Symmetry, degeneracy and optical confinement of modes in coupled microdisk resonators and photonic crystal cavities
基于Muller围道积分方程和三角-三角Galerkin离散技术，提出了一种快速、高精度的方法，用于回音壁（WG）模式微盘谐振腔和光子晶体（PC）缺陷腔的光谱设计和微调。结果表明，结构的对称性对耦合腔群中自然模的简并度和近简并度以及模的光限制有显著的影响。通过利用分子几何的对称性和调节腔间耦合距离，设计出了具有极大提高的品质因数的光子分子。光谱工程耦合谐振腔结构的低阈值微盘激光器，光学生物传感器，和随机粉末激光器的潜在应用进行了讨论。
2005-09-23 physics.optics
3D Photonic integration leveraging hybrid-confinement circuits
Université Marie et Louis Pasteur（玛丽和路易·巴斯德大学）；CNRS UMR 6174（法国国家科学研究中心联合研究单位6174）；Institut FEMTO-ST（FEMTO-ST研究所）；Heidelberg University（海德堡大学）；Kirchhoff Institute for Physics（基尔霍夫物理研究所）
本文通过结合高约束空气包层波导和低约束聚合物包层波导，在单片平台上实现了高效模式转换、紧凑弯曲和低损耗分束，展示了三维光子集成的可行性和可扩展性。
2026-05-24 physics.optics
Highly Nonlinear and Low Confinement Loss Photonic Crystal Fiber Using GaP Slot Core
本文提出了一种具有极高非线性系数的三角形晶格光子晶体光纤。采用有限元法对高非线性光子晶体光纤（HNL-PCF）的不同光学特性进行了研究。HNL-PCF在1500 nm至1700 nm的波长范围内表现出高达$10\times10^{4} W^{-1}km^{-1}$的高非线性。此外，所提出的HNL-PCF在1550 nm波长处显示出非常低的$10^{-3} dB/km$限制损耗。此外，还对色散、色散斜率、有效面积等进行了深入的分析。该光纤将成为宽带色散补偿、传感器件和超连续谱产生的合适候选者。
2017-12-20 physics.app-ph physics.optics
Mode Confinement in Photonic Quasi-Crystal Point-Defect Cavities for Particle Accelerators
在这封信中，我们提出了一个有限大小的光子带隙结构的非周期性排列的介质棒组成的点缺陷谐振器的限制特性的研究，特别强调其用于粒子加速器的腔的设计。具体而言，对于有代表性的几何形状，我们研究的基本模式的属性（作为填充分数，结构尺寸和损耗的函数）通过2-D和3-D全波数值模拟，以及在室温下的微波测量。结果表明，对于减小尺寸的结构，非周期性的几何形状表现出优越的限制性能相比，周期性的。
2008-09-29 physics.acc-ph physics.optics
Broadband Photo- and Electroluminescence from Bulk Silicon via Strong Photonic Confinement
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
研究通过光子限制机制在硅体中实现宽波段光电发光，揭示了光子限制尺寸对辐射跃迁激活的作用，展示了可见到近红外范围的发光特性。
2026-04-24 physics.optics
Topologically tuned terahertz confinement in a nonlinear photonic chip
紧凑型太赫兹（THz）功能器件在高速无线通信、生化传感和无损检测方面受到极大追捧。然而，由于不可避免的制造缺陷，用于产生和引导THz波的传统器件受到衍射损耗和无序的困扰。在这里，基于电磁波的拓扑保护，我们证明了在一个明智的图案化的锂酸盐芯片形成一个楔形的Su-Schrieffer-Heeger晶格的太赫兹波的非线性产生和拓扑调谐限制。实验测得的能带结构提供了直接可视化的动量空间中产生的太赫兹波，和他们的手征扰动的鲁棒性进行了分析和比较拓扑平凡和非平凡的制度。这种太赫兹波的芯片级控制可能会带来新的可能性太赫兹集成拓扑电路，先进的光子应用前景。
2021-11-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Free space optics in two dimensions: optical elements for silicon photonics without lateral confinement
Quantum and Nanotechnology Research Centre, National research Council Canada（量子与纳米技术研究中心，加拿大国家研究委员会）
本研究提出了一种基于自由传播光束的硅光子元件设计，利用全内反射技术实现无横向约束的光学元件，有效减少损耗和热效应。
2025-12-23 physics.optics
Photonic skin-depth engineering
最近，我们提出了光限制策略的范式转变，展示了放松的全内反射和光子趋肤深度工程如何导致没有金属的亚衍射波导（S。Jahani和Z. Jacob，“Transparent sub-diffraction optics：nanoscale light confinement without metal，”Optica 1，96-100（2014））。在这里，我们表明，这种极端趋肤深度（e-skid）波导可以反直观地限制光比最好的情况下的全介质设计的高折射率硅波导包围真空。我们还分析建立，在电介质波导中的光限制相关的品质因数从根本上依赖于包层中的波的趋肤深度，一个令人惊讶地在电介质光子学中被忽视的量。我们对比了e-skid波导和传统波导的基模的传播特性，表明e-skid波导中包层中的衰减常数显着较大，这是亚衍射限制的起源。我们还提出了一种方法来验证减少的光子趋肤深度在实验中使用的古斯-汉森相移的减少。最后，我们提供了一个概括，我们的工作使用的概念转换光学的光子趋肤深度工程可以被解释为一个变换的动量倏逝波。
2015-03-09 physics.optics
Nanocavity Confinement by Orthogonal Valley- and SSH- Topological Interfaces In Glide-Symmetric Photonic Crystal Structures
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Basic Research Laboratories, NTT Inc.（NTT基础研究所）；Department of Electrical and Electronic Engineering, The University of Tokyo（东京大学电气电子工程系）；Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）；Nanophotonics Center, NTT Inc.（NTT纳米光子学中心）
研究人员利用滑移对称谷光子晶体的正交谷与类SSH拓扑畴壁，实现了连续可调的高Q二维纳米腔，为紧凑型谐振器件及光与物质相互作用增强提供了方案。
2026-08-24 physics.optics
Approximate equivalence between guided modes in a low-contrast photonic bandgap fiber and Maxwell TM modes of a high-contrast two-dimensional photonic structure
我们提出了一个正式的类比之间的本征值问题的引导标量模式的低对比度光子带隙光纤和准静态TM模式的二维（2D）光子结构。利用这个类比，我们数值研究了无序微结构光纤的限制损失，通过一个开放的2D系统与高折射率夹杂物的泄漏率。我们的研究结果表明，对于大的值的无序，限制损失增加。然而，他们也提出，通过探索安德森局域化的物理参数范围，可以改善强无序光纤中的损耗。
2010-04-13 physics.optics
Ultra-low loss piezo-optomechanical low-confinement silicon nitride platform for visible wavelength quantum photonic circuits
University of Arizona（亚利桑那大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本文提出了一种超低损耗的低约束硅氮化物平台，用于实现可见光波长的高性能量子光子电路，解决了可扩展性和主动功能的挑战。
2026-08-31 physics.optics quant-ph
Heptagonal Photonic Crystal Fiber for Dispersion Compensation with a Very Low Confinement Loss
提出了一种用于色散补偿的七边形纤芯七边形包层光子晶体光纤。不同的光学性能的建议PCF探索使用有限元法（FEM）。提出的色散补偿PCF（DC-PCF）在$1550 nm$波长处表现出非常大的负色散$-940 ps/(nm-km)$。在$1390$至$1700 nm$（$310 nm$频带）的波长范围内，DC-PCF的总色散为$-420.1$至$-1160 ps/(nm-km)$。相对色散斜率为$0.0036 nm^{-1}$，其与标准单模光纤完美匹配。此外，它在$1550 nm$波长处表现出约为$10^{-5} dB/km$的非常低的限制损耗和$45 W^{-1}km^{-1}$的低非线性。由于DC-PCF具有很高的负色散和很低的非线性，它可以作为光纤通信中宽带色散补偿的潜在候选者。
2017-12-16 physics.app-ph physics.optics
High-Q photonic crystal cavities in all-semiconductor photonic-crystal heterostructures
光子晶体腔使得能够实现高Q因子和低模式体积谐振器，其中典型的架构由薄的悬置图案化层组成，以通过强折射率引导来最大化光的限制。我们研究了一种基于异质结构的方法，包括一个高折射率的核心和较低的折射率的包层。虽然限制通常随着芯层和包层之间的折射率对比度的减小而减小，但我们表明，与直觉相反，由于包层中的光子能带结构所提供的限制，可以仅用小的折射率对比度来实现Q因子$>10^4$。这为在传统半导体异质结构中实现高Q因子腔开辟了新的机会，并直接应用于使用传统制造方法的电泵浦纳米腔激光器的设计。
2017-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
Foundry manufacturing of tight-confinement, dispersion-engineered, ultralow-loss silicon nitride photonic integrated circuit
集成光子学的铸造发展已经彻底改变了今天的光互连和光互连中心。在过去的十年里，我们见证了氮化硅（Si $_3$ N $_4$）集成光子学的兴起，目前正从实验室研究转向铸造制造。这种发展和转变是由Si $_3$ N $_4$提供的低光损耗的最终需求触发的，这是硅和III-V族半导体无法达到的。Si $_3$ N $_4$结合适度的克尔非线性、严格的光学限制和色散工程，如今已成为线性和克尔非线性光子学的领先平台，并使芯片级激光器具有与台式光纤激光器相当的超低噪声。然而，到目前为止，所有报道的光损耗低至几dB/m的紧约束、色散工程Si $_3$ N $_4$光子集成电路（PIC）的制造工艺仅在4英寸或更小的晶片上开发。然而，要将这些工艺转移到通常运营6英寸甚至更大晶圆的成熟CMOS代工厂，挑战仍然存在。在这项工作中，我们展示了第一个铸造厂标准的制造工艺的硅$_3$ N $_4$ PIC只有2.6 dB/m的损失，厚度超过800 nm，和近100%的6英寸晶圆的制造产量。这种厚且超低损耗的Si $_3$ N $_4$ PIC能够实现孤子频率梳的低阈值产生。与先进的异构集成相结合，有源超低损耗Si $_3$ N $_4$集成光子学可以为满足我们日益信息化的社会的未来需求铺平道路。
2023-03-09 physics.app-ph physics.optics
How many supercells are required to achieve unconventional light confinement effects in moiré photonic lattices?
本文研究有限尺寸一维莫尔光子微腔中的光限制效应，发现至少需要三个超胞才能在魔幻构型下通过超胞间耦合抵消实现品质因子超过10^6的准连续域束缚态。
2023-07-07 physics.optics
An all-dielectric bowtie waveguide with deep subwavelength mode confinement
为了满足未来光子集成电路的尺寸和功率要求，一种有效的方法是将光子器件封装。表面等离子体激元（SPP）是亚波长模式限制的最有前途的候选材料之一，然而，基于SPP的结构不可避免地受到高传输损耗的影响。在这里，我们报告了一个全介质蝴蝶结（ADB）波导由两个相同的硅楔嵌入在二氧化硅包层与纳米间隙。由于连续的狭缝和反狭缝效应，间隙表现为“电容式”能量存储，使得ADB波导具有与最近报道的混合等离子体激元波导相似甚至更小的模式面积。更重要的是，ADB波导支持准TM本征模，由于没有金属成分，因此基本上是无损的。这使得我们的ADB波导与等离子体波导相比在传输长度上有了本质的发展。ADB波导与半导体制造技术完全兼容，并且可以产生真正的纳米级基于半导体的光子学。
2017-06-30 physics.optics
Subdiffractive confinement of ultrashort mid-IR pulses with photonic funnels
本文通过理论分析证明，在双曲超材料光子漏斗中预啁啾可补偿超快脉冲展宽，实现中红外光深亚波长约束、时空压缩及约5倍强度增强，为超快亚衍射光操控提供新途径。
2025-10-15 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
Hybrid confinement techniques for polariton simulators
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿大学）；University of Warsaw（华沙大学）
本文提出两种新型制造技术，用于极子模拟器的混合限制，实现了高精度的极子局域化和复杂格子的制造。
2025-12-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Interplay of leakage radiation and protection in topological photonic crystal cavities
将拓扑概念引入到光子晶体腔的设计中，由于拓扑保护的前景，在集成光子学中具有很大的应用前景。本文研究二维拓扑光子晶体腔泄漏辐射中的拓扑光限域特征。腔体在全电介质平台中实现，该平台具有电信波长处的光子量子自旋霍尔效应，并支持弱耦合到辐射连续体的螺旋边缘状态。谐振器的模式按比例缩小到单点缺陷在周围的散装晶格的特征在于通过光谱位置和多极性质的本征态。使用远场成像和傅立叶偏振光谱法映射在真实和动量空间中的模式分布，揭示了腔模式的某些属性如何反映在拓扑能带结构中的起源。这包括带反转诱导的限制和平凡和拓扑缺陷腔的模式谱的反转标度。此外，还证明了损耗率中的拓扑保护特征，这些特征在很大程度上不受腔体形状和大小的影响。这些结果构成了使用辐射拓扑腔进行光的片上限制、控制发射波前和增强光与物质相互作用的重要一步。
2022-02-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anisotropic Confinement of Chromophores Induces Second-Order Nonlinear Optics in a Nanoporous Photonic Metamaterial
二阶非线性光学是各种旨在对光进行主动操纵的器件的基础。然而，物理原理限制它的发生非中心对称，各向异性物质。这显著地限制了表现出非线性光学的基础材料的数量。在这里，我们表明，嵌入发色团在一个阵列中的锥形通道13纳米在单片二氧化硅结果介观各向异性物质，从而在混合材料显示二次谐波产生（SHG）。这种非线性光学相比，在电晕极化聚合物薄膜中实现的含有相同的发色团。它起源于约束诱导的取向秩序的细长的客体分子在纳米通道。这导致了非中心对称偶极序，从而导致了在亚波长、单孔尺度上的非线性光-物质相互作用。我们的研究表明，大规模的，自组织的纳米多孔性的整体固体的出现，以及在单孔尺度上的生色团的限制可控的取向顺序提供了一个可靠的和可访问的工具来设计具有非线性元光学材料。
2021-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Efficient Confinement of Ultraviolet Light into the Self-Assembled, Dielectric Colloidal Monolayer on a Flat Aluminum Film
在这里，我们提出了有效的限制紫外（UV）光进入等离子体-光子晶体混合，这可以实际上是由自组装的介电胶体纳米球单层到一个平面铝（Al）膜。使用数值方法，我们分析了每个不同的谐振模式在紫外波长，包括表面等离子体激元（SPP）模式和波导（WG）模式的模式特性，并调谐这些谐振模式从深到远UV简单地通过调整的大小的电介质胶体纳米球。这种等离子体-光子晶体混合物的计算质量因子（Q因子）比位于介电衬底上的现有Al纳米结构（Al纳米颗粒、纳米盘、纳米空隙或纳米光栅）的质量因子高至少一个数量级。此外，我们还系统地研究了在Al沉积的一般过程中可以产生的原生氧化物的量如何影响这种等离子体-光子晶体混合物的SPP和WG模式，以指导现实的实验制造和开发相关光学响应的策略。我们预计，本文中的理论结果使一个有前途的一步，在增强紫外光与纳米光子结构的相互作用，在一个通用的，但高效的方式。
2014-08-04 physics.optics
Photonic bands and defect modes in metallo-dielectric photonic crystal slabs
基于结构化金属元件的光子器件在需要场增强和限制亚波长尺度辐射的器件应用中显示出巨大的潜力。在本文中，我们报告了一个典型的金属介电光子结构的详细研究，在世界上众所周知的介电光子晶体的功能，如带隙和缺陷模式，出口到金属对应物，有趣的应用红外科学和技术，例如在量子阱红外光电探测器，窄带光谱滤波器，和可定制的热发射器。
2016-05-30 physics.optics
Sandwiched Hybrid Waveguide Platform for Integrated Photonics Application
提出一种分层非晶硅和氮化硅的混合波导平台，提供设计灵活性和偏振相关光限制，实现高效光栅耦合器（TE：-3.27 dB，TM：-8 dB，带宽100 nm）及TE/TM模式激发。
2023-04-03 physics.app-ph physics.optics
Transparent subdiffraction optics: nanoscale light confinement without metal
纳米电子学与传统光学器件的集成受到光的衍射极限的限制。金属可以将光限制在所需的亚波长范围内，但它们是有损耗的，而介电材料不能将倏逝波限制在波导或谐振器之外，从而导致组件之间的串扰。我们介绍了光限制策略的范式转变，并表明光可以被限制在衍射极限以下，使用完全透明的人工介质。我们的方法依赖于控制倏逝波的光学动量，这是光子器件中被忽视的一个重要电磁特性。对于实际应用，我们提出了一类波导使用这种方法，优于串扰性能的1个数量级相比，任何现有的光子结构。我们的工作通过完全避免使用金属克服了纳米光子学的一个关键障碍，并且可以影响从可见光到微波频率范围的电磁设备。
2014-10-03 physics.optics
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
Ultra-Spatiotemporal Light Confinement in Dielectric Nanocavity Metasurfaces
具有强时空约束的光聚集是剪裁光-物质相互作用的关键。光子谐振器和等离子体谐振器中的电磁腔模式为光场定位提供了平台。在这里，我们提出了准束缚态的概念，在连续间隙腔，并揭示了超时空限制在自由空间中可以实现在一个介电纳米腔元表面。通过在纳米盘谐振器中引入非对称空气槽，实现了超高品质因数$\rm Q \sim 10^6$，伴随着极小的有效模体积$\rm V_m \sim 10^{-2}$ $(λ/n)^3$，导致在可见波长范围内的$\rm 10^6 (λ/n)^{-3}$的Purcell因子。环形偶极子驱动空气间隙中的电场和磁场集中，并产生涡旋极化电场。作为等离子体和光子晶体腔的替代方案，我们的研究为工程光-物质相互作用提供了一个更有趣的平台，以推进大量的基础研究和器件应用，如Purcell因子增强，室温强耦合和非线性纳米光子。
2021-12-29 physics.optics
Movable high Q nanoresonators realized by semiconductor nanowires on a Si photonic crystal platform
亚波长半导体纳米线由于其独特的光学性质和在光子器件中的应用潜力，近年来引起了人们的广泛关注。然而，实现严格的光限制或与光子电路的有效耦合并不简单，仍然是一个挑战。在这里，我们表明，一个高Q纳米腔可以通过放置在Si光子晶体的沟槽波导中的直径为100 nm以下的单个III/V半导体纳米线，通过纳米探针操作。我们观察到非常快的自发发射（91 ps）的纳米线加速的强烈的Purcell增强纳米腔，这证明了非常强的光约束可以实现。此外，该系统使我们能够沿着波导将纳米腔移动到任何地方。这种配置在集成光子学中提供了显著程度的灵活性，并且允许在Si光子电路中添加和置换III/V纳米腔器件的各种功能。
2014-03-17 physics.optics quant-ph
Deterministic exciton confinement in 2D semiconductors via local dielectric engineering for scalable quantum light sources
Micro Nanoelectronics Research Center, Department of Electrical and Computer Engineering, Technion（微纳电子研究中心，电气与计算机工程系，以色列理工学院）；Institute of Applied Physics, The Faculty of Science and The Center for Nanoscience and Nanotechnology, The Hebrew University of Jerusalem（应用物理研究所，理学院，纳米科学与纳米技术中心，耶路撒冷希伯来大学）
通过局部介电工程在二维半导体中实现确定性激子限制，为可扩展量子光源提供实用且可扩展的集成方案。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fully Programmable Plasmonic PT-Symmetric Dimer with Epsilon Near Zero and Phase-Change Materials for Integrated Photonics
该研究提出一种结合ENZ材料与PCMs的非厄米混合等离子体二聚体，通过电调制独立调控损耗与谐振频率，实现至少16种工作状态及EP切换，为高能效、高维可重构的集成可编程光子学提供新方案。
2025-10-28 physics.optics
Substrate-Independent Light Confinement in Bioinspired All-Dielectric Surface Resonators
传统上，光子晶体平板可以支持强烈限制于平板的谐振，但也耦合到外部辐射。然而，当将光子晶体平板放置在衬底上时，谐振模式变得不那么受限，并且随着平板和衬底之间的折射率对比度减小，它们最终消失。利用狄俄涅朱诺蝴蝶翅膀的尺度结构作为灵感，我们提出了一种低折射率锯齿形表面结构，即使没有与衬底的折射率对比，也支持谐振模式。锯齿形结构支持远离基板的谐振，这减少了谐振与基板之间的相互作用。我们通过实验验证了在可见光波长范围内存在与衬底无关的共振。潜在的应用包括衬底独立的结构颜色和光导。
2016-03-10 physics.optics
Hybrid Lithium Niobate and Silicon Photonic Waveguides
本文描述了一种近红外波段的锂/硅混合光波导平台。各种光路元件，如波导，弯曲，和耦合器被证明在两个混合截面，A和B，具有不同的LN限制因子（32%和90%，分别）的基本准TE模式。这样一个大的LN限制因子实现与绝热锥，保持基本准TE模式的对称性，并防止模式旋转。我们发现截面B中的平均传播损耗为4.3 dB/cm，标准偏差为2.1 dB/cm，与3 μ m SiO2包层（代替LN）Si波导的平均传播损耗为3.1 dB/cm，标准偏差为2.1 dB/cm相当。
2015-10-06 physics.optics
Ultra-Confinement of Polaritons in Single Atomic Layer Ag Photonic Quantum Dots
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Joint School of Nanoscience and Nanoengineering, the University of North Carolina at Greensboro（北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校纳米科学与工程联合学院）
研究通过扫描近场光学显微镜直接成像传播的极化子并研究其在纳米结构中的特性，开发了一种分析方法以揭示在限制条件下极化子的局部传播常数，并在亚波长分辨率下映射它。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Machine Learning enables Ultra-Compact Integrated Photonics through Silicon-Nanopattern Digital Metamaterials
University of Utah（犹他大学）；School of Computing, University of Utah（犹他大学计算学院）
在这项工作中，我们展示了三个超紧凑的集成光子器件，这是通过机器学习算法结合时域有限差分（FDTD）建模设计的。通过将设计域数字化为“二进制像素”，这些数字超材料也很容易制造。通过展示各种器件（分束器和波导弯曲），我们展示了我们的方法的一般性。由于占地面积小于${λ_0}^2$，我们的设计是迄今为止报道的最小的设计之一。我们的方法将机器学习与数字超材料相结合，以实现超紧凑，可制造的设备，这可以为新的“光子学摩尔定律”提供动力。"
2020-11-27 cs.LG physics.app-ph physics.optics
Narwhal-shaped Wavefunctions Enabling Three-dimensional Sub-diffraction-limited Dielectric Photonics
本文提出独角鲸形波函数，并据此实现三维奇异腔，在无损耗介电体中突破衍射极限，获得5×10^-7 λ^3的超小模式体积。
2025-04-10 physics.optics
Exciton Assisted Deeply Subwavelength Nano-Photonics
该研究利用MoS_2激子与光子耦合，实现了尺寸约λ/16的深度亚波长光限制，通过近远场测量验证，有望大幅缩小集成光子器件尺寸。
2023-02-13 physics.app-ph physics.optics
Design of plasmonic photonic crystal resonant cavities for polarization sensitive infrared photodetectors
我们设计了一种偏振敏感谐振腔用于中红外光电探测器，利用一个光子晶体腔和一个单一或双金属等离子体波导，以实现增强的探测器效率，由于优越的光学限制在有源区。由于谐振腔具有高频率和偏振敏感性，这种谐振腔结构可用于基于芯片的红外光谱仪和相机，可以高精度地区分不同的材料和温度。
2009-10-15 physics.optics
Symmetry-guided modal control in elliptical femtosecond-laser-written photonic waveguides
State Research Institute Center for Physical Sciences and Technology（立陶宛国家物理与技术研究中心）
该研究在飞秒激光写入的椭圆玻璃波导中，通过共同设计波导限制与扰动奇偶性，实现对称性引导的模式控制，为量子光子应用提供路径-模式联合自由度支持。
2026-08-25 physics.comp-ph physics.optics
Defect-evolved quadrupole higher-order topological nanolasers
本文通过缺陷演化激活光子四极拓扑相，利用两片缺陷演化方向相反的拓扑光子晶体平板构建四极高阶拓扑纳米腔，在室温电信C波段实现稳定单模、低阈值纳米激光发射，为拓扑光局域与调控开辟新途径。
2025-05-11 physics.optics
Waveguiding power of photonic crystal slabs
本文研究了均匀介质中图案化薄板的波导问题。在长波极限下，板的波谱可以用一个与频率无关的参数来描述，我们称之为“引导功率”。引导功率可以在有效介质近似中评估，类似于麦克斯韦加内特理论，但是针对特定于二维几何形状的局部场校正进行修改。对于横向磁（TM）和横向电（TE）极化，引导功率是不同的。我们表明，TM波在高折射率比的多孔层中的限制因子可以超过均匀层。同样，TM波的约束增强表现为一层细长的圆柱或椭圆夹杂与高轴长比。这种效应来源于夹杂物对局域场效应的抑制和夹杂物内部场的增强。这对设计远红外或太赫兹量子级联激光器有一定的参考价值。
2007-09-27 physics.optics
Miniaturization of photonic waveguides by the use of left-handed materials
我们提出在光波导结构中使用左手材料以将其厚度减小到远低于光的波长。我们证明，左手材料层，添加到一个平面波导的包层，而不是其核心，允许良好的光限制在亚波长薄波导。我们将观察到的行为归因于波导中电磁波相位演化的变化。该技术可用于光子集成电路的小型化。
2010-10-14 physics.optics
Nanophotonic Filters and Integrated Networks in Flexible 2D Polymer Photonic Crystals
聚合物具有吸引人的光学、生物化学和机械性质，包括宽带透明性、易于功能化和生物相容性。然而，它们的低折射率已经排除了聚合物中的波长尺度光学限制和纳米光子应用。在这里，我们介绍了悬浮聚合物光子晶体（SPPC）架构，使纳米光子结构的实施通常限于高折射率材料。使用SPPC平台，我们展示了纳米光子带边滤波器，波导和纳米腔，其质量（$Q$）因素超过$2,300$和模式体积（$V_{mode}$）低于\textbf{$1.7(λ/n)^{3}$}。空前高的$Q/V_{mode}$比导致嵌入式发射器的辐射跃迁通过腔Purcell效应的光谱选择性增强，增强因子超过100。此外，SPPC架构允许直接集成纳米光子网络，这里通过具有亚纳米光谱分辨率的波导耦合腔降滤波器示出。聚合物中纳米尺度的光限域技术有望在光通信、有机光电子学和纳米光子聚合物传感器等领域获得新的应用。
2013-07-22 physics.optics
Point-Defect-Localized Bound States in the Continuum in Photonic Crystals and Structured Fibers
我们证明了二维光子晶体中的点缺陷可以支持束缚态。限制的机制是光子晶体的缺陷模和布洛赫模之间的对称失配。这些BIC在没有带隙的情况下发生，因此提供了限制光的替代机制。此外，我们表明，这样的BIC可以在光纤几何形状中传播，并表现出任意小的群速度，这可以作为一个平台，用于增强非线性效应和结构光纤中的光-物质相互作用。
2021-05-24 physics.optics
Interplay between diffraction and the Pancharatnam-Berry phase in inhomogeneously twisted anisotropic media
本文讨论了非均匀各向异性材料中电磁场的传播，其中光轴在横向平面内旋转，但沿传播方向不变。在这样的配置中，电磁波包的演化由潘查拉特南-贝里相位（PBP）控制，负责有效光子势的出现。在最近的一篇论文[A。Alberucci等人，“Electromagnetic confinement via spin-orbit interaction in anisotropic bonding”，ACS Photonics \textbf{3}，2249（2016）]，我们证明了有效势支持横向限制。在这里，我们发现的准模式的轮廓，并表明，光子势产生的Kapitza效应的光。数值模拟证实了理论结果，占介质双折射。最后，我们详细分析了能够支持非泄漏导模的配置。
2017-03-06 physics.optics
Improving Polarisation Squeezing In Sagnac Interferometer Configuration Using Photonic Crystal Fibre
在光子晶体光纤中可能的光的更大限制导致更大的有效非线性，这有望产生比在标准光纤中可能的更大的量子压缩。然而，迄今为止的实验工作还没有实现超过标准纤维的改进。本文对Sagnac结构光子晶体光纤中的偏振压缩进行了全面的数值研究。通过包括损耗，非瞬时拉曼响应，过量的相位噪声，二阶和三阶色散和自陡峭，模拟能够识别的物理因素，限制当前的光子晶体光纤压缩实验。
2013-05-03 physics.optics quant-ph
Toward The Universal Quantum Cloner Limit For Designing Compact Photonic CNOT Gate
提出了一种基于量子点和通用克隆器的光子CNOT门的近确定性紧凑模型。我们的设计超过了克隆者的最佳限制5/6，我们表明，它提供了保真度约91%的弱耦合制度。
2019-06-15 physics.optics quant-ph
Nonlinear compact localized modes in flux-dressed octagonal-diamond photonic lattice
调整人工通量的值在二维八角形钻石晶格驱动拓扑相变，包括奇异和非奇异平带之间。研究了由线性平带模延拓的非线性紧局域模的动力学性质。我们展示了如何通过非线性强度或所施加的人工通量来调谐紧凑的局域模的稳定性。我们的模型可以实现使用环形谐振器晶格或非线性波导阵列。
2021-11-26 physics.optics
Complete 2π Phase Control by Photonic Crystal Slabs
光子晶体平板是光限制、光波调制和引导以及非线性光学响应研究的前沿。先前的研究已经显示了光子晶体在平面光学、超材料、传感器和激光器中的大量实际应用。本文报道了一种新颖的全2π相位控制方法，该方法通过时间耦合模分析和S参数模拟验证了反射光束与光子晶体谐振模相互作用的有效性.通过与输出端口的非对称耦合来增强，可以利用硅光子学平台（诸如二氧化硅上硅和绝缘体上硅异质结构）来实现2π相移。这种光子晶体相位控制方法为相移超材料的设计提供了一般性指导，在传感、空间光调制和光束控制领域具有广泛的应用。
2021-11-22 physics.optics
Low-depth, compact and error-tolerant photonic matrix-vector multiplication beyond the unitary group
提出一种新型光子电路架构，利用紧凑低深度分束器网络实现非酉传输矩阵，在降低电路深度的同时大幅提升对硬件错误的容忍度。
2024-08-31 physics.optics quant-ph
Wideband trapping of light by edge states in honeycomb photonic crystals
我们从理论上研究了光在空气中由介质棒组成的蜂窝状光子晶体（类似于石墨烯）锯齿形边缘的传播。在蜂窝状光子晶体的光子带隙内，可以存在具有光场的急剧限制的单峰边缘态。它的色散可以简单地通过调节边缘棒的半径来调节。对于沿边缘方向半径梯度变化的边缘棒，我们数值计算表明，不同频率的光束可以被捕获急剧在不同的空间位置，呈现宽带光捕获。
2012-12-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Compact Photonic Fibre-based Deformation Sensor Fabricated by Two-Photon Polymerization
Aston Institute of Photonic Technologies, Aston University（阿斯顿光子技术研究所，阿斯顿大学）；Laser nanoFab GmbH（激光纳米制造有限公司）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Bruker Nano GmbH（布鲁克纳米有限公司）
利用双光子聚合技术在商用光纤插芯上制造高度和宽度约100微米的紧凑型变形传感器，使用OrmoComp和FemtoBond光聚合物实现。
2026-06-15 physics.optics
Experimental Realization of a Reflections-Free Compact Delay Line Based on a Photonic Topological Insulator
当介质的电磁特性在单个波长的尺度上变化时，通过非均匀介质传播的电磁（EM）波不可避免地散射。这种基本现象限制了光学结构的设计和相互连接。最近的理论工作表明，统称为光子拓扑绝缘体（PTIs）的电磁结构可以用来克服这一基本限制，从而为超紧凑的光子结构铺平了道路，不再需要波长尺度的平滑。在这里，我们提出了第一个实验演示的光子延迟线的基础上拓扑保护的表面电磁波（TPSWs）之间的两个PTIs，这是电磁对应的量子自旋霍尔拓扑绝缘体在凝聚态物质。与不受益于拓扑保护的传统的引导EM波不同，TPSW被示出为当绕尖锐弯曲的路径绕行时经历多波长无反射时间延迟，从而为紧凑且高效的波缓冲器和其他设备提供了独特的范例。
2016-02-21 physics.optics
Orders-of-magnitude reduction in photonic mode volume by nano-sculpting
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
通过纳米雕刻技术，在介电环境中实现光子模式体积的十倍减少，并显著提升模式质量因子和Purcell因子。
2026-01-20 physics.optics
Experimental Realization of Deep Subwavelength Confinement in Dielectric Optical Resonators
具有强电场增强的高度局部化光的能力对于实现更高效率的太阳能电池、光源和调制器至关重要。虽然深亚波长模式可以用等离子体共振器实现，但这些金属结构中的大损耗排除了大多数实际应用。我们开发了一种替代方法来实现亚波长限制，不伴随着抑制性损失。我们实验证明了一种介电蝴蝶结光子晶体结构，该结构支持与等离子体元件相称的模体积和揭示超低损耗的品质因数。我们的方法打开了大门，同时超低模体积和超高品质因数，一直在光学谐振器中难以捉摸的极强的光-物质相互作用制度。
2017-07-15 physics.optics
