Manipulation of the orbital angular momentum of soft x-ray beams by consecutive diffractive optics
本研究通过连续衍射光学操控软X射线束的轨道角动量，实现了无需相敏技术的OAM测量，并应用于束流表征和散射实验。
2025-11-21 physics.optics
Polarization manipulation of giant photonic spin Hall effect using wave-guiding effect
在等离子体激元系统中，增强的光子自旋霍尔效应（PSHE）先前仅对于水平偏振是可能的。利用波导表面等离子体共振（WG-SPR）效应，我们报道了水平和垂直偏振波反射光的巨光子自旋霍尔效应（G-PSHE）。我们研究了具有附加玻璃介质层的Kretschmann结构中偏振控制的G-PSHE。这个额外的电介质层使我们能够实现毫米级（超过2毫米到亚毫米）的G-PSHE。我们利用波导和SPR理论设计了新颖的结构，实现了偏振操纵。使用模拟研究，我们研究了一个额外的薄介电层上G-PSHE的影响。这项研究使基于水平和垂直偏振的量子器件和传感器的潜在应用成为可能，其中光自旋起着关键作用。
2022-05-17 physics.optics
Transmutation of singularities and zeros in graded index optical instruments: a methodology for designing practical devices
我们描述了一种设计方法，用于修改梯度折射率光学仪器的折射率分布，将奇点或零在其折射率。该工艺保持了器件性能，同时产生了全介电的渐变轮廓，不需要具有不切实际值的材料，并且与边界介质阻抗匹配。这是通过使用变换光学的形式来变换奇点（或零点）来实现的，但是具有要求坐标变换的梯度连续的附加边界条件。当空间变化的介电常数和磁导率分布被缩放到可实现的值时，该附加的边界条件确保设备与边界介质阻抗匹配。我们演示了伊顿镜头的一些细节的方法，然后描述的配置文件的“不可见的光盘”和“多极”镜头。
2014-01-13 physics.optics
Frequency manipulation of light by photonic gauge potentials
操纵光的频率的能力在基础量子科学和实际应用中都非常重要。传统的频率转换方法依赖于非线性光学过程，存在效率低、带宽受限等问题。拓扑光子学的最新发展将规范势和磁场的概念引入光子领域。在这里，我们展示了多功能的频率操纵光通过光子规范的潜力在光纤通信系统。通过控制电光相位调制的初始相位，实现了频率维的规范势。通过选择不同的规范势，实现了频率梳最大50 GHz的频移和三倍的带宽扩展。通过采用两个不同规范势的级联相位调制器，实现了频率梳的“负折射”和任意输入光谱的频率“完美成像”。这些结果可能为量子光学和经典光通信中的多功能频率管理铺平道路。
2017-05-20 physics.optics
Aperiodic electro-optic time lens for spectral manipulation of single-photon pulses
电光时间透镜是量子信息光子谱-时间处理的一种很有前途的实验器件。我们报道了一种稳定的电光时间透镜的实现方法，它依赖于快速光电二极管的电子响应的放大。该方法不需要重复时钟，并且可以应用于非周期性光信号。我们实验证明，使用单光子脉冲的方法，并直接验证其非周期性。该方法将使复杂的电光时间光学系统的建设。
2020-06-23 physics.optics quant-ph
Integrated all-optical manipulation of orbital angular momentum carrying modes via enhanced electro-optic Kerr effect
使用通过信道化带宽携带模式的高阶轨道角动量（OAM）的模分复用（MDM）技术提供了增强容量的通信系统。基于OAM的高维量子密钥分发（QKD）加密信道也提高了传输速率和安全性。全光模式选择空间分布控制是MDM和QKD网络实现的重要功能。本文提出了一种新型的集成光学器件，它采用Y型$_{cut}$脊周期性极化铌酸锂（PPLN）光子线结构，可作为高阶OAM $=\pm2\hbar$模式调制数据的空间模式转换器。该方案通过PPLN截面中相位失配的级联偏振耦合相互作用，利用增强的电光克尔效应控制分解导模的相位。所提出的低损耗、高纯度（91%）和低电压器件能够与基于OAM的MDM和QKD通信系统中的适用商业调制器兼容。
2018-11-22 physics.app-ph physics.optics
Controlled Manipulation of Mode Splitting in an Optical Microcavity by Two Rayleigh Scatterers
我们报告控制操纵耦合到两个纳米探针的光学微谐振器中的模式分裂。结果表明，通过控制纳米探针的位置，分裂模式可以同时或单独调谐，并经历频率和线宽的交叉或反交叉。同时观察到了驻波模和行波模之间的可调谐跃迁。基础物理讨论通过开发一个两个散射体模型，可以扩展到多个散射体。在单个微谐振器中观察到的丰富的动力学和可调谐性的分裂模式将立即在光学传感，光力学，滤波器中找到应用，并将提供一个平台，以研究强的光-物质相互作用在双模腔。
2010-10-28 physics.gen-ph physics.optics
Automated manipulation of free space optical beams with integrated silicon photonic meshes
自由空间光学（FSO）为无线系统提供了有前途的解决方案，其中许多不同的设备需要通信和互操作，交换大量数据，如通信和传感器网络以及定位和测距技术。在这些应用中，光场的控制和操纵是需要正确地产生和正确地接收FSO光束，即使在不可预测的对象和湍流的存在下，在光路中。在这项工作中，我们使用可编程的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的网格自动控制的复杂领域的辐射和捕获的光学天线阵列。该系统具有多种功能，包括利用非理想光学天线产生理想形状的光束，通过障碍物或漫射介质成像所需的场图案，以及识别插入FSO路径中的未知障碍物。与用于操纵FSO光束的传统设备（如空间光调制器（SLM））相比，我们的可编程电路可以通过自动控制策略进行自配置，并且可以与在同一光子芯片上实现的其它功能集成。
2021-04-16 physics.app-ph physics.optics
Multiview microscopy of single cells through microstructure-based indirect optical manipulation
由于显微镜光学器件的伸长的点扩散函数，细胞的荧光观察通常遭受有限的轴向分辨率。因此，三维成像导致轴向分辨率比横向分辨率差几倍。这个问题的光学解决方案通常需要复杂的光学和极端的空间稳定性。消除各向异性分辨率的一种简单方法是融合从多个观察方向记录的图像，主要通过整个样品的机械旋转来实现。在所提出的方法中，单细胞的多视图成像是通过旋转它们周围的轴垂直于光轴的全息光镊装置。为此，细胞被间接捕获，并使用双光子聚合制成的特殊微工具进行操作。细胞牢固地附着在微型工具上，并以6个自由度精确操作。对细胞位置的总体控制允许其从任意选择的方向进行多视图荧光成像。通过特殊的图像处理算法将以这种方式获得的图像堆栈组合成一个3D图像阵列，从而获得各向同性的光学分辨率。所提出的工具和操作方案可以很容易地应用于各种显微镜平台。
2019-08-09 physics.bio-ph physics.optics
Bandwidth manipulation of quantum light by an electro-optic time lens
操纵光脉冲的光谱-时间波形的能力使得从超快光谱到高速通信的广泛应用成为可能。将这些概念扩展到量子光有可能使光量子科学和技术取得突破。然而，在经典脉冲整形技术中经常采用的滤波和放大与非经典光不兼容。控制量子光的脉冲模式结构需要有效的手段来实现保持脆弱的量子相干性的确定性、幺正操纵。在这里，我们展示了一种电光方法，通过采用时间透镜来修改非经典光的光谱。特别是，我们展示了高效的波长保持六倍压缩的单光子光谱强度带宽，使单光子通量增加一倍以上的光谱窄带吸收体。这些结果为光谱-时间光子量子信息处理铺平了道路，并促进了量子信息可以存储或操纵的不同物理平台的接口。
2017-07-30 physics.optics quant-ph
Optical manipulation of matter waves
本文从理论上提出并证明利用光场与物质波的非弹性相互作用，通过纳米结构倏逝光场中的受激光子吸收/发射及自由空间受激 Compton 散射，实现对原子波函数的调制并产生时空压缩的原子束脉冲，为显微、光谱及光-原子基础现象研究提供新工具。
2022-03-15 physics.optics quant-ph
Direct Observation and Optical Manipulation of Exciton-polariton Parametric Scattering Lasing in Temporal
本研究在室温下利用双光子吸收首次直接观测并光学放大了非简并激子-极化激元参量散射激光，通过超快光学触发实现了信号态的调制，并测得0.4ps的响应时间，为极化激元光电器件提供了新调制途径。
2025-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
High quality factor metasurfaces for two-dimensional wavefront manipulation
光与微米和纳米结构的强相互作用在光学传感、非线性光学、有源光学器件和量子光学中起着关键作用。然而，对于波前整形，在亚波长尺度上对光的所需局部控制限制了这种相互作用，通常导致低品质因数的光学器件。在这里，我们展示了一种途径，高品质因数波前整形在两个空间维度的基础上，通过利用高阶米氏共振的全介质惠更斯超颖表面。我们设计并实验实现了透射式带阻滤波器、光束偏转器和径向透镜，在近红外波段测量的品质因数在202-1475的范围内。激发的光学模式和产生的波前控制都是局部的，允许有限孔径和倾斜照明的通用操作。我们的研究结果代表了近两个数量级的改进品质因数比以前的本地化模式的设计，并提供了一类新的紧凑型光学器件的设计方法。
2022-12-12 physics.app-ph physics.optics
Hybrid optical-thermal devices and materials for light manipulation and radiative cooling
我们报告的光学设计和应用的混合介观尺度的设备和材料，结合光学和热管理功能，由于其定制的共振相互作用与光在可见光和红外频段。我们概述了设计这种材料的一般方法，并详细讨论了两个具体的应用。一个示例是具有亚波长光聚焦的混合光-热天线，其同时实现可见光中的工作波长处的强度增强和工作温度的降低。这种增强是通过以被捕获在光学微腔中的回音壁模式的形式的光再循环来实现的，而冷却功能是通过减少光学吸收和辐射冷却的组合来实现的。另一个例子是在可见光范围内不透明但在红外线范围内高度透明的织物，这使得人体能够以热发射的形式有效地释放能量。这种织物可以在个人热管理和建筑物能效改进方面找到许多应用。
2015-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
