的局域化长度进行了详细的理论和数值分析。当考虑“标准”各向同性层（具有正折射率）而不是超材料层时，最近已经报道了类似的结构来抑制$\it{p}$ -偏振光的布鲁斯特离域，从而提供了产生偏振不敏感的宽带反射的通用手段。然而，与平均层厚度$a_0$相比，这种局部化的增强对于短波长$λ$是有效的。在较高的波长，我们恢复布鲁斯特异常$\it{p}$偏振态阻碍了显着的本地化的光。为了在更宽的波长范围内实现更好的定位，我们用负折射率超材料取代了传统的各向同性层，在近红外范围内呈现低损耗和恒定的折射率。其结果是，我们的数值计算表现出线性依赖的本地化长度与$λ$（在区域$5 <λ/a_0 < 60$）减少布鲁斯特异常在两个以上的数量级相对于标准的各向同性计划在斜入射。这种增强的本地化实际上是独立的厚度无序的种类，也举行弱折射率无序。
2015-05-31 physics.optics
Suppression of Anderson localization of light and Brewster anomalies in disordered superlattices containing a dispersive metamaterial
从理论上研究了光通过由厚度随机的空气层和色散超材料层交替排列而成的一维无序结构的传播。法向入射和斜入射都被考虑。通过数值模拟和分析理论，我们已经建立了光的安德森局域化可以被抑制：（i）在长波长极限下，对于取决于色散超材料的参数的有限入射角;（ii）对于孤立的频率和特定的入射角，对应于色散超材料的正折射和负折射制度中的布鲁斯特异常。这些结果表明，光的安德森局域化可以用来控制和调谐无序超材料中的光传播。
2010-05-31 cond-mat.dis-nn physics.optics
Gain-assisted control of the photonic spin Hall effect
本文提出增益辅助模型，通过双光子拉曼跃迁调控反射光的光子自旋霍尔效应，实现自旋累积方向切换及峰值和角度范围的可控调节，为光学传感等自旋应用提供新途径。
2025-06-02 physics.atm-clus physics.optics quant-ph
Generalized Brewster-angle effect in thin-film optical absorbers and its application for graphene hydrogen sensing
广义布鲁斯特角（GBA）是p-和s-偏振光发生反射偏振的入射角。实现s偏振布鲁斯特效应需要具有磁响应的材料，这在光学频率下是具有挑战性的，因为材料在这些频率下的磁响应非常弱。在这里，我们实验上实现GBA效应在可见光使用的薄膜吸收系统的吸收基板上的介质膜。对于不同入射角和多个波长的p-和s-偏振光，通过反射实现偏振。我们为薄膜光吸收体中的广义布儒斯特效应提供了一个理论框架。我们演示了氢气传感使用单层石墨烯膜转移到薄膜吸收剂在GBA与~1 fg/mm 2的空气质量灵敏度。这种光敏感性源于暗点附近的强相位敏感性，特别是在GBA处，以及平面纳米腔中强的光-物质相互作用。这些发现从传统的领域薄膜作为纯粹的干涉光学薄膜，并突出了它的许多潜在的应用，包括气体传感和生物传感。
2019-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A Brewster route to Cherenkov detectors
切伦科夫效应使一种有价值的工具，称为切伦科夫探测器，通过测量切伦科夫锥来识别高能粒子。然而，这种检测器的灵敏度和动量覆盖范围本质上受到主体材料的折射率的限制。特别是，识别能量超过几个千兆电子伏特的粒子需要具有接近1折射率的主体材料，这通常限于大型和笨重的气室。克服这种基本的材料限制对未来的粒子探测器很重要，但仍然是一个长期的科学挑战。在这里，我们提出了一个不同的切伦科夫探测器的范例，利用可变的一维光子晶体的堆栈制成的宽带角滤波器。由于布鲁斯特效应，角滤波器仅对来自精确入射角的切伦科夫光子透明，并且通过将每个切伦科夫角映射到检测平面中透射光子的峰值强度位置来实现粒子识别。角滤波器的这种独特性质对切伦科夫检测特别有益，因为它能够在整个可见光谱上实现非色散伪折射率。此外，这样的伪折射率可以灵活地调节到任意值，包括接近于1的值。我们的角度选择布鲁斯特范式提供了一个可行的解决方案，以实现紧凑和高灵敏度的切伦科夫探测器，特别是在光束线，它可以覆盖广泛的动量范围内使用现成的介电材料。
2021-07-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Loss-free enhancement of photonic spin Hall shift by electromagnetically induced transparency
本文提出利用原子介质中电磁感应透明抵消光学损耗，通过在布儒斯特角附近降低反射率实现光子自旋霍尔位移的无损耗增强与可调操控。
2025-04-08 physics.optics
Topological phase singularities in light reflection from non-Hermitian uniaxial media
该研究理论分析吸收性单轴电介质中 p 偏振光完美透射伴随的反射相位奇点，推导解析判据并揭示其拓扑荷及参数动力学。
2023-12-06 physics.optics
Experimental demonstration of valley-Hall topological photonic crystal at telecommunication wavelengths
光子拓扑绝缘体为消除散射损耗和提高光通信系统的效率提供了前所未有的可能性。尽管在理论上做出了重大努力，但在电信领域工作的集成光子拓扑绝缘体的实验演示仍然缺失。在这里，我们设计，制造和表征光子晶体为基础的拓扑结构，表现出谷霍尔效应。我们实验证明了在一个CMOS兼容的芯片工作在电信波长的拓扑保护的边缘状态的传播。这一贡献是集成拓扑光子学的重要一步。
2018-05-18 physics.optics
Effect of wavelength dependence of nonlinearity, gain, and dispersion in photonic crystal fiber amplifiers
光子晶体光纤由于其模场面积和色散设计的灵活性而被用于光纤放大器和激光器中。然而，这些量强烈地依赖于波长。通过将波长依赖性明确纳入非线性薛定谔方程，研究了周期和孔径变化的光子晶体光纤的增益、非线性和色散的波长依赖性。每个参数的波长依赖性的效果分别研究，以及结合。示出的参数的波长依赖性，以创建不对称的光谱和啁啾，但有一个缓和的影响脉冲展宽。在模拟中包括非线性的波长依赖性的效果被证明是最显着的色散或增益相比。
2005-05-03 physics.optics
Controllable spiking patterns in long-wavelength VCSELs for neuromorphic photonics systems
在1310 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）中获得了多个可控尖峰图案，以响应于诱导的扰动和两种不同的偏振光注入情况，即平行和正交。在电信波长下工作的VCSEL中实现可再现的尖峰响应为这些设备在用于非传统计算应用的超快神经形态光子系统中的未来使用提供了很大的希望。
2015-07-29 physics.optics
Coherent supercontinuum generation in a silicon photonic wire in the telecommunication wavelength range
我们展示了一个完全相干的超连续光谱跨越500 nm的绝缘体上的硅光子线波导在1575 nm波长泵浦。一个很好的协议与数值模拟报告。模拟还表明，高水平的双光子吸收可以基本上强制执行的光谱展宽过程的相干性，而不管泵浦脉冲的持续时间。
2014-10-16 physics.optics
Lithium Niobate Photonic Topological Insulator-based Multi-Wavelength Optical Demultiplexer with Piezoelectric Switch-Off
本文设计基于铌酸锂光子拓扑绝缘体的2通道多波长光解复用器，实现低串扰与高隔离，并利用逆压电效应通过电压关断拓扑传输。
2024-12-09 physics.optics
Electro-optic adiabatic wavelength shifting and Q switching demonstrated using a p-i-n integrated photonic crystal nanocavity
我们利用p-i-n集成高Q值光子晶体纳米腔演示了电光调制的绝热波长漂移。通过比光子寿命更快地调制腔的共振，被捕获光的波长被电位移。通过p-i-n结注入电子以降低折射率来改变腔谐振。此外，我们采用绝热波长漂移的演示动态调Q电光调制。
2010-09-02 physics.optics
Applying tiling and pattern theory in the design of hollow-core photonic crystal fibers for multi-wavelength beam guidance
我们展示了如何应用平铺和图案理论设计空芯光子晶体光纤，并在多个带隙中引导光。通过在单个[$3^6$; $3^2$]中组合两种不同的玻璃顶点。$4.3.4$] 2-均匀平铺，支持具有基波、二次和三次谐波波长的传输区域。这种包层设计也可能是用于Er/Yb、Nd：YAG和Ti：Sapphire激光源的高功率光束传输的优秀候选者。
2019-10-23 physics.optics
Extraordinary wavelength reduction in terahertz graphene-cladded photonic crystal slabs
光子晶体板由于其结构周期性而具有光限域、色散工程、非线性增强等特殊功能，在纳米光子学领域有着广泛的应用。亚微米器件尺寸和模体积对于硅基光子晶体板是常规的，然而在光谱上它们限于在近红外中操作。在这里，我们表明，两个单层石墨烯片允许硅光子晶体板与亚微米周期性操作在太赫兹制度，具有极端的100倍波长减少和出色的面外限制。石墨烯包覆的光子晶体板表现出与理想的二维光子晶体的能带结构非常相似的能带结构，即使当板厚度接近零时也具有宽的二维光子带隙。整个光子能带结构不仅与石墨烯费米能级成比例，而且更重要的是，随着板厚度的减小而缩放到较低的频率。就像理想的二维光子晶体一样，石墨烯包覆的光子晶体板沿着线缺陷限制光，形成传播长度为数十个晶格常数的波导。所提出的结构开辟了可能性，大大减少太赫兹光子系统的大小的数量级。
2015-09-01 physics.optics
Electromechanical wavelength tuning of double-membrane photonic crystal cavities
提出了一种将光子晶体腔的谐振波长调谐到1.55 μ m附近的方法。通过机电控制两个平行InGaAsP膜之间的分离来实现PCC模式的大调谐。讨论了避免膜间粘连的制备方法。观察到对称/反对称模式的可逆红/蓝位移，这为机电调谐提供了明确的证据，并且在< 6 V的外加偏压下获得了10 nm的最大位移。
2011-04-06 physics.optics
Wavelength-Accurate Nonlinear Conversion through Wavenumber Selectivity in Photonic Crystal Resonators
集成的非线性波长转换器将来自激光器或量子发射器的光能转换为其他有用的颜色，但是色散限制了可实现的波长偏移的范围。此外，由于几何色散，制造公差降低了器件产生特定目标波长的精度。在这里，我们报告的非线性波长转换器的操作是不依赖于色散工程，然而，输出波长的控制精度高。在我们的方案中，在光子晶体微谐振器中反向传播的波之间的相干耦合引起光子带隙，该光子带隙隔离（在色散空间中）特定的波数以获得非线性增益。我们首先证明了这种策略的参数非线性过程的广泛适用性，通过模拟其在三次谐波产生，色散波形成克尔微梳，和四波混合布拉格散射。在实验中，我们演示了克尔光学参量振荡器，其中这种波数选择相干耦合指定的信号模式。因此，目标和实现的信号波长之间的差异<0.3%。此外，利用带隙保护的波数选择性，我们连续调谐输出频率近300 GHz，而不影响效率。我们的研究结果将带来如何为非线性光学设计微谐振器的范式转变，并且他们在使用集成光子学构建波长精确光源的更大问题上取得了进展。
2022-12-12 physics.optics
Direct quantification of topological protection in symmetry-protected photonic edge states at telecom wavelengths
基于模拟量子谷霍尔效应的定制光子晶体（PhC）的拓扑片上光子学由于其对经典和量子信息的鲁棒单向传输的承诺而最近获得了广泛的兴趣。我们提出了一个直接的定量评估的拓扑光子边缘本征态及其传输特性的电信波长范围内使用相位分辨近场光学显微镜。实验可视化的详细的亚波长结构，这些模式沿两个拓扑非平凡的镜像对称晶格之间的界面传播，使我们能够映射它们的色散关系，并区分几个高阶布洛赫谐波的贡献。由其相速度定义的前向和后向传播模式的选择性探测使得能够直接量化拓扑鲁棒性。研究控制缺陷中的近场传播允许提取上限，以拓扑保护在芯片上的光子系统相比，传统的光子晶体波导。我们发现，受保护的边缘状态是两个数量级更强大的相比，传统的光子晶体波导。这种拓扑鲁棒性的直接实验量化包括在集成光子学中应用拓扑保护指导的关键一步，允许前所未有的无错误光子量子网络。
2020-08-24 physics.optics
Silicon oxynitride platform for linear and nonlinear photonics at NIR wavelengths
在光子集成电路用于量子信息和传感的未来应用中，开发用于集成光子学的通用和新颖的材料平台是至关重要的。在这里，我们提出了一个低损耗材料平台的基础上，高折射率氮氧化硅（\ce{SiON}），它提供了显着的特性，在广泛的红色/近红外波长的线性和非线性光学应用。对于可见光波长，所展示的传播损耗$<1.5$ ~dB/cm使得能够实现用于光子操纵的长且复杂的电路，以及实现高品质因数谐振器。此外，所提出的\ce{SiON}显示出$10^{-19}$ ~m $^2$ /W的高非线性系数，提高了可用于片上光子产生方案的非线性效应的强度。
2022-06-09 physics.optics
Multi-wavelength source at ITU-T grid based on ultra-flattened dispersion photonic crystal fibers
我们报告了一种基于超平坦色散光子晶体光纤的多波长光源的开发，该光源以100 GHz的间隔锁定到ITU-T网格。ITU-T网格频率是利用多重四波混频过程产生的。通过发射03强泵浦信号，我们实验获得了250个跨越200 nm的产物。为了研究和改善这种非线性光学器件的性能，基于分步傅里叶方法进行了模拟。
2008-06-16 physics.optics
Semi-analytical approach to short-wavelength dispersion and modal properties of photonic crystal fibers
我们考虑由任意基底材料制成的光子晶体光纤，并推导出适用于短波长区域的色散和模式特性的统一半解析方法。特别是，我们计算的色散和有效折射率和比较全矢量平面波模拟，我们发现很好的协议。我们还计算了模场直径和V参数的渐近结果，从后者我们预测，纤维是无休止的单模归一化的空气孔直径小于0.42，独立的基础材料。
2005-02-14 physics.optics
Design of wavelength division multiplexing devices based on tunable edge states of valley photonic crystals
波分复用（WDM）器件是光子集成电路（PIC）的关键元件。基于硅波导和光子晶体的传统WDM器件由于缺陷的强后向散射引入的高损耗而具有有限的透射率。此外，减少这些设备的占地面积是具有挑战性的。在这里，我们从理论上证明了一个波分复用器件在电信范围内的基础上全介质硅拓扑谷光子晶体（VPC）结构。我们通过调节硅衬底中晶格的物理参数来调节其有效折射率，这可以连续地调节拓扑边缘态的工作波长范围，从而允许设计具有不同信道的WDM器件。WDM器件有两个通道（1470 nm-1523 nm和1548 nm-1609 nm），对比度分别为22.4 dB和24.9 dB。这种控制拓扑边态工作带宽的原理可以普遍应用于各种可集成光子器件的设计，具有广阔的应用前景。
2022-04-09 physics.optics
Hybrid photonic-plasmonic cavity design for very large Purcell factors at telecom wavelengths
混合光子-等离子体腔可以被定制为同时显示高Q因子和极小的模体积，这导致大的Purcell因子FP值。在不同的混合配置中，那些基于纳米粒子在一个镜子（NPoM）等离子体腔提供了最低的模式体积之一，虽然到目前为止，他们的操作已被限制在1 μm以下的波长。在这里，我们提出了一种混合结构，该结构由硅光子晶体腔组成，该腔的中心有一个缝隙，其中引入了金纳米颗粒。该混合系统工作在电信波长，并提供高Q因子值（Q ${\approx} 10^{5}$）和小归一化模体积（Vm ${\approx} 10^{-4}$），导致极大的Purcell因子值FP ${\approx} 10^{7}$ - ${10^{8}}$。所提出的腔可用于不同的应用，如分子光力学，生物和化学传感，全光信号处理或增强拉曼光谱在相关的电信波长范围。
2022-04-11 physics.optics
Sagnac interference in integrated photonics for reflection mirrors, gyroscopes, filters, and wavelength interleavers
Sagnac干涉作为干涉测量的一种基本光学方法，在光学系统的反射操纵、精密测量和光谱工程中有着广泛的应用。与其他干涉配置相比，它提供了有吸引力的优势，通过产生降低的系统复杂性，而不需要在不同的路径之间的相位控制，从而提供了高度的稳定性，对外部干扰和低波长依赖性。集成制造技术的进步使得芯片级Sagnac干涉仪与通过空间光或光纤设备实现的更传统的方法相比具有大大减少的占用空间和改进的可扩展性。这促进了具有双向光传播的各种集成光子器件，与诸如马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和环形谐振器（RR）的单向光传播器件相比，显示出新的特征和能力。在这里，我们提出了我们的最新成果的功能集成光子器件的基础上Sagnac干涉。我们概述了集成Sagnac干涉器件的理论，并与其他集成光子构建模块（如MZI、RR、光子晶体腔和布拉格光栅）进行了比较。我们提出了我们的最新成果，Sagnac干涉器件实现在集成光子芯片，包括反射镜，光学陀螺仪，基本的过滤器，波长（去）转换器，和量子物理学的光学模拟。
2023-02-25 physics.optics
Room temperature all-silicon photonic crystal nanocavity light emitting diode at sub-bandgap wavelengths
硅现在被牢固地确立为高性能光子材料。其唯一的弱点是缺乏在室温下连续工作、在技术上重要的1300- 1600 nm波长窗口中呈现窄线宽、体积小并且以低功耗工作的原生电驱动光发射器。在这里，在室温下展示了1300-1600 nm范围内的电泵浦全硅纳米光源。利用氢等离子体处理，在硅中引入纳米级的光学活性缺陷，然后将其馈入光子晶体纳米腔中，通过Purcell效应增强器件中的电驱动发射。在1515 nm波长处观察到一条窄的（Δλ = 0.5 nm）发射线，其功率密度为0.4 mW/cm 2，这代表了迄今为止报道的任何硅发射器的最高光谱功率密度。一些可能的改进也进行了讨论，这使得该方案的光互连和其他重要的硅光子学应用的一个非常有前途的光源。
2013-06-24 physics.optics
Wavelength-Dependent Evolution of Full-Field Transfer Matrices in Photonic Lanterns
College of Optics and Photonics (CREOL), University of Central Florida（中央佛罗里达大学光学与光子学院（CREOL））；University of Sydney（悉尼大学）；Department of Physics — Planetary Sciences, University of Central Florida（中央佛罗里达大学行星科学物理系）；Florida Space Institute, University of Central Florida（中央佛罗里达大学佛罗里达太空研究所）
本文研究了光子天线中传输矩阵的波长依赖性演化，通过实验测量和物理模型揭示了多模段中模式相位积累是主导机制，为设计具有特定频谱响应的光子天线提供了理论框架。
2026-04-23 physics.optics
Phononically shielded multi-wavelength photonic-crystal membrane for cavity quantum optomechanics
提出一种具有多波长高反射率和高机械品质因数的氮化硅薄膜谐振器，通过二维光子与声子晶体图案设计，在852 nm、1054 nm和1566 nm处实现高反射率，可应用于腔光力学中的量子频率转换与精确量子测量。
2024-12-25 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
Spontaneous emission enhancement from polymer-embedded colloidal PbS nanocrystals into Si-based photonics at telecom wavelengths
实验研究了300K下光激发PbS_（10）（NC）光致发光（PL）与Si基环形谐振腔和波导的耦合。将PbS NC以各种浓度溶解到酚醛清漆聚合物中并通过滴铸施加。耦合机制和自发发射增强的实验研究和理论预测进行了比较。对于中心波长约为1.45μm的发射和透射，获得了2500的质量（Q）因子。光致发光强度与激发功率呈线性关系，且Q值没有降低。通过这种多功能技术获得具有稳定光学特性的器件。
2013-01-26 physics.optics
Vertical beaming of wavelength-scale photonic crystal resonators
我们报道了在光子晶体平板谐振器内产生的光子的$> 80%$可以在$\pm 30^\circ$的小发散角内漏斗化。通过调整谐振腔的几何形状和在谐振腔下方放置反射器来改变光子晶体平板谐振模的远场辐射特性。前一种方法直接对近场分布进行整形，从而获得方向性和线偏振的远场方向图。后一种修正利用了原始波和反射波之间的干涉效应，以增强能量方向性。我们发现，无论板的厚度，板和反射器之间的最佳距离接近等于一个波长的共振考虑。我们还讨论了一种有效的远场模拟算法的基础上的时域有限差分法和近远场变换。
2006-04-07 physics.optics
Continuous-wave operation and 10-Gb/s direct modulation of InAsP/InP sub-wavelength nanowire laser on silicon photonic crystal
利用低温下的光抽运技术，在硅光子晶体上实现了亚波长（~111 nm直径）单纳米线（NW）连续波（CW）激光器，并实现了10 Gb/s的直接调制。为了估计小信号响应和伪随机位序列（PRBS）调制我们的CW激光器，我们采用了一种新的信号检测技术，采用超导单光子探测器和时间相关单光子计数模块。结果表明，我们的NW激光器在10 Gb/s以上被明确调制，并获得了一个开放的眼模式。这是第一个演示的电信波段CW NW激光器与高速PRBS调制。
2017-02-09 physics.optics
An energy window study of light transmission-disorder relationship in 1D photonic structures
虽然光子晶体的光传输由光子带隙表征，但无序光子结构的光传输由多个传输深度表征。在一个波长范围内的总透射率与该范围的宽度有关，但也与无序的类型有关。不太均匀的无序结构比有序结构透射更多的光，而不管波长范围的宽度。更均匀的无序结构只在宽度的某个值以上才比有序结构透射更多的光。我们研究了这种行为的统计分析超过5000排列的结构，每个波长的宽度和每个均匀度（香农-维纳指数）。
2018-11-23 physics.optics
Generation of parabolic similaritons in tapered silicon photonic wires: comparison of pulse dynamics at telecom and mid-IR wavelengths
研究了锥形硅光子纳米线（Si-PhNWs）在电信（λ=1.55 μm）和中红外（λ=2.2 μm）波段的抛物型自相似光脉冲的产生。我们的计算研究是基于一个严格的理论模型，该模型充分描述了线性和非线性光学效应对脉冲在任意变化宽度的Si-PhNW中传输的影响。数值模拟表明，在正常的色散制度，光脉冲自然演变成抛物线脉冲传播毫米长的锥形Si-PhNW，与此脉冲整形过程的效率是强烈依赖于光谱和脉冲参数制度的设备操作，以及特定形状的Si-PhNW。
2013-07-05 physics.optics
Reflectivity calculated for a 3D silicon photonic band gap crystal with finite support
我们数值研究了具有完全三维光子带隙的三维光子晶体的反射率，旨在解释最近的实验。本文采用有限元方法研究了具有立方类金刚石逆木堆结构的晶体。高折射率主链具有类似于硅的介电功能。我们研究的晶体厚度范围高达10个晶胞（$L \leq 10 c$）。晶体被真空包围，并且像在实验中一样具有有限的支撑。偏振分辨反射率光谱揭示了有限晶体中与驻波相关的法布里-珀罗条纹，以及具有接近$100~\%$反射率的宽阻带，即使是薄晶体。从强反射率峰推断，实验中观察到的最大反射率不受有限尺寸的限制。阻带的频率范围与光子能带结构中的阻带隙非常一致，这与无限和完美晶体有关。所观察到的阻带的频率范围几乎不随入射角而变化，这是合理的，因为阻带是3D带隙的一部分。此外，这一结果支持了先前的断言，即用大数值孔径测量的强反射峰提供了3D光子带隙的忠实签名。布拉格衰减长度$L_{B}$超过基于阻带宽度的早期估计，超出因子为$6$至$9$。因此，在实验中研究的具有$12$晶胞厚度的晶体处于厚晶体极限（$L >> L_{B}$）。在我们对p偏振波的计算中，我们还观察到了Fabry-P{é}rot条纹的零反射和布鲁斯特角的有趣的混合，这在实验中还没有观察到。
2016-09-05 physics.optics
Near-field light-bending photonic switch: physics of switching based on three-dimensional Poynting vector analysis
光子弯钩是一种高强度的弯曲光焦点，其曲率与入射光的波长成比例。基于这种独特的光弯曲现象，提出了一种新型的近场光子开关，通过数值模拟实现了1310 nm和1550 nm两个常用光通信波长的光子信号的交换。这两个波长的信号可以根据其相反弯曲的光子钩子被引导到不同的路径，以实现波长选择性交换。开关机制进行了分析，内部开发的三维（3D）坡印廷矢量可视化技术。结果表明，粒子产生的坡印廷矢量涡旋的三维分布和数量对引起近场开关的光子钩子的形状和弯曲方向有很大影响，多个独立的高量级区域与区域坡印廷矢量流线相匹配可以形成光子钩子.相应的机理只能用三维坡印廷矢量分布来表示，这是首次报道。
2021-09-01 physics.optics
Nonlinear photonic crystal fibres: pushing the zero-dispersion toward the visible
光子晶体光纤中的强波导色散为零色散波长$λ_0$远低于二氧化硅材料色散设定的~1.3微米的极限的非线性光学提供了独特的机会。通过调整空气孔直径d、间距λ和空气孔环的数量N，强波导色散原则上可以用于将λ_0很好地扩展到可见光中，尽管在某种程度上以多模操作为代价。我们详细地研究了零色散波长、截止波长λ c和泄漏损耗在由d、λ和N构成的参数空间中的相互作用。作为特定的结果，我们确定d（~500 nm）和λ（~700 nm）的值，其促进最短可能的零色散波长（~700 nm），同时光纤对于较长波长仍然是单模的。
2006-08-14 physics.optics
Non-Rayleigh limit of the Lorenz-Mie solution and suppression of the scattering by the spheres of negative refractive index
研究了负折射率材料球的光散射。我们表明，光的散射效率并不总是服从众所周知的瑞利定律$Q_{\rm sca}\sim1/λ^4$的尺寸参数的小值，但可以是波长无关的$Q_{\rm sca}\sim const$，甚至随着波长的$Q_{\rm sca}\simλ^2$。此外，还发现半径与入射波长相当的球可以抑制任意方向的散射，特别是前向散射。它可以被认为是球的布鲁斯特角的类似物。
2009-04-01 physics.gen-ph physics.optics
Efficient resonance management in ultrahigh-Q one-dimensional photonic crystal nanocavities fabricated on 300 mm SOI CMOS platform
光子晶体（PhC）纳米腔在光限制和操纵方面表现出独特的能力。因此，它们对于设计新颖的基于谐振的光子集成电路（PIC）变得有吸引力。然而，这里出现了两个基本挑战-如何使用与大体积制造兼容的标准制造工艺实现超高Q PhC腔，以及如何将它们与现有PIC平台中可用的其他标准构建模块有效地集成。在这项工作中，我们展示了超高Q的一维光子晶体纳米腔制作在300毫米的SOI晶片上的光学光刻，与记录的Q值高达0.84万。此外，我们在这些氧化物嵌入腔耦合接入波导，实现了两个关键部件：陷波滤波器和窄带反射器的有效模式管理。特别地，它们允许在期望的谐振波长下的单波长和多波长操作，同时抑制宽波长范围（>100 nm）上的所有其他波长。与传统腔相比，这为在PIC设计中精确实现谐振提供了一种奇妙的策略，在波长选择性和模数控制方面具有更大的自由度。考虑到它们与光学光刻和紧凑的足迹的兼容性，实现的1D PhC纳米腔将对大规模设计紧凑和新颖的基于共振的光子器件具有深远的意义。
2020-09-02 physics.optics
ASE suppression in Er3+ doped dual-core triangular lattice Photonic Crystal Fibers (PCFs) for communication wavelength
本文研究了硅基三角晶格光子晶体光纤在窄带和宽带色散补偿中的应用。通过在光子晶体光纤的包层中引入两种不同直径的空气孔，实现了双纤芯结构。利用基于多极模式的求解器详细研究了单个结构参数对高负色散（窄带和宽带）的依赖性。数值研究显示出在1550 nm波长附近具有-37，300 ps/nm/km的非常大的负色散的窄带。本研究还报告了在200 nm波长（1400 nm至1600 nm）范围内从-800 ps/nm/km至-2600 ps/nm/km变化的宽带色散值，以及接近300 nm的kappa值，这与标准单模光纤很好地匹配。利用功率在耦合波长之后从内芯传输到外芯的原理，我们研究了ASE抑制放大器的可能设计，其中耦合波长之后的波长不能被放大，因为大部分功率隧穿到不存在掺杂离子的外芯。
2014-12-17 physics.optics
And again, about lasing threshold, light localization, and density of states
数值研究一维光子晶体中离轴激光阈值、态密度与场局域化的关系，发现阈值与态密度关系复杂，s偏振下边缘模式阈值比与局域化强相关，可用于优化激光器。
2022-08-09 physics.optics
Tunable lasers with optical-parametric oscillation in photonic-crystal resonators
通过设计获得激光波长，特别是集成光子学，对于推进光学时钟和量子信息系统等量子传感器至关重要，并为光通信提供了机会。半导体激光器增益提供了示范性的效率和集成度，但仅在开发的波长带中。或者，非线性光学需要控制相位匹配，但是泵浦激光器到设计波长的非线性转换的原理是可扩展的。报道了利用光子晶体谐振腔（PhCR）实现光参量振荡（OPO）的多功能定制。通过控制PhCR的带隙，我们能够在1234-2093 nm的波长范围内用1550 nm的泵浦产生OPO，并且在1064 nm的泵浦产生1016-1110 nm的OPO。此外，我们的可调谐激光器平台提供了>10%的泵浦到边带转换效率，并且在整个输出范围内的附加光频噪声可以忽略不计。从激光器设计到非线性动力学模拟，我们使用Lugiato-Lefever框架预测系统特性，包括PhCR中的双向OPO生成和转换效率，与我们的观察结果一致。我们的实验通过PhCR OPO设计引入可调谐激光器，在集成光子学中提供关键功能。
2022-06-21 physics.optics
Plasmonic structure integrated single-photon detector configurations to improve absorptance and polarization contrast
在1550 nm偏振光照射下，采用不同的等离子体结构集成了由p=264 nm和P=792 nm的周期性氮化铌（NbN）图案组成的超导纳米线单光子探测器（SNSPD），确定了能够同时最大化吸收率和偏振对比度的最佳波长。全局NbN吸收率最大值出现在P/S-偏振光照明的情况下，在S/P-取向（γ =90 °方位角）和最高的偏振对比度是在所有设备的S-取向。吸收率增强的常见纳米光子起源是具有不同轮廓的纳米腔光栅上的集体共振，这是通过四分之一波长MIM纳米腔中的局域模与集成SNSPD中的横向同步Brewster-Zenneck型表面波之间的耦合而促进的，所述集成SNSPD具有四分之三波长尺度的周期性。光谱灵敏度和色散特性表明，存在器件设计特定的最佳配置。
2014-09-16 physics.optics
Arbitrary control of the flow of light using pseudomagnetic fields in photonic crystals at telecommunication wavelengths
本文提出一种通用方法，在硅光子晶体中设计非均匀赝磁场，实现电信波长下光的任意控制，并实验验证了低损耗S形弯曲和50:50分束器，展示了实际通信应用潜力。
2025-01-09 physics.optics
Dynamically Reconfigurable Photonic Crystal Nanobeam Cavities
波长尺度、高Q因子的光子晶体腔已经成为光信号的芯片上操作的选择平台，其应用范围从低功率光信号处理和腔量子电动力学到生物化学传感。然而，这些应用中的许多应用受到制造公差和不能精确控制制造结构的谐振波长的限制。已经探索了用于制造后波长修整和动态波长控制的各种技术-使用例如热效应、自由载流子注入、低温气体冷凝和浸入流体中。然而，这些方法通常受到小调谐范围、高功耗或不能连续或可逆地调谐的限制。在这封信中，通过结合纳米机电系统（NEMS）和纳米光子学，我们展示了可重构的光子晶体纳米梁腔，可以连续和动态地调整使用静电力。在小于6 V的外部偏置和可忽略的稳态功耗下，调谐范围可达~10 nm。
2009-09-11 physics.optics
Multi-wavelength UV Upconversion in Lanthanides assisted by Photonic Crystals
CNRS, INSA Lyon, Ecole Centrale Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, CPE Lyon, INL, UMR 5270（法国国家科学研究中心，里昂高等师范学院，里昂中央理工学院，里昂第一大学，里昂高等化学物理学院，纳米科学研究所）；Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS, Institut Lumière Matière, UMR5306（里昂第一大学，法国国家科学研究中心，光物质研究所）
本研究通过光子晶体辅助多波长上转换机制，显著增强Yb³⁺-Tm³⁺掺杂薄膜的紫外上转换发光性能。
2026-01-23 physics.optics
Ultra-compact topological photonic crystal rainbow nanolasers operating in the 1550 nm telecom band with wavelength-scale mode volumes
本文实验报道了在1550 nm通信波段工作的超紧凑拓扑光子晶体彩虹纳米激光器，通过一维和二维结构实现了波长级模式体积、宽温域稳健激射及多波长连续调谐，为超紧凑光子芯片提供了稳健的纳米级多波长可调谐光源。
2024-11-17 physics.optics
Photonic Filter for THz via optical injection into a feedback-controlled on-chip multi-wavelength laser
本文提出一种基于反馈控制多波长激光器的集成光子滤波器，通过光注入再生放大实现太赫兹信号选择性滤波，实验展示34 GHz信道间隔、20 dB抑制比及160 MHz窄带宽，适用于太赫兹通信。
2025-09-08 physics.optics
Photonic Crystal Cavities in Silicon Dioxide
对在二氧化硅介质中制作的一维纳米束光子晶体腔进行了模拟和实验研究。对于模体积为2.0立方波长（氧化物）和可见光波长范围（600- 716 nm）的腔，通过模拟发现其品质因数大于10 ^4，而在实验中发现其品质因数大于5* 10 ^3。还考虑了不同设计参数对腔品质因数和模体积的影响。
2009-10-01 physics.optics
A New Demultiplexer Based Upon Two-Dimensional Photonic Crystals for OpticalIntegrated High-Density Circuits
提出了基于二维光子晶体的波分复用新概念。详细研究了光子晶体的能带结构。提出了一种基于二维光子晶体的双通道波分复用器的合成方法，并利用该方法合成了器件。研究了器件的光谱特性和动态脉冲响应特性。
2010-12-04 physics.optics
Programmable Optical Filters Based on Feed-Forward Photonic Meshes
Stanford University（斯坦福大学）；UiT The Arctic University of Norway（挪威北极大学）
基于反馈光子网格的可编程光学滤波器实现了任意波长滤波和深级波长分割复用，支持动态调整中心波长，优于传统DWDM等技术。
2025-12-30 physics.optics
Localized guided-mode and cavity-mode double resonance in photonic crystal nanocavities
我们研究了利用光子晶体中缺陷束缚的导模来实现双共振。当激发和发射波长同时与局域导模和腔模共振时，已经观察到光致发光增强三个数量级以上。我们发现，本地化的导模是相对不敏感的偏振之一的缺陷的大小，允许灵活的控制波长组合。这种双共振技术有望在多种系统中实现光致发光和非线性波长转换效率的增强。
2014-12-18 physics.optics
Online training and pruning of multi-wavelength photonic neural networks
Princeton University（普林斯顿大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Queen’s University（女王大学）
本研究提出了一种在线训练和剪枝方法，通过优化PNN准确性和调谐功率，提升基于MRR的光子处理器的可扩展性和能效。
2025-06-11 physics.optics
Photonic hook plasmons: a new curved surface wave
表面等离子体波沿直线传播是众所周知的，但这一常识被人工弯曲光-等离子体艾里光束打破。本文介绍了一类新的曲面等离子体波--光子钩等离子体波。它沿着半径小于表面等离子体激元波长的波长标度曲线轨迹传播，并且可以在金属表面处存在强能量耗散的情况下存在。
2018-09-04 physics.optics
