Do optical quarks exist in free space: scalar treatment?
我们考虑了一类具有分数拓扑荷的奇异光束，称之为光学夸克，它们具有十分独特的性质，其拓扑荷为整数阶的一半。光夸克有四种类型：拓扑荷符号相反的偶夸克和奇夸克。奇偶夸克之和或之差构成具有整数阶拓扑荷的标准涡旋（或非涡旋）光束。同一光束中的所有夸克湮灭，光束消失。夸克角谱分析表明，在自由空间传播条件下，光学夸克是结构不稳定的场形式。我们分析了不同类型的光束包络，包括离散光学夸克的对称光束阵列的传输特性。我们讨论了可能的结构稳定的夸克形式和能够维持光夸克的介质的性质
2012-12-12 physics.optics
Quantum Theory of Light in a Dispersive Structured Linear Dielectric: a Macroscopic Hamiltonian Tutorial Treatment
这些笔记，旨在是独立的和教程，提出了一个直接的，宏观的方法来量化光的线性响应电介质材料内的光谱色散和空间不均匀性时，但感兴趣的光谱区域是光学透明的，使明确的处理介质的基本物理是不需要的。所采取的方法是基于宏观麦克斯韦方程组和相应的哈密顿量，而不使用拉格朗日或任何动力学模型的介质，并使用标准的模式为基础的量子化方法。治疗包括：色散介质中的能量密度和通量;逆介电常数形式主义的总结;模式归一化条件的新推导;模式非正交性的直接证明;一般情况和各种特殊情况下的量子化场表达式的例子;群速度和能通量之间的关系;带近似和连续极限;以及波导模式的量子光学处理。
2020-01-07 physics.optics quant-ph
Graphene supports the propagation of subwavelength optical solitons
我们从理论上研究了光在石墨烯单层中的非线性传播。我们发现，石墨烯在光学频率下的大的固有非线性使得能够形成准一维自导光束（空间孤子），其特征在于在中等电场峰值强度下的亚波长宽度。我们还证明了一类新的非线性自限模的表面等离子体激元与石墨烯光孤子的杂交。
2012-09-27 physics.optics
Subdiffraction incoherent optical imaging via spatial-mode demultiplexing: semiclassical treatment
我提出了一个半经典分析的空间模式解复用（SPADE）的测量方案下的衍射和光子散粒噪声的影响下的远场非相干光学成像。建立在以前的结果，假设两个点源或高斯点扩散函数，我推广SPADE为一个更大的类的点扩散函数和评估其误差估计的时刻，一个任意的subdiffraction对象。与Cramér-Rao界对直接成像的限制相比，结果表明SPADE在估计二阶和高阶矩方面具有更高的精度。
2018-02-21 physics.optics
Variational treatment of the electromagnetic field in an optical cavity with a moving mirror
Università di Padova（帕多瓦大学）；Centro di Ateneo Studi e Attività Spaziali, Università di Padova（帕多瓦大学校际空间研究与活动中心）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche（国家研究委员会光子和纳米技术研究所）；Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei”, Università di Padova（帕多瓦大学伽利略·伽利雷物理与天文学系）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Padua QTech Center, Università di Padova（帕多瓦量子技术中心）；Istituto Nazionale di Ottica (INO) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)（国家研究委员会国家光学研究所）
本文提出了一种统一的变分方法，用于分析光腔中移动镜与电磁场的耦合动力学，适用于非相对论和相对论情况，并在自由运动情况下给出精确解。
2026-01-04 physics.optics
Nonlinear Optics of optomagnetics: Quantum and Classical Treatments
光磁学作为一个交叉光学、磁学和材料科学的新兴研究领域而出现。本文从非线性光学的角度出发，提出了一个微观量子力学模型和一个宏观经典模型来描述光磁效应。我们的自洽量子力学公式考虑所有订单的扰动场和结果不仅在寻找广义Pitaevskii的关系，其中光致磁化强度可以扩大光功率方面，但也提供了紧凑的光学回转矢量系数的解析表达式。然后基于非谐波Drude-Lorentz模型开发经典处理，该模型表明光致DC磁化与光功率的奇次谐波成比例。揭示和讨论了量子结果与经典结果的差异。考虑到一个pomp探针设置，我们描述了如何探测光信号可以传播下来的光磁介质，即一种介质，是由强烈的圆偏振泵浦光磁化，通过其介电常数张量，并找到光传播特性。本文讨论了由圆双折射和线双折射引起的逆法拉第效应和Cotton-Mouton效应，并解析地求出了它们的费尔德常数。
2020-09-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
A fiber-loop laser with a cooled erbium-doped section
本研究探讨了光学偏振对低温光纤环激光器运行的影响，实验演示了高模间相干性的多模激射，该装置可应用于光谱学、通信和量子数据存储。
2025-09-14 physics.optics
Nonlinear magneto-optic effects in doped graphene and gapped graphene: a perturbative treatment
研究了垂直磁场作用下带隙石墨烯和掺杂石墨烯的非线性磁光响应。电子态用朗道能级描述，电子在光场中的动力学通过求解运动方程中的密度矩阵得到。在狄拉克点附近的线性色散近似，线性电导率和三阶非线性电导率的数值计算红外频率。研究了三次谐波产生、克尔效应、双光子吸收和四波混频等非线性现象。所有的光学电导率显示出强烈的依赖于磁场。在弱磁场下，我们对掺杂石墨烯的研究结果与文献中的结果一致。我们还提出了带隙石墨烯的电导率的光谱。在强磁场下，三阶电导率随磁场和光子能量的变化而出现峰值。这些峰是由不同朗道能级之间的共振跃迁引起的。分析了谐振通道、峰值位置和发散角。电导率可以被极大地修改，高达数量级。研究了电导率与能隙参数和化学势的关系。
2018-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonlinear vibrational spectrometer for bioapplications featuring narrowband 1-$μ$m pulses and a recycled OPA pump beam
提出利用窄带1.03 μm脉冲及滤光片反射光束回收泵浦OPA的VSFG光谱仪，实现5 cm$^{-1}$分辨率、890–980 nm检测，并在磷脂单层中验证高信噪比快速测量。
2024-05-09 physics.ins-det physics.optics
Theoretical treatment of the interaction between two-level atoms and periodic waveguides
研究了光在周期波导中与二能级原子的耦合输运。利用光学布洛赫方程和光子模式理论，导出了囚禁在周期波导中的单原子散射矩阵的半解析表达式。推导是通用的，因为表达式适用于任何周期性光子或等离子体波导。它为研究周期波导中光子介导的多原子相互作用产生的集体效应提供了基本的基础。
2015-06-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Fourier Optics treatment of Classical Relativistic Electrodynamics
本文将同步辐射理论与物理光学的一个分支--激光束流光学相结合。我们表明，激光束的理论是成功的表征辐射场与任何SR源。超相对论电子在磁性器件中产生的辐射束和激光束都是基于傍轴近似的波动方程的解。因此，它们在各个方面都是相似的。在空频域中，SR光束表现为横向范围比波长大的激光束。在实际情况下（例如波荡器、弯曲磁体源），辐射束表现出虚拟“腰部”，其中波前通常是平面的。值得注意的是，SR光束在束腰上的场分布与远场角分布的傅里叶逆变换严格相关。然后，我们利用标准的傅里叶光学技术和应用菲涅耳传输公式来表征SR光束。总之，我们表明，它是可能的重建近场分布的SR光束外的磁设置从远场图案的知识。本文针对波荡器辐射、边缘辐射和过渡波荡器辐射的特殊情况，给出了近区超辐射的一般理论。使用已知的分析公式的远场图案及其逆傅里叶变换，我们发现近场分布的远场分布的解析表达式。最后，我们比较这些表达式与不正确或不完整的文献。
2006-08-14 physics.acc-ph physics.optics
Nonlinear susceptibility for stimulated light scattering in plasmas
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
本文提出将非线性光学极化率概念扩展至等离子体受激光散射微扰区，为交叉光束能量转移提供见解，并奠定统一处理基础。
2026-09-22 physics.optics physics.plasm-ph
Generalized ABCD propagation for interacting atomic clouds
我们提出了一种处理的非线性物质波传播的启发，从光学方法，其中包括原子光学等效的无像差近似内的相互作用的影响。原子光学ABCD矩阵的形式主义，考虑到目前为止的非相互作用的云，微扰扩展超出线性政权的传播。这种方法，适用于讨论一个物质波谐振器的稳定性，涉及自由落体样品，同意完全非线性傍轴波动方程的预测非常好。另一种光学处理的相互作用的影响，基于无像差近似和均匀线密度的圆柱傍轴光束，也适用于物质波。
2009-04-15 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
A Comparison of Different Classical, Semiclassical and Quantum Treatments of Light-Matter Interactions: Understanding Energy Conservation
用耦合Maxwell-Bloch方程、光学Bloch方程（OBE）、Escherichfest动力学、Escherichfest +R方法和经典介电理论（CDT）等五种方法，在一维空间中模拟了电子二能级系统（TLS）与入射连续波（cw）电磁场（EM）耦合的光学响应.我们的调查结果如下：（i）标准Escherfest动力学仅在真空涨落不重要的线性响应区域中预测正确的光信号;（ii）由于自相互作用的双重计数，耦合Maxwell-Bloch方程和CDT都预测线性响应区域中的光信号的不正确特征;（iii）通过精确地平衡自相互作用的影响与量子涨落的影响（并且坚持能量守恒），Escherfest +R方法在线性范围内和稍微超出范围内产生正确的光信号，产生例如，相干和非相干散射电磁场之间的正确比率。因此，Eschlafest +R动力学与量子OBE动力学一致，但后者仅适用于真空中的单个TLS，前者应适用于具有任意温度的环境中的大型系统。因此，这个基准研究表明，Eschlafest +R方法可能是非常有利的模拟轻物质相互作用的半经典。
2019-01-16 physics.chem-ph physics.optics
Dyakonov-Tamm surface waves featuring Dyakonov-Tamm-Voigt surface waves
通过正则边值问题，对两种非耗散材料$A$和$B$的平面界面所导Dyakonov-Tamm（DT）表面波的传播进行了理论和数值研究.材料$A$是均匀单轴电介质材料，其光轴相对于界面平面成角度$χ$。材料$B$是在垂直于界面的方向上周期性不均匀的各向同性介电材料。考虑了材料$A$的传播矩阵不可对角化的特殊情况，因为相应的表面波--Dyakonov-Tamm-Voigt（DTV）表面波--具有不寻常的局部化特性。DTV表面波的衰减由材料$A$中距离界面的线性函数和指数函数的乘积给出;相比之下，常规DT表面波的场仅随距离界面呈指数衰减。数值研究表明，多个DT表面波可以存在一个固定的传播方向在界面平面，取决于材料的本构参数$A$和$B$。当被视为在界面平面中的传播角的函数时，多个DT表面波解可以被组织为连续分支。当材料$A$的各向异性程度较大时，存在较多的DT解分支。如果$χ= 0^\circ$，则对于每个DT分支解上的唯一传播方向存在孤立DTV解。如果是$χ> 0^\circ$，则不存在DTV解决方案。随着材料$B$的非均匀性程度的降低，DT溶液分支的数量减少。
2020-02-05 physics.optics
Unified treatment of exact and approximate scalar electromagnetic wave scattering
在强散射的条件下，一个两难的境地往往出现关于使用的最佳数值方法。主要的竞争对手是玻恩级数、光束传播法和李普曼-施温格方程的直接解。然而，据我们所知，这三种方法之间的分析关系尚未明确说明。在这里，我们弥合了文学中的这一差距。除了全面了解光学散射的各个方面，最好的数值捕获的每种方法，我们的方法使我们能够得到近似的误差范围预期在各种散射条件下。
2022-02-16 math-ph math.MP physics.optics
