Fano resonances in dielectric, metallic and metamaterial photonic structures
我们研究数值Fano共振激发的电介质，金属和左手圆柱体的周期性阵列。特别令人感兴趣的是在圆柱体的线性阵列中激发的Fano共振。分析了电磁场的空间分布和对称性，讨论了观测到的法诺共振与二维圆柱阵列频谱之间的关系。
2016-08-27 physics.optics
Nonstationary photonic jet from dielectric microsphere
光子射流通常表示光波在介电微米级粒子上的近场前向散射中的特定空间局域区域。详细计算了飞秒激光脉冲照射下空气中二氧化硅微球的瞬态响应。对光子射流的空间结构进行了理论研究，分析了射流尺寸和射流峰值强度的时间动力学特性。突出了形态依赖的共振在射流形成中的作用。非稳态光子喷注的演化过程一般由非共振和共振两个阶段组成。在每一个相位中，光子射流的空间形态和强度都可以发生变化。
2014-11-17 physics.optics
Complex waveguide based on a magneto-optic layer and a dielectric photonic crystal
从理论上研究了磁光波导在介质基片上覆盖一维介质光子晶体的多层结构中电磁波的色散和偏振特性。这种复杂结构的数值分析表明，TE和TM模式的偏振过滤取决于波导和光子晶体的几何参数。我们考虑了在这种结构中模式传播的不同机制：当导模在磁性薄膜中传播并在光子晶体中衰减时;当导模在磁性薄膜和光子晶体中传播时。
2017-03-13 physics.optics
Localized Photonic jets from flat 3D dielectric cuboids in the reflection mode
光子射流（太赫兹频率下的terajet）通常表示在介电颗粒的前侧处的近场中的特定空间局部区域，其直径与用平面波从其背面照射的波长相当（即，射流从电介质颗粒的阴影表面出现）。在本文中，光子的形成是使用最近提出的三维介质长方体工作在反射模式下，当特定的空间局域化区域被定位在入射波前的方向。基于有限积分技术的模拟结果进行了讨论。所有尺寸都以波长单位给出，因此所有结果都可以缩放到任何感兴趣的频率，包括光学频率，与球面反射镜相比，简化了制造过程。这里提出的结果可能是新的应用，包括显微镜技术和传感器的兴趣。
2015-02-28 physics.optics
Visualization of unidirectional optical waveguide using topological photonic crystals made of dielectric material
拓扑学的引入揭开了物理学的新篇章。拓扑系统提供了独特的边缘/界面量子态，这有望有助于新的自旋电子学的发展，并打开大门，以强大的量子计算。光学系统也可以受益于拓扑结构。在实空间中局域地构造一个具有双Dirac锥的蜂窝状光子晶体，诱导光子能带结构的拓扑跃迁，并利用后向散射免疫电磁输运建立了一个赝自旋单向光通道.由电介质材料制成的拓扑光子晶体可以为控制光的传播铺平道路，并有助于新的通信技术。
2016-10-25 physics.optics
Guiding optical flows by photonic crystal slabs made of dielectric cylinders
研究了二维光子晶体中电磁波的传播特性。能带结构采用标准平面波展开法计算，而电磁波的传播和散射采用多次散射理论计算。结果表明，在部分带隙内，波倾向于弯曲远离禁止的方向。这样的属性可以在操纵光流中呈现新的应用。此外，还将讨论与平面光子晶体平板成像的相关性。
2003-12-21 physics.optics
Specular-reflection photonic hook generation under oblique illumination of a super-contrast dielectric microparticle
最近，我们的工作报告的可能性，克服临界条件的平面光波衍射介电颗粒，这是通常所知的“折射率对比度小于2”的局域光子纳米射流。为此，提出了一种新的基于超反差微粒（n~2）的反射模式光子纳米射流产生的几何方案。在本文中，通过数值FDTD计算的光学近场结构的二维和三维介质微粒（圆柱体，球体），我们扩展我们的考虑的情况下，倾斜的粒子在镜照明，并提出新的物理现象所考虑的光子几何。这些是准逆行光子纳米射流的产生后，倾斜的粒子照明和形成的“镜面反射光子钩”（S-钩）的形式的光场局部化的曲线空间区域。通过改变入射光的方向和平面镜的旋转，分析了两种不同的制度的s-钩形成。
2020-09-25 physics.optics
Controlling evanescent waves using silicon photonic all-dielectric metamaterials for dense integration
在CMOS代工平台上制造的超紧凑、密集集成的光学部件对于光学信息处理和电子-光子共集成是非常期望的。然而，在硅光子器件中普遍存在的由纳米尺度限制引起的大空间范围的倏逝波导致显著的串扰和散射损耗。在这里，我们证明了各向异性全介质超材料打开了一个新的自由度，在全内反射，以缩短衰减长度的倏逝波。我们的实验表明，减少串扰大于30倍，弯曲损耗大于3倍，在密集集成，超紧凑的光子电路块。我们的原型全介质超材料波导实现了约3.7 dB/cm的低传播损耗，与硅条形波导的传播损耗相当。我们的方法标志着从干涉为基础的限制，如在光子晶体或槽波导，利用纳米级场增强的出发。其抑制倏逝波而不显著增加传播损耗的能力将为基于全电介质超材料的密集集成铺平道路。
2018-07-04 physics.optics
An all-dielectric photonic crystal with unconventional higher-order topology
光子晶体已被证明是研究拓扑现象的通用平台。最近发现的高阶拓扑绝缘体引入了拓扑光子晶体的新方面，这是有待探索。在这里，我们提出了一种非常规的高阶能带拓扑的介质光子晶体。拓扑能带理论预测，在高阶拓扑绝缘体的角边界上，除了具有带隙边缘态和带隙角态的传统光谱特征外，还具有2/3的分数电荷。我们证明了在光子晶体中，这样的分数电荷可以通过光子的局域态密度来验证，通过局域谱电荷的概念来模拟电子系统中由于带填充异常而引起的局域电荷。此外，我们发现，通过引入一个向错在拟议的光子晶体，局域态和2/3分数光谱电荷出现在向错核心周围，作为体向错对应的表现。预测的效果可以很容易地观察到在国家的最先进的实验，并可能导致潜在的应用集成和量子光子学。
2021-02-01 physics.optics
Refractive index sensing with hybrid surfaces of photonic crystals and dielectric microsphere monolayers
在这项工作中，一个折射率（RI）传感器的比色检测和光学传感能力的有效整合已经开发出来。比色检测依赖于光子晶体（PC）衬底的结构色对背景RI变化的敏感性，而光学传感通过测量介电微球的放大能力来执行，这取决于光子纳米喷射的位置。基于这一概念，我们成功地将直径为35 μ m的钛酸钡玻璃微球、直径为4.9 μ m的聚苯乙烯和二氧化硅微球单层组装在一维或二维PC基底上，实现了在各种液体中的RI传感。此外，开发的RI传感器是高度兼容的商业光学显微镜和适用于RI传感的面积小到几十平方微米。
2021-07-07 physics.optics
Two-dimensional function photonic crystals
本文首次提出了介质柱的介电常数是空间坐标$\vec{r}$的函数的二维函数光子晶体，它不同于由介质柱的介电常数为常数的二维常规光子晶体。发现二维函数光子晶体的带隙不同于二维常规光子晶体，当介电常数的函数形式不同时，其带隙结构也会发生变化，可以通过二维函数光子晶体设计成合适的带隙结构。
2016-01-16 physics.optics
Enhanced Transmission and Giant Faraday Effect in Magnetic Metal-Dielectric Photonic Structures
由于其大的导电性，独立的金属膜在微波频率下具有高反射性。由于这个原因，几乎不可能在铁磁金属层中观察到法拉第旋转，即使是在几十纳米厚的薄膜中。在这里，我们使用数值模拟表明，在介电层之间交错的钴纳米层的堆叠可以变得高度透射，并在有限的频带中显示大的法拉第旋转。45度法拉第旋转可以用薄至数十纳米的金属铁磁层实现。
2013-01-14 physics.optics
Metallo-Dielectric Photonic Crystals and Bandgap Blue-Shift
光子晶体结构最吸引人的方面之一是在构成材料之间具有足够高的介电对比度的结构中产生的光子带隙。了解特定的光子晶体结构及其相关的阻带位置如何选择性地干扰入射光，对于在一系列光学应用中实现这些结构化光子晶体至关重要。金属-介电光子晶体用于将金属颗粒结合到这些结构的有序排列中。我们研究了铜，镍和金金属渗透到聚苯乙烯蛋白石和二氧化钛反蛋白石。我们报道了与金属-介质光子晶体结构直接相关的一致的光学现象。在蛋白石光子晶体中出现了更明显和更多的衍射共振，金属沉积在顶层。蛋白石和反蛋白石结构的共同点是（111）光子阻带位置的蓝移，其幅度随着结构中金属含量的增加而增加。通过改变金属在光子晶体结构中的含量和位置，研究了光子阻带蓝移的原因。引入到结构化介电介质中的金属通过改变光子晶体的有效介电常数来调谐光子阻带。
2021-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Efficient multiband absorber based on 1D periodic metal-dielectric photonic crystals with a reflective substrate
提出了一种高效的多波段吸收体，它包括一个截断的一维周期性金属-介质光子晶体和一个反射衬底。反射基板实际上是光学厚金属膜。与形状复杂的吸收体相比，这种平面结构的吸收体更容易制作。对于4单元电池器件，所有四个吸收峰都可以以高于95%的效率进行优化。此外，这些吸收峰对偏振和入射角都不敏感。讨论了介质的几何参数和折射率对器件性能的影响。此外，由于截断光子晶体晶格具有选择共振模式的功能，每个光子带内的吸收峰的数目正好对应于晶胞的数目。研究还表明，当金属基片上放置更多的金属-电介质单元时，总吸收效率逐渐增加。我们的工作有望在太阳能收集和热辐射剪裁领域有一些潜在的应用。
2013-10-15 physics.optics
Infrared rainbow trapping via optical Tamm modes in one-dimensional dielectric chirped photonic crystals
捕获宽光谱的光的现象被称为“彩虹捕获”，并且使用全电介质、混合金属-电介质或全金属配置来实现。在后一种情况下，不可避免的欧姆损耗导致亚皮秒的陷模寿命。为了所有的实际目的，需要设计新的策略用于捕获并随后释放寿命> 1 ps的宽带电磁（em）场。提出了一种利用一维啁啾光子晶体（PC）中多个光学Tamm（OT）模的激发来实现对向传播模式的光学耦合的彩虹捕获结构。在几何结构中，当薄的等离子体激元活性金属被放置在啁啾PC（CPC）的终止层附近时，多个π相位跳跃使得能够激发OT模式。强定域OT共振在啁啾PC几何中被空间分离，并且它们的群速度降低到低至0.17c。时域模拟阐明本地化发生在CPC的介电部分，表现为寿命3 ps。
2021-08-10 physics.optics
Nonradiating Photonics with Resonant Dielectric Nanostructures
传统上，非辐射能量源在量子力学和天体物理学中被研究，而在光子学社区中很少受到关注。这种情况已经改变了最近由于一些开创性的理论研究和显着的实验演示的光的奇异状态在介电共振光子结构和超颖表面，有可能有效地本地化的小体积的物质内的高强度的电磁场。这些最新进展支持了纳米光子学的新概念，并提供了一种有前途的途径来克服通常与金属和等离子体材料相关的损失问题，以有效控制纳米尺度下的光-物质相互作用。这篇综述论文提供了一般背景和几个快照的最新成果，在这个年轻而突出的研究领域，专注于两种类型的非辐射状态的光，都已经在最近的中心，许多研究在全介电共振元光学和元表面：光学{ \em anapoles}和光子{ \em束缚态的连续}。我们讨论了这些国家在光学的简史，其基本的物理和表现形式，并强调他们的差异和相似之处。我们还回顾了这种新的光子态在线性和非线性光学中的一些应用，如纳米场增强，具有高$Q$共振的新型介电结构的设计，非线性波混频和增强谐波产生，以及激光和光学神经网络的先进概念。
2019-03-12 physics.optics
Photonic Hyper-Crystals
介绍了一种新的人工光学介质-光子超晶体。这种介电常数在亚波长尺度上具有周期性空间变化的双曲型超材料，结合了光学超材料和光子晶体的特点。特别地，由超晶体支持的表面波具有光子晶体中的光学Tamm态和金属-电介质界面处的表面等离子体激元的性质。
2014-02-04 physics.optics
Second-harmonic generation via double topological valley-Hall kink modes in all-dielectric photonic crystals
非线性拓扑光子学探索了拓扑相位和非线性光学领域的共同主题，有望开辟拓扑光子学的新范式。在这里，我们展示了二次谐波产生（SHG）通过双拓扑谷霍尔扭结模式在全介质光子晶体（PhCs）的非线性相互作用。我们首先表明，两个拓扑频率带隙可以创建周围的一对频率，$ω_0$和$2ω_0$，通过缺口出相应的狄拉克点在二维蜂窝光子晶体。在两个频率带隙内产生了沿着以镜像对称方式放置在一起的两个光子晶体之间的扭结型畴壁界面的谷-霍尔扭结模式。重要的是，通过全波模拟和模式色散分析，我们表明，可调谐的，双向相位匹配的SHG通过两个带隙内的谷霍尔扭结模式的非线性相互作用，可以实现。特别是，通过使用与谷霍尔扭结模式的磁性部分相关联的斯托克斯参数，我们引入了一个新的概念，SHG定向二向色性，这是用来表征用于感测手性分子的光学探针。我们的工作开辟了新的途径，拓扑保护的非线性混频和有源光子器件实现在全介质材料平台。
2021-04-07 physics.optics
Photonic MOS Based on "Optical Property Inversion"
大多数介电材料具有非常弱的电光性质，而一些等离子体材料的光学性质可以被极大地调谐，特别是在它们的等离子体频率周围，其中介电常数在正（“介电状态”）和负（“金属状态”）值之间转变。在这份报告中，我们将回顾我们最近在电光调制方面的一些工作，并介绍一个新的概念，基于“光学性质反转”的光子MOS。这一概念可能为纳米光子器件的发展提供启示。一些材料改编自无资金的NSF提案。
2015-04-28 physics.optics
On-fiber high-resolution photonic nanojets via high refractive index dielectrics
本文提出在光纤末端使用高折射率介观电介质产生光子纳米射流，通过截断输出轮廓实现高横向分辨率聚焦，在电信波长下达到亚波长FWHM，适用于传感和成像。
2022-09-05 physics.optics
Towards Chiral Sensing and Spectroscopy Enabled by All-Dielectric Integrated Photonic Waveguides
手征光谱是一种强大的技术，能够通过光学手段来识别物质的手性。到目前为止，已经使用自由空间传播光束进行了检查物质或纳米结构的手性的实验。然而，为了小型化，期望在光子集成平台中执行手征光谱学，具有这种手征光学装置的大规模并行检测、低成本生产、可重复性和便携性的额外益处。在这里，我们表明，全介质集成光子波导可以支持手征模式下的基本本征模式的适当组合。特别是，我们研究了两种主流配置：一个介质线与方形截面和开槽波导。我们数值分析三种不同的情况下，这种波导可用于手性检测：全介质波导作为近场探针，倏逝诱导的手征领域，和手征光相互作用的空隙。在所有的情况下，我们认为金属纳米螺旋作为手性探针，虽然所有的方法可以扩展到其他种类的手性纳米结构以及物质。我们的研究结果表明，手性应用，如传感和光谱可以实现在标准的集成光学，特别是与硅基技术。
2019-11-25 physics.optics
Pseudospin-Polarized Topological Line Defects in Dielectric Photonic Crystals
电磁拓扑绝缘体由于其所支持的强边缘态而得到了广泛的研究。在这项工作中，我们提出了一个拓扑电磁系统的基础上的线缺陷的拓扑非平凡的光子晶体（PC）。采用有限差分超原胞法对预应力混凝土结构进行了模态分析。拓扑线缺陷态是赝自旋极化的，其能流方向由相应的赝自旋螺旋度决定。这些状态可以通过使用两个空间对称的线源阵列携带轨道角动量来激发。证明了光子晶体的单向传播特性，并证明了当光子晶体结构中引入无序时，单向传播是稳定的。
2019-08-26 physics.optics
First experimental observation of plasmonic photonic jet based on dielectric cube
我们报告的第一个实验证明，微结构的基础上的介电长方体结合到一个薄的金属膜可以作为一个有效的等离子体透镜，允许聚焦表面等离子体在亚波长尺度。通过数值模拟微结构中的表面等离子体激元-极化激元（SPP）场强度分布，在1530 nm的通信波长处观察到了低发散度的等离子体光子射流（PPJ）和高强度的亚波长光斑。然后制作了微结构的实验样品，利用振幅和相位分辨扫描近场光学显微镜研究了SSP的场强分布，并演示了SSP波的PPJ效应的实验观察。这种新颖而简单的平台可以为等离子体，高分辨率成像，生物光子学以及光学数据存储提供新的途径。
2019-12-25 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
Interface states in the rectangular lattice photonic crystals with identical dielectric rods
光子晶体中的界面态因其在弯曲波导中的高传输效率以及与拓扑相位相关的特性而引起人们的关注。以往对PC中界面态的研究主要是基于正方形晶格、蜂窝形晶格或三角形晶格，但由于材料、形状或尺寸的不同，导致结构复杂。在本文中，一个界面是由两个不同的矩形晶格的二维PC，但相同的材料，形状和大小的介质棒，产生界面态。界面状态进行了分析，相对于Zak相位和表面阻抗。通过研究矩形点阵的长宽比与Zak相的关系，研究了矩形点阵PC中界面态的可保持性。研究发现，当改变矩形晶格的长宽比产生界面态时，界面态的保持性与光子带隙的位置或带的Zak相位有关。更详细的研究表明，这些结论适用于其他材料、形状和尺寸的介质棒的矩形格子光子晶体。这些结果为用一种介质棒制备界面态提供了新的途径。此外，这些结果可能有助于理解几何形状和界面状态之间的关系。
2021-01-14 physics.optics
Macroscopic optical response and photonic bands
我们开发了一种形式主义的复合系统的宏观介电响应的计算周期性嵌入在另一种材料的矩阵，其中每一个的特征在于由一个定义良好的介电函数的一种材料的颗粒。这些介电函数的性质是任意的，并且可以对应于介电或导电、透明或不透明、吸收和色散材料。粒子的几何形状和复合材料的布拉维晶格也是任意的。我们的形式主义超越了longwavelenght近似，因为它完全包含延迟效应。我们通过研究电磁波在二维光子晶体中的传播来验证我们的理论。我们的宏观理论产生了一个空间色散的宏观响应，它允许计算的完整的光子能带结构的系统，以及其正常模式的表征，代入宏观场方程。我们约占通过当地的磁导率的空间色散，我们分析所产生的色散关系，获得一个区域的左手性。
2012-12-21 physics.optics
Rewritable Photonic Integrated Circuits Using Dielectric-assisted Phase-change Material Waveguides
本文提出利用宽带隙相变材料构建可重写光子集成电路，通过纳秒激光写入、加热擦除，实现低成本快速原型制作，对PIC设计验证与光子学教育有深远影响。
2023-04-21 physics.optics
PBG properties of three-component 2D photonic crystals
本文从理论上分析了在二维光子晶体中引入第三组分对光子能带结构和态密度的影响。我们考虑在介质中的圆柱形空气棒的周期性阵列，和第三介质被引入作为空气孔和电介质背景之间的环形中间层。利用平面波方法计算了二维三角晶格光子晶体的能带结构。分析了TE和TM带隙宽度和带隙边缘位置与层间介电常数和层间厚度的关系。在这种方法的框架下，我们估计了表面氧化层对大孔硅的能带结构的影响。我们观察到间隙边缘向更高或更低频率的偏移，具体取决于层间厚度和介电常数。我们已经表明，一个原生的氧化物表面层的存在，应考虑到了解二维光子晶体的光学性质，特别是在大孔硅结构。
2008-10-16 physics.optics
Can Second-Order Nonlinearity in Metal-Dielectric Metamaterials Pave a Way Toward Elusive Photonic Time Crystals?
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
研究探讨金属-电介质超材料中二阶非线性能否助力光子时间晶体实现。提出利用ε近零半导体-银超材料的超快二阶非线性的平台，通过低损耗和偏振选择性泵浦，在特定泵浦功率下可打开宽动量带隙并实现净参量增益，为光学光子时间晶体实现提供途径。
2026-07-28 physics.optics
Analytical Perspective for Photonic Bound States in the Continuum in Photonic Crystal Slabs
从解析的角度研究了光子晶体平板中连续介质中光子束缚态的形成。与源于几何对称的固定在- $Γ$的BIC不同，当大部分辐射被预先抵消时，可调谐off- $Γ$ BIC是由于在偶然对称附近的加权相消的经由连续谱干涉。非$Γ$ BIC的对称兼容性质导致可以通过连续改变波矢量来调谐的光的捕获。与分析方法，我们解释了一个报告的实验，并预测存在一个新的BIC在一个未透露的对称性。
2014-05-09 physics.optics
Significant crosstalk reduction using all-dielectric CMOS-compatible metamaterials
最近的一个计算结果表明，高限制模式可以实现全介质超材料（S。贾哈尼等例如，Optica 1，96（2014））。这大大减少了介质波导之间的串扰，为高密度光子电路铺平了道路。在这里，我们通过实验证明，在一个标准的绝缘体上硅（SOI）平台上，在两个硅条形波导之间使用一个简单的超材料，导致耦合长度增加约10倍。所提出的结构可能会导致硅光子器件尺寸的显著减小。
2016-11-11 physics.optics
Mesoscopic magnetism in dielectric photonic crystal meta materials: topology and inhomogeneous broadening
我们考虑由二维介质棒型光子晶体制成的Meta材料。最近发展的均匀化理论内的磁响应进行了研究，我们特别研究的拓扑结构和非均匀加宽的影响。虽然拓扑结构本身主要影响Mie谐振频率，但我们发现，当dR/R 0>> ε“/ε”时，介质棒的拓扑半径R的色散可能导致显著的非均匀加宽和负μ现象的抑制，其中ε = ε“+i* ε”是介质棒的相对介电函数。
2006-10-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Control of nonlinear processes using versatile random photonic sources: Application to the energy deposition in a dielectric material
我们报告的非常规随机光子源的性质。首先描述了使用改进的马赫-曾德干涉仪进行非线性强度滤波的原理。后者改变了基于玻色-爱因斯坦辐射的输入随机源的特性。将计算出的输出强度波动与分析模型进行比较。调整干涉仪参数，我们从理论上和数值计算表明，光的统计特性，如其概率密度函数可以定制。取决于参数，概率密度可以表现出大的过冲或更平滑的波动。我们进一步评估这些修改后的统计简单的非线性过程的影响。与玻色-爱因斯坦辐射体相比，非线性现象的产额变化了几个数量级。最后，我们模拟这样的激光源与电介质材料（熔融石英）的非线性相互作用的框架内的一个更现实的模型，包括统计分析。它证实了沉积的能量在几十年内变化，并且由于所提出的激光源的特性而可以大大增强。
2022-03-10 physics.optics
Electric field induced structural colour tuning of a Silver/Titanium dioxide nanoparticle one-dimensional photonic crystals
电场对光子晶体结构色的主动调谐是一种有效的外部刺激，对光传输操纵有影响。在这项工作中，我们提出了这种效果的光子晶体设备与银和二氧化钛纳米粒子的交替层显示出约10 nm的位移为10 V的施加电压。施加电场的金属/电介质界面处电荷的积累导致银中有助于等离子体频率的电荷的有效增加。这引发银等离子体激元带的蓝移，同时光子带隙的蓝移是由于银介电函数的变化，即有效折射率的降低。这些结果是银/TiO 2纳米颗粒为基础的光子晶体中的主动颜色调谐的第一个演示，并打开了基于金属/电介质的光子晶体作为电光开关的路线。
2015-10-07 physics.optics
Enhanced sensitivity of an all-dielectric refractive index sensor with optical bound state in the continuum
研究了基于光学束缚态的连续介质折射率传感器的灵敏度。应用Zel'dovich微扰理论，导出了介质光栅中- $Γ$光学束缚态对称性保护的全介质传感器体灵敏度的解析表达式。获得了灵敏度上限。提出了一种通过优化光栅设计获得灵敏度上限的方法。结果通过直接数值模拟得到证实。
2021-11-29 physics.optics
Desktop laboratory of bound states in the continuum in metallic waveguide with dielectric cavities
我们考虑介质腔的辐射空间由两个平行的金属平面限制。该系统的麦克斯韦方程组的TM解等价于介质腔周期阵列的解。该系统很容易实现任何类型的连续统（BIC）中的束缚态，包括拓扑BIC，这取决于腔相对于平面的位置和方向。与无限阵列的腔相比，这极大地方便了实验研究。我们展示了拓扑保护BIC合并的效果，其将$Q$因子的平方渐近推到幂度4甚至6。
2022-08-01 physics.optics
Probing topological edge states in multilayer dielectric photonic nanostructures
Research School of Physics, Australian National University（澳大利亚国立大学物理研究学院）；Institute of Photonics and Quantum Sciences, Heriot-Watt University（赫瑞-瓦特大学光子与量子科学研究所）
该研究针对多层介质光子纳米结构，基于Su-Schrieffer-Heeger模型设计不同边缘截断，实验证实拓扑边缘态的存在，并展示其在表面传感与表面增强非线性光学中的应用潜力。
2026-10-14 physics.optics
Fabry-Perot Bound States in the Continuum in an Anisotropic Photonic Crystal
研究了含有两个各向异性缺陷层的各向异性光子晶体。结果表明，该系统在连续介质中可以支持Fabry-Perot束缚态（FP-BIC）。在时间耦合模理论的框架下，导出了散射问题的完全解析解以及FP-BIC的条件。
2022-10-31 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
Comparative study of Hermitian and non-Hermitian topological dielectric photonic crystals
基于第一性原理计算，研究了增益和损耗对具有$C_{6v}$对称性的体拓扑介质光子晶体（PC）以及PC-空气-PC界面的能带结构的影响.为了说明宇称时间（PT）对称性的重要性，考虑了三个系统，即PT对称，PT不对称，和有损系统。我们发现，当增益和损耗分布为PT对称时，随着增益和损耗强度的增加，系统会出现从PT精确相位到PT破缺相位的相变，而对于PT非对称和有损耗的系统，则不会出现这种相变.基于威尔逊圈的计算，证明了PT对称系统在PT精确相位下的拓扑结构与厄米系统相同。最后，研究了厄米系统中不同类型的边缘态在增益和损耗影响下的本征频率，发现当非平凡边缘态的本征频率变为复共轭对时，平凡缺陷态的本征频率保持实。
2022-01-06 physics.optics
Optical bistability with bound states in the continuum in dielectric gratings
我们考虑光散射介质光栅支持光学束缚态的连续。由于瞬时克尔非线性的存在，在束缚态的光谱附近的临界场增强触发光学双稳效应。在时间耦合模理论的框架下，从理论上解释了双稳态的发生。作为中心结果，我们把问题转化为单场驱动的非线性振子的形式。理论结果与全波数值模拟进行了比较验证。
2020-05-28 physics.optics
Second harmonic generation from metallo-dielectric multilayer photonic band gap structures
本文从理论和实验上研究了磁控溅射沉积的Ag和Ta_2O_5金属-介质多层膜结构的二阶非线性光学响应。二次谐波产生的测量进行反射模式作为入射角的函数，使用飞秒脉冲源自钛：蓝宝石激光系统调谐在800 nm。产生的信号的依赖性作为泵浦强度和偏振状态的函数进行了研究。我们的实验结果表明，从一个周期性的金属介电样品的转换效率可以提高至少一个因素的30相对于从一个单一的金属层的转换效率，部分由于增加的数量的活性表面，泵浦场的本地化和金属层内的渗透。转换效率最大值从单个银层的70度向下移动到堆叠的大约55度。在非线性洛伦兹力项的作用下，实验结果与基于耦合Maxwell-Drude振子的计算结果符合得很好。
2008-01-04 physics.optics
Photonic bound states in the continuum governed by heating
本文研究通过加热调谐液晶共振层的光子晶体微腔，观察到多个连续域束缚态对应的消失共振谱线，并利用共振线宽在消失点附近的突变行为实现温度传感。
2023-07-04 physics.optics
Light enhancement by quasi-bound states in the continuum in dielectric arrays
文章报道了相同电介质元件的线性周期阵列中的结构共振的光增强。作为基本单元，球和圆截面的杆都被考虑。在任一种情况下，已经证明源自连续体中的束缚态的高$Q$结构共振模式使得能够在有损耗硅中的红光至近红外范围内将近场振幅增强$10$ -$25$的因子。通过分析准束缚态的传播带，从理论上解释了$Q$因子随阵元数变化的渐近行为。
2017-05-12 physics.optics
Optimal width of quasi-crystalline slabs of dielectric cylinders to light transmission contrast
非周期光子结构中由共振态引起的光限域在许多应用中是令人感兴趣的。这些共振的一个特殊情况可以在介电圆柱体的二维准晶体排列中找到。这些系统呈现出相当各向同性的带隙以及隔离的带隙内光子态（由于空间局域共振）。这些态是由高对称性的多边形团簇构成的，可以看作是光子分子。本文研究了十次准晶结构近似排列的玻璃柱平板的透射特性。特别是，我们调查的板宽度的影响，在状态和间隙之间的透射对比度。这项研究是在微波政权的实验和数值。我们发现，最好的透射对比度被发现为约3倍的辐射波长的宽度。在带隙区的传输是由光子分子的共振介导的。如果样品足够薄，除了反射入射光的光子分子的共振之外，它们变得透明。在这种情况下，这种行为让人想起吸收分子。
2016-04-26 physics.optics
Subwavelength focusing of all-dielectric surface waves
微尺寸的球体可以将光聚焦到亚波长的空间域：一种称为光子纳米喷射的现象。尽管在三维（3D）配置中得到了很好的研究，但只有少数尝试被报道在二维（2D）系统中观察到类似的现象。然而，这对于在集成光学系统中利用光子纳米喷射是重要的。通常，表面等离子体激元被建议用于此目的，但它们由于固有吸收而遭受相当低的传播长度。在这里，我们解决了这个问题，并探索，理论上，数值和实验，使用布洛赫表面波维持适当结构的全电介质，使亚波长聚焦在一个集成的平面光学系统。由于只有低折射率对比度可以实现，而依赖于布洛赫表面波，我们认为一个新的功能元件，允许紧密聚焦和观察的光子nanojet的表面上。我们实验证明，在有效介质中的光斑尺寸为0.66λ。我们的方法为2D全介电光子芯片在流体设备和传感应用中的纳米粒子操纵铺平了道路。
2017-03-31 physics.optics
Propagating bound states in the continuum in dielectric gratings
我们考虑在介质光栅中连续介质中传播束缚态。光栅由一个平板组成，在平板的顶部或两侧周期性地排列有脊。基于傅立叶模态方法，我们恢复泄漏区以上的光线，以确定光栅的几何形状支持布洛赫束缚态在垂直于脊的方向上传播。最重要的是，它表明，如果一个双面光栅具有镜像或滑移对称的布洛赫束缚态是稳定的参数的变化，只要上述对称性被保存。
2018-02-10 physics.optics
Avoided crossings and bound states in the continuum in low-contrast dielectric gratings
我们考虑了低对比度介质光栅中的束缚态。结果表明，BIC起源于等效介质板上的约化导模，等效介质板的介电常数等于DG的平均介电常数。在孤立共振的情况下，BIC的位置可以从导漏模的两波色散关系中找到。在两族漏模之间简并的情况下，系统表现出避免共振交叉。在避免交叉的光谱附近，Volya和Zelevinsky在通用形式主义的框架中使用单个拟合参数描述了透射率以及BIC的出现[Physical Review C 67，054322（2003）]。
2018-10-05 physics.optics
Non-Abelian charged nodal links in dielectric photonic crystal
节链是三维拓扑晶体动量空间中相邻能带之间的线简并（节线）的一种特殊形式。与节点链或节点不同，节点链接由两个或多个彼此不接触的相互链接的环组成。最近对非阿贝尔带拓扑的研究表明，结点链的拓扑荷可以具有四元数的性质。然而，一个光子晶体，具有一个节点链接与非阿贝尔电荷尚未报告。在这里，我们提出了介电光子晶体的形式，双钻石结构，实现节点的链接在动量空间。通过考察本征态关联沿链节线封闭环的演化，分析了链节线的非阿贝尔拓扑荷。在这项工作中提出的设计方案和理论方法将允许在纯电介质材料中的光子非阿贝尔电荷的实验观察，并有利于复杂的光子结构的简并控制。
2021-02-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Phase diagram for the transition from photonic crystals to dielectric metamaterials
光子晶体和超材料代表了两种看似不同的人工电磁介质，但它们通常由以周期性晶格排列的类似结构元件组成。重要的问题是如何区分这两种类型的周期性光子结构的参数，如介电常数和晶格间距，连续变化。在这里，我们讨论之间的过渡光子晶体和全介质的超材料，并介绍了一个相图和序参量的概念，这种结构的材料，基于米氏和布拉格共振的物理。我们表明，一个周期性的光子结构转换成超材料时，米氏间隙打开低于最低的布拉格带隙的均匀化方法可以证明和有效的磁导率变为负值。我们的理论方法证实了详细的微波实验组成的一个正方形晶格的玻璃管充满热水的亚晶。这种分析产生了对周期性光子结构的性质的深入了解，它也提供了一个有用的工具，用于设计不同类别的电磁材料在广泛的参数范围。
2015-07-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optomechanically induced optical trapping system based on photonic crystal cavities
本研究提出基于电介质光子晶体纳米束腔的新型光阱，利用光力学反作用突破传统光阱衍射极限等局限，数值模拟验证其可实现56nm窄阱宽的亚微米颗粒悬浮，光吸收较传统光镊降43倍，还可构建亚衍射极限动态势场，为精密传感和量子实验提供新途径。
2023-04-19 physics.optics
Tailoring "photonic hook" from Janus dielectric microbar
最近报道了一种新的弯曲亚波长光束--光子钩（phonichook，PH），它是光波在介观介质物体（Janus粒子）上衍射产生的。为了高效和技术上更简单的生成PH，我们提出了一种新型的不对称Janus微粒，正交微棒，由具有不同折射率的材料组成。在有限元数值模拟的基础上，通过分析PH粒子附近的场强分布和能流，探讨了PH粒子形成的物理机制。首次研究了介质基片的影响。我们发现，通过改变两面柱两部分之间的折射率对比，可以有效地控制PH的形状和曲率。介绍并讨论了表征光子钩子曲率的复形PH质量判据。
2020-04-23 physics.app-ph physics.optics
Bound states in the continuum with high orbital angular momentum in a dielectric rod with periodically modulated permittivity
本文报道了一个无限长的介质棒中的辐射连续谱束缚态，介质棒的介电常数从$ε_1$到$ε_2$周期性地逐步调制。对于空气中的$ε_2=1$，杆等效于具有介电常数$ε_1$的电介质盘的堆叠。由于旋转和平移对称性的BSC分类的轨道角动量$m$和布洛赫波矢量$β$沿杆。对于$m=0$和$β=0$，对称保护的背散射电流具有确定的极化，并出现在较宽的棒半径和介电常数范围内。具有$m\neq 0, β=0$的更多参与的BSC仅存在于固定介电常数下的杆的选定半径。证明了具有$β\neq 0, m=0$的稳健布洛赫BSC的存在。也被认为是一个均匀的杆和非常薄的磁盘的渐近极限。
2017-06-21 physics.optics
Photonic Approach to Making a Left-Handed Material
提出了一种制备负折射率复合材料的新方法。研究表明，由正负电介质组成的光子结构可以支持具有左手性（或负折射率）的电磁表面波。取决于电介质材料，这些位于电介质界面处的表面波可以是表面等离子体激元或声子。结构的详细几何形状决定了这种复合左手材料是各向同性的还是各向异性的。
2002-10-12 physics.comp-ph physics.optics
