Nonlinear Wave Propagation in 3D-Printed Graded Lattices of Hollow Elliptical Cylinders
我们提出了一种由中空椭圆柱（HEC）制成的3D打印梯度晶格，作为设计冲击缓解系统的新方法。我们观察到的梯度HEC链的刚度增加和减少的不对称动力学。具体地，增加刚度链示出了传播波的加速，而减小刚度链示出了相反的情况。从减轻冲击的角度来看，与增加刚度链相比，降低刚度链与HEC的应变软化行为相结合导致力衰减的数量级改善。我们将这一发现扩展到梯度二维阵列，并证明了增加和减少刚度晶格之间的波传输效率对比的类似趋势。本研究中显示的3D打印HEC晶格可以导致新型冲击缓解和减震结构的开发。
2018-11-30 physics.app-ph
Longitudinal-flexural wave mode conversion via periodically undulated waveguides with constant and graded profiles
本文提出用单相周期性波纹梁设计声子晶体，通过平面波展开法调控纵向与弯曲波耦合实现模式转换，并经计算和实验验证，适用于结构健康监测等应用。
2025-06-21 physics.app-ph
Slow propagation of 2 GHz acoustical waves in a suspended GaAs on insulator phononic waveguide
由于光电振荡器在频率稳定性和相位噪声方面的优异性能，在过去的几年中，光电振荡器已经占据了微波振荡器的主导地位。然而，这种装置的小型化是最新的挑战。最近，基于声子-光子相互作用的器件由于其极其紧凑和直接在GHz的工作频率而引起了人们的极大兴趣。在该框架中，获得长期频率稳定性性能的仍然缺少的元素是反馈环路内的片上延迟。在这里，我们实验表明，2 GHz的声波上的砷化镓膜异质集成在硅晶片上的过滤和缓慢传播。通过工程的声波波导的色散，我们证明了低于1000米/秒的模式能够传播的群速度。因此，一个集成的延迟实现是在达到光声器件，如光机械振荡器或无线应用的潜在改进。
2020-07-10 physics.app-ph
Spin wave propagation in corrugated waveguides
曲率诱导效应使我们能够定制具有高自由度的磁系统的静态和动态响应。研究了用聚焦电子束沉积法在正弦调制衬底上制备的波纹磁振子波导。膜的厚度与调制幅度相当的表面曲率局部修改偶极和交换能的贡献，并导致有效的各向异性项，其可以根据需要根据确切的几何形状进行调整。我们表明，由布里渊光散射显微镜，在没有外部磁场的存在下，自旋波传播的距离10 $\times$大的波纹波导比在平面波导。进一步分析了调制幅度对自旋波传播的影响，得出了调制幅度适中时，自旋波衰减长度不受影响的结论。对于较大的振幅，衰减长度随调制的增加而线性减小。
2020-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Demonstration of beta-Ga2O3 Optical Waveguides and the Analysis of Their Propagation Losses in the UV-Visible Spectra
本文报道了首次在蓝宝石衬底上用金属有机物化学气相沉积法（MOCVD）生长的β相氧化镓光波导。从可见光到紫外光谱的传输损耗进行了全面的研究。通过优化制造工艺，在810 nm波长处的最小传播损耗被确定为3.7 dB/cm，这与III-N族（GAN、AlN）内的其他宽带隙材料相当。为了进一步揭示潜在的损耗机制，考虑了几种物理机制，如双光子吸收、侧壁散射、顶面散射和体散射。从这项工作中获得的结果表明，β-Ga 2 O 3是有前途的紫外-可见光谱集成的光子应用。
2019-10-24 physics.app-ph physics.optics
Zero-field propagation of spin waves in waveguides prepared by focused ion beam direct writing
在Cu（001）衬底上生长的亚稳面心立方结构Fe 78 Ni 22薄膜具有良好的磁性能，是聚焦离子束直写磁振子结构的理想材料。聚焦的离子束将最初的铁磁fcc相转变为铁磁bcc相，并对单轴磁平面内各向异性的方向进行额外的控制。磁晶各向异性的转变区域是足够强的稳定磁化在横向的窄波导的长轴。因此，可以在这些波导中传播自旋波，而不存在有利的Demon-Eshbach几何形状中的外部磁场。相位分辨微聚焦布里渊光散射产生这些波导在零以及在非零外部磁场的色散关系。
2019-07-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
All-dielectric Tailored-index Index-matched Arbitrary Waveguides based on Transformation Optics
基于保角变换（CM）技术的变换光学为设计任意形状的全介质器件提供了一种实用的方法。然而，CM可能导致当前制造技术无法实现的大的不切实际的折射率。此外，由于CM的低设计灵活性，也不能实现器件端口处的折射率匹配条件。在本文中，我们介绍了一种方法来定制CM产生的梯度折射率，以减少其最大值，并应用折射率匹配，同时保持设备内的传播路径不变。这种技术适用于两个任意的折射率匹配的波导。全波模拟显示了不同相对波长的定制折射率折射率匹配波导的效率。
2019-02-24 physics.app-ph
Phononic graded meta-MEMS for elastic wave amplification and filtering
本研究受梯度超材料启发，提出声子梯度元MEMS器件，通过杂化瑞利波与兰姆波并梯度排列微谐振器，实现弹性波放大、滤波及延迟线功能，适用于传感与能量收集。
2023-06-21 physics.app-ph
Lithium niobate waveguides with high-index contrast and preserved nonlinearity fabricated by High Vacuum Vapor-phase Proton Exchange
采用高真空气相质子交换（HiVac-VPE）工艺，在LiNbO_3介质中制备出了高约束、非线性系数和传输损耗均不降低的波导。折射率对比度，折射率分布，非线性和晶体相仔细研究。折射率分布的原始分析表明，波导包含子层，其深度取决于交换持续时间。研究了高真空真空度真空包埋波导通道波导在通信波段的传输特性、传输损耗和二次谐波响应。结果表明，HVAC-VPE是在LN晶体中制备高效非线性光子集成电路的非常有前途的技术。
2019-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Free-Space Characterization Setup for Low-loss Aluminum Oxide Waveguides at 261 nm
University of Twente（特温特大学）；Aluvia Photonics（Aluvia 光子技术公司）；+ Photonics Inc.（+ 光子技术公司）
本文提出了一种用于261纳米深紫外光子集成电路的表征方法，结合自由空间耦合和散射光成像，通过空间校准、背景分析和受控曝光条件，提取散射光沿传播方向的指数衰减，初步测量显示600纳米宽波导损耗约为4.6dB/cm，窄波导因散射增加和模式约束减少而损耗更高。
2026-03-25 physics.app-ph physics.optics
Optimizing Structured Surfaces for Diffractive Waveguides
提出一种由深度学习优化的透射式衍射表面级联构成的通用衍射波导框架，可实现低损耗、高纯度导波及弯曲、滤波、分束和保偏等功能，并经太赫兹实验验证。
2025-04-07 physics.app-ph physics.optics
Excitation and propagation of spin waves in non-uniformly magnetized waveguides
本文研究了非均匀磁化铁磁波导中的自旋波在形状各向异性场与外加偏置场相当的情况下的特性。自旋波的产生是通过施加法向应变和剪切应变分量的磁弹性效应以及由电感天线发射的奥斯特场来实现的。磁致弹性激励场具有不均匀的轮廓在波导的宽度上，因为不均匀的磁化取向，而奥斯特场保持均匀。使用微磁模拟，我们表明，这两种类型的激发场产生量子化的宽度模式，奇数和偶数的模式数以及倾斜的相位前沿。我们证明，这些效果源于相对于磁波导的主轴的平均磁化方向。此外，还指出由于二阶模和一阶模的对称性，二阶模的激发效率一般要高于一阶模。激发模式的相对强度可以通过应变状态以及通过调节激发区域的尺寸来控制。最后，我们证明了自旋波辐射的非互易性，由于由电感天线产生的奥斯特场的手征是不存在的磁弹性自旋波激发。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Probing the loss origins of ultra-smooth $\mathrm{Si_3N_4}$ integrated photonic waveguides
具有低传输损耗和精确设计的群速度色散（GVD）的片上光波导对于孤子微梳等非线性光子器件具有重要意义。然而，尽管进行了大量的研究工作，非线性集成光子平台的传播损耗仍然比标准光纤高出几个数量级。集成波导的紧密限制和高折射率对比度使得它们对制造引起的表面粗糙度非常敏感。因此，迄今为止，具有超高Q因子的微谐振器仅在抛光的块状晶体或化学蚀刻的基于二氧化硅的器件中可获得，然而，这对完全光子集成提出了挑战。在这里，我们展示了氮化硅（$\mathrm{Si_3N_4}$）波导的制造与前所未有的光滑侧壁和紧密的限制，创纪录的低传播损耗。这是通过将光子大马士革工艺与新颖的回流工艺相结合来实现的，该回流工艺降低了蚀刻粗糙度，同时充分保持了尺寸精度。这导致先前无法达到的\emph{mean}微谐振器Q因子大于$5\times10^6$，用于紧密限制具有异常色散的波导。通过系统的工艺步骤变化和两个独立的表征技术，我们区分散射和吸收损耗的贡献，并揭示金属杂质相关的吸收是一个重要的损失来源。尽管已知此类杂质会限制光纤，但这是它们首次被发现，并在集成微谐振器的吸收中发挥切实的作用。总之，我们的工作提供了新的见解的起源传播损耗在$\mathrm{Si_3N_4}$波导和集成的非线性光子学在超高Q制度提供了技术基础。
2018-02-12 physics.app-ph physics.optics
Low-loss waveguides on Y-cut thin film lithium niobate: towards acousto-optic applications
研究了Y切Li_2O_3/绝缘体基片中光子波导的传播损耗与埋氧层厚度的关系，以确定声-光器件中光损耗与机电耦合之间的折衷关系。模拟结果表明，较厚的氧化层降低了波导损耗，但降低了声表面波器件的机电耦合系数。利用氩等离子体刻蚀技术制作了不同长度的跑道形光腔，实验提取了波导损耗。当氧化层厚度从1 μm增加到2 μm时，2 μm（1 μm）宽波导的传输损耗从1.85 dB/cm（3 dB/cm）降低到0.37 dB/cm（0.77 dB/cm），谐振腔的品质因数大于100万。大约1.5 μm的氧化物厚度足以显著降低由于泄漏到衬底中而引起的传播损耗，同时在声学器件中获得良好的机电耦合。这项工作不仅提供了关于在锂氧化物中设计和实现低损耗光子波导的见解，而且最重要的是提供了关于氧化物厚度如何直接影响损耗的实验证据，并指导其选择用于在绝缘体上Y切割锂氧化物中合成高性能声光器件。
2019-03-07 physics.app-ph physics.optics
Exploiting Ultralow Loss Multimode Waveguides for Broadband Frequency Combs
高约束波导中的低传播损耗对于基于芯片的非线性光子学应用是至关重要的。通常需要产生亚纳米粗糙度的复杂制造工艺来减少波导界面处的散射点，以实现超低传播损耗。在这里，我们展示了超低的传播损耗，通过使用高度多模结构来整形模式，以减少其与波导接口的重叠，从而放宽了制造工艺要求。微谐振器的固有品质因数（Q）为31.8 $\pm$ 4.4万的实验证明。虽然微谐振器支持10个横模，但当使用非线性绝热弯曲时，仅基模被激发，并且没有观察到高阶模。测量了73 $μ$ W的参量振荡阈值泵浦功率，并在多模微谐振器中产生了宽频带、几乎跨越倍频程的单孤子频率梳，在1097 ~ 2040 nm（126 THz）的光谱范围内没有任何高阶模的特征。这项工作提供了一种设计方法，可以应用到不同的材料平台，以实现和使用超高Q值多模微谐振器。
2020-12-08 physics.app-ph physics.optics
Efficient geometrical control of spin waves in microscopic YIG waveguides
我们通过实验和微磁模拟研究了自旋波在100纳米厚YIG波导中的传播，其中宽度在过渡区从2微米线性减小到0.5微米，过渡区的长度在2.5微米到10微米之间变化。我们表明，这种几何结构导致波长的下转换，从而能够有效地产生波长低至350 nm的波。我们还发现，这种几何形状导致修改的群速度，允许几乎色散传播的自旋波脉冲。此外，我们表明，能量集中的影响超过阻尼在这些YIG波导，导致在过渡区的传播过程中的自旋波强度的整体增加。这些发现可用于提高使用自旋波作为信息载体的磁振子器件的效率和功能。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
