Resonant light-light interaction in slab waveguides: angular filters and spectral hole burning
研究了具有均匀和非均匀折射率芯层的平板波导中光孤子对低功率光的散射过程。我们观察到共振反射（法诺共振）以及共振传输的光孤子在一定的入射角。通过改变孤子强度和孤子与探测光束之间的相对频率失谐量，可以在实验上控制共振位置。
2005-10-12 nlin.PS physics.optics
Resonant mode coupling approximation for calculation of optical spectra of photonic crystal slabs
我们发展了共振模耦合近似，计算了两块光子晶体叠层的光谱。该方法是基于在散射矩阵形式的傅立叶模态法在每个板的输入和输出谐振矢量的推导。我们表明，使用共振模式耦合近似的散射矩阵的上下平板，可以构建的堆栈的总散射矩阵。堆叠系统的共振输出和输入矢量的形成严格推导出的有效哈密顿。我们表明，所提出的方法大大减少了计算时间，而没有足够的准确性损失。我们相信，所提出的技术可以是一个强大的工具，用于快速求解逆散射问题，使用随机优化方法，如遗传算法或机器学习。
2022-03-03 physics.comp-ph physics.optics
Giant reflection band and anomalous negative transmission in a resonant dielectric grating slab: application to a planar cavity
本文研究了在P偏振下，入射角与等效矩形介质光栅平板布儒斯特角相差不大的情况下，自持矩形介质光栅平板中巨反射带和反常负透射的基本光学效应。注意，自持介质光栅板是最简单的系统，由于布拉格衍射，可以显示前两种光学效应。系统地研究了它的光学响应的一般入射几何形状的麦克斯韦方程组的解析精确解。在亚波长范围内，高对比度介质光栅板中众所周知的宽反射带的变化，通过行进基波和第一衍射波之间的相消干涉获得（所谓的第二类伍德异常的概括），巨大的反射带是由于相互作用而产生的微妙效应，以及在行进基波和第一准引导衍射波之间，以及在消逝/发散波的较高平面内波矢量分量之间。为了更好地描述这种效果，我们将比较的自维持的高对比度的介质光栅板的光学响应与系统组成的一个等效的均匀板与薄的矩形高对比度的介质光栅刻在两个表面之一，通常作为原型的第二种伍德的异常生成。最后，简要讨论了由两块自支撑矩形介质栅板构成的平面谐振腔中的电磁场约束问题。
2012-05-24 physics.optics
Resonant mode approximation of the scattering matrix of photonic crystal slabs near several Wood-Rayleigh anomalies
散射矩阵的谐振模近似被认为是计算多层周期性结构的光学特性内的傅立叶模态方法的形式主义的两个衍射阈值在非常接近的光谱角度范围内的利益。开发的近似开辟了快速计算这些结构的散射矩阵的可能性时，描述的光谱和色散曲线包含高Q共振，如在连续的束缚态的积分特性。
2022-03-03 physics.comp-ph physics.optics
Resonant state expansion applied to planar waveguides
本文将电动力学中新近发展起来的共振态展开方法推广到光非垂直入射的平面开放光学系统。该方法的说明和验证上完全可解的例子，如介质板和布拉格反射器微腔，显式的解析公式。这种比较证明了该方法的准确性和收敛性。有趣的是，根据谐振状态的介质板的频谱分析揭示了波导模式在传输中的影响。这些在共振时不耦合到外部光的模式令人惊讶地耦合到外部光以用于非共振激发。
2013-10-21 physics.optics
Polarization state of radiation from a photonic crystal slab
我们指出，从光子晶体平板辐射的偏振态强烈约束的直接非共振散射过程。在远场中的两个线偏振分量之间的相位差可以解析地预测，并且在很大程度上与周期图案无关。我们验证了预测与全场电磁模拟。
2017-08-07 physics.optics
Doubly resonant enhancement of second-harmonic generation with in-plane phase matching in plasmonic metasurfaces on an AlInP slab waveguide
Department of Applied Physics, Aalto University（阿尔托大学应用物理系）；Engineered Nanosystems Group, Aalto University（阿尔托大学工程纳米系统小组）
研究在AlInP平板波导上的等离子体超表面中，通过高Q导模共振的面内相位匹配增强二次谐波产生。采用金纳米盘周期性阵列的混合超表面，实验和模拟表明双共振条件下二次谐波增强，为实现高效超表面频率转换器提供策略。
2026-07-10 physics.optics
Exceptional points in dielectric spheroid
在介质高折射率椭球体中考虑了谐振频率和谐振模式随纵横比的演化。由于旋转对称的球体的解决方案是分开的方位角指数$m$。通过折射率和纵横比的两倍变化，我们实现了例外点（EP），在该点处，谐振频率和谐振模式在TE和TM偏振的扇区$m=0$和$m=1$中合并。
2021-07-29 physics.optics
Grazing-angle scattering of electromagnetic waves in gratings with varying mean parameters: grating eigenmodes
预测和数值分析了平均介电常数大于周围介质的厚周期全息光栅中体电磁波的强多共振的极不寻常图案。这种模式被证明存在于掠射角散射（GAS）的几何形状中，即当板中的散射波（+1衍射级）几乎平行于板（光栅）边界传播时。预测的共振被证明是无关的共振生成的传统的板的导模。它们的物理解释与在具有周期性光栅的厚板中共振产生一种全新类型的本征模有关。这些新的平板本征模一般与光栅相关;如果光栅振幅为零，则它们不存在。这些本征模的场结构和它们对结构和波参数的依赖性进行了分析。结果被扩展到气体的情况下，导模在平板与周期性的凹槽阵列的小振幅和小的变化，在阵列边界处的平板的平均厚度。
2005-09-04 physics.optics
Quasinormal modes of Floquet media slabs
本文建立时间周期介电常数平板的准正规模式框架，通过求解非线性特征值问题得到降阶模型，实现高效散射计算并揭示调制与共振模式的耦合机制，用于选择性放大或抑制特定模态贡献。
2025-07-03 physics.optics
Interference of Laguerre--Gaussian beams for reflection by dielectric slab
研究了TE拉盖尔-高斯光束在介质平板上的反射，发现Goos-Hänchen位移和Imbert-Federov位移随反射的变化呈现共振现象。此外，Imbert-Federov线性和Goos-Hänchen角位移强烈依赖于轨道角动量m。由于从反射光束的板轮廓的上界面和下界面反射的两个光束的相消干涉，获得了区别地显示m的量的结构。
2018-02-13 physics.optics
Exceptional points for resonant states on parallel circular dielectric cylinders
例外点（EPs）是非厄米特特征值问题的特殊参数值，其中对应于多重特征值的特征函数合并。在光学中，EP与许多反直觉的波动现象相关联，并且在激光、传感、模式转换和自发发射过程中具有潜在的应用。对于开放的光子结构，共振态是麦克斯韦方程组的复频率解与出射辐射条件。对于没有材料增益或损耗的开放电介质结构，谐振状态的本征值问题可以具有EP，因为它是由于辐射损耗而非厄米的。对于纳米光子学中的应用，重要的是要了解由常规电介质材料组成的小的有限电介质结构上的共振态的EP。为了实现这一目标，我们研究了有限组平行的无限长的亚波长半径的圆形介质柱的共振态的EP。对于两个，三个和四个圆柱体的系统，我们开发了一个有效的数值方法计算EP，目前的例子，二阶和三阶EP，并突出其拓扑特征。我们的工作为了解更复杂的光子结构上的EP提供了见解，并且可以用作探索EP应用的简单平台。
2019-05-05 physics.optics
Enhanced Third-Harmonic Generation in Diamond Photonic Crystal Slabs via Doubly Resonant Quasi-Bound States in the Continuum
Research Institute for Semiconductor Engineering, Hiroshima University（广岛大学半导体工程研究所）；Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo（东京大学先进科学技术研究中心）
研究通过双共振在金刚石光子晶体平板中实现三次谐波产生，利用耦合模理论设计结构，经模拟得到中等品质因数下的归一化效率，有望在特定品质因数下提升，为全金刚石平台的频率转换提供途径。
2026-07-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Parity-time symmetry from stacking purely dielectric and magnetic slabs
我们表明，奇偶时间对称匹配的介电常数磁导率可以建立考虑一个有效的奇偶算子，涉及镜像对称性和耦合之间的电场和磁场。这种方法将对宇称-时间对称性的讨论扩展到具有多个物质势的情况。研究表明，当平衡增益/损耗参数变化时，由纯介质和纯磁性平板交替构成的一维光子晶体的能带结构会发生传播模和倏逝模之间的相变.不同材料势之间的交叉匹配也允许本构矩阵的例外点出现在长波长极限中，在那里它们可以用于构造具有单向反射的超材料。
2015-03-03 physics.optics
Resonant mode coupling approximation for calculation of optical spectra of photonic crystal slabs. Part II
我们提出了进一步发展的共振模耦合近似计算堆叠周期性纳米结构的散射矩阵的光谱。我们以前表明，给定的谐振输入和输出矢量以及两个子系统的背景散射矩阵，可以很容易地计算出由两个子系统组成的组合系统。它使我们能够编写一个共振近似的组合系统，并加快计算显着的典型计算问题。这种方法的主要缺点是，在这种近似中的背景矩阵被认为是恒定的，如果感兴趣的能量范围相对较宽，这并不总是足够的。本文的目的是通过对背景矩阵进行更复杂的近似来解决这个问题。特别是，我们表明，考虑能量依赖的背景矩阵的校正项显着降低了共振能量的计算误差。在这里，我们首先考虑线性近似，虽然它不适合大的能量范围，它被用作分段线性近似的基础，它允许人们保持近似误差小到可以忽略不计，只有几个样本点。此外，背景矩阵的插值允许在几乎任意大的能量范围内应用谐振模耦合近似。我们还考虑由任意矩阵函数的背景矩阵的近似，并提出了一种技术，在这种情况下，得到的谐振极点。本文介绍的方法可作为计算光谱叠加系统的一种替代方法。
2022-09-10 physics.comp-ph physics.optics
Exotic light transition between superluminal and subliminal group velocity in a $\mathcal{PT}$ coupled slab waveguide
本文提出基于supermodes的全波模态分析方法，发现$\mathcal{PT}$对称平板波导中基阶$TE_0$ supermode群速度在临界点两侧发生超luminal与subluminal奇异跃迁，且$TE_1$在EP附近现慢光现象。
2023-03-06 physics.optics
Spawning rings of exceptional points out of Dirac cones
狄拉克锥是石墨烯和拓扑绝缘体的许多独特电子性质的基础，它的能带结构--两个在一个点接触的锥形带--也已经被波导阵列中的光子、光晶格中的原子以及通过偶然简并实现。狄拉克锥的形变经常揭示出有趣的性质;一个例子是量子霍尔效应，恒定的磁场将狄拉克锥分解成孤立的朗道能级。一个看似无关的现象是例外点，也被称为宇称时间对称性破缺点，其中两个共振在位置和宽度上都重合。例外点会导致违反直觉的现象，如损耗引起的透明性，单向传输或反射，以及反向泵浦依赖性或单模操作的激光器。这两个研究领域实际上是相互联系的：在这里我们发现了狄拉克锥演化成例外点环的能力，我们称之为“例外环”。“我们在光子晶体平板中实验证明了这一概念。对光子晶体平板的角分辨反射测量表明，反射率峰由偶然简并而遵循狄拉克锥的锥形能带结构，而系统的复本征值则变形为一个被特殊环包围的二维平坦带.这种变形是由偶极和四极共振的不同辐射率引起的，其作用类似于宇称时间对称系统中的损耗和增益。我们的研究结果表明，存在于任何开放系统中的辐射可以从根本上改变其物理性质的方式，以前预计只有在物质的损失和增益的存在。
2015-04-03 physics.optics
Two-groove narrowband transmission filter integrated in a slab waveguide
我们提出了一种简单的集成窄带滤波器，它由平板波导表面的两个凹槽组成。光谱滤波是在斜入射的传输中进行的，这是由于激发了位于凹槽之间的脊腔处的结构的本征模。对于所考虑的参数，严格零反射率和单位透射率在谐振条件下实现。透射率峰值的宽度和位置可以分别通过改变凹槽和脊的宽度来控制。所提出的滤波器可以在波导集成光谱仪中找到应用。
2017-11-08 physics.optics
Wavy optical grating: wideband reflector and Fabry-Perot BICs
在这项研究中，我们从理论和数值研究的谐振模式和反射率的波纹介质板组成的光栅应用光谱元素的方法。波形的存在将波导模式转换成泄漏谐振模式。少数特定纵波数的谐振模具有无限大的Q因子，而其他谐振模具有有限的Q因子。对于纵波数为零的泄漏谐振模，Q因子与波形的振幅成反比。多个低Q波纹光栅阵列在大带宽内具有高反射率。双层波纹光栅形成法布里-珀罗腔，其在谐振频率处在连续谱（BIC）中承载法布里-珀罗束缚态。通过调节两个波纹板之间的距离可以调节法布里-珀罗腔的Q因子。波形可以由平坦介质板中的振动波产生，使得可以按需控制BIC模式和宽带反射率。
2022-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Low-damping epsilon-near-zero slabs: nonlinear and nonlocal optical properties
我们研究二次谐波产生，低阈值多稳态，全光开关，和固有的非局部效应，由于在ε-近零（ENZ）的超材料板的自由电子气压由圆柱形，等离子体纳米壳TM-偏振光照明。在ENZ频率范围内的阻尼补偿，通过使用内壳的电介质芯的增益介质，增强了非线性特性。反射被抑制，并且垂直于板界面的电场分量在有效伪布鲁斯特角附近增强，其中有效ε-近零条件触发非谐振阻抗匹配现象。我们发现，平板显示出很强的有效的，空间非局部性与泄漏模式介导的阻尼补偿。这些泄漏模式的存在，然后诱导进一步的光谱和角度的条件下，局部领域的增强，从而打开新的窗口的机会，增强非线性光学过程。
2013-02-11 physics.optics
Resonant transparency of materials with negative permittivity
结果表明，具有负介电常数的不透明材料的透明性表现出共振行为。共振的发生是由于板边界处表面波的激发。入射倏逝场在共振处的剧烈场放大提高了亚波长成像系统（超透镜）的分辨率。对于与表面模式的激发相对应的入射角和波频率的特定值，有限厚度的板可以对\textit{p}偏振的斜入射电磁波完全透明。在共振时，两个倏逝波具有有限的相移，提供通过非透明区域的非零能量通量。
2006-07-13 physics.optics physics.plasm-ph
Enhanced nonlinear frequency conversion and Purcell enhancement at exceptional points
我们推导出量化的解析公式从亚波长发射器嵌入三重共振非线性$χ^{(2)}$腔支持例外点（EP）的暗模和漏模。我们表明，在这样一个系统中的上转换辐射率可以大大提高-高达两个数量级-相比，典型的Purcell因子实现在非退化腔，单色和宽带发射器。我们通过研究反向设计的2D光子晶体板来提供概念验证演示，该光子晶体板支持在发射频率下由狄拉克锥形成的EP和在二次谐波频率下的相位匹配的漏模共振。
2017-06-03 physics.optics
Vector exceptional points with strong superchiral fields
例外点（EPs）是复能量面上本征值和本征向量合并的分支点，在非厄米系统中普遍存在。许多新的性质和应用已被提出围绕EP。其中一个重要的应用是提高检测灵敏度。然而，由于缺乏单手超手征场，所有提出的基于EP的传感机制仅适用于非手征识别。在这里，我们从理论上提出并实验证明了一种新型的EP，这是一个所谓的辐射矢量EP，以实现均匀的超手征场的手征传感。这种类型的EP是通过适当地调节光子晶体平板中一对正交偏振模的耦合强度和辐射损耗来实现的。基于矢量EP处独特的模式耦合特性，我们证明了两束光从相反方向照射到光子晶体平板上可以产生均匀的超手征场.因此，所设计的支持矢量EP的光子晶体平板可用于执行表面增强手性检测。我们的研究结果提供了一种新的策略，超灵敏的表征和量化的分子手性，一个关键方面的各种生物科学和生物医学应用。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Harmonic Generation in Multi-Resonant Plasma Films
我们调查的第二次和第三次谐波产生的平板材料，显示在泵和其谐波频率的等离子体共振。近零的折射率和局部场增强可以耗尽千瓦/厘米2入射功率的泵，而不诉诸于其他共振光子机制。我们表明，低阈值，高效的非线性过程是可能的，在存在的损失和相位失配的结构，是104倍短于典型的KDP或铌酸锂晶体，相对较低的辐照度值。
2013-05-24 physics.optics
Strong Off-Resonant Enhancement of Spontaneous Emission in Metal-Dielectric-Metal Plasmon Waveguide Structures
本文从理论上研究了金属-介质-金属平板和缝隙波导结构中光学偶极发射极的自发发射过程。我们发现，这两种结构表现出强烈的非共振发射增强由于两个金属板之间的模式的严格限制。表面等离子体激元-极化激元激发的大幅增强使得偶极发射能够优先耦合到等离子体激元波导模式中。这些结构在创建纳米级局部光源或在集成光学电路中产生引导单等离子体中找到应用。
2008-08-11 physics.optics
Resonant-state expansion for planar photonic-crystal structures
提出了一种新的光子晶体和超材料领域的范例，将共振态展开（RSE）应用于平面光子晶体结构。RSE使我们能够理解和量化的光学谐振在光子晶体结构中的分析谐振状态的均匀的平面波导。RSE提供了一个有效和可靠的工具，精确计算的一套完整的光子晶体板，这是需要正确的描述和更好地理解其光谱的共振态。以一维周期性的无限大平面光子晶体平板为例，对RSE进行了原理证明、数值验证，并展示了其前所未有的精度和收敛性。为了说明本方法的力量，我们考虑模式的演化与周期性调制的振幅，揭示了在连续的束缚态的形成中的引导模式的作用。
2019-08-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced Faraday Rotation via Resonant Tunnelling in Tri-Layers Containing Magneto-Optical Metals
我们研究了共振隧道效应，可以发生在三层结构的介电层夹在两个磁光金属层。我们表明，与这些现象相关的共振分裂可以利用，以提高法拉第旋转在光学频率。我们的研究结果表明，在现实的损耗水平的存在下，亚波长厚度的三层结构能够产生显着的（~10°）法拉第旋转，其透射率水平比相同厚度的独立磁光金属板可达到的透射率水平大一个数量级。
2013-11-11 physics.optics
Unveiling the Enhancement of Spontaneous Emission at Exceptional Points
异常点（EP），即复杂光谱共振退化的非埃尔米特物理学的奇异点，是具有独特性质的非平衡开放系统最奇异的特征之一。例如，放置在具有EP的谐振器附近的量子发射器的发射速率（与自由空间发射速率相比）通过与谐振品质因数成二次比例的因子来增强。在这里，我们验证了自发发射的理论在EP通过测量光致发光的光子晶体板，嵌入了高量子产率的活性材料。虽然我们的实验结果验证了理论预测的增强，但它也突出了由于材料损失而对增强的实际限制。我们所设计的结构可用于需要增强和受控发射的应用中，例如量子传感和成像。
2022-07-16 physics.optics
Exceptional points in perturbed dielectric spheres: A resonant-state expansion study
本研究利用共振态展开方法严格研究开放光学系统中的例外点，以受点状缺陷扰动的介质球回音壁模式为对象，解析得到例外弧，简化求解大角动量高品质模式的例外点，揭示其手性特性及光谱表现。
2024-09-17 physics.optics
Spatial differentiation and integration of optical beams in a slab waveguide by a single dielectric ridge
我们表明，一个非常简单的结构组成的一个单一的亚波长的介质脊的表面上的平板波导，使空间的差异和集成的分布在波导中传播的光束。微分和积分运算分别在透射和反射中进行，光束斜入射到脊上。这些操作的实施与脊的交叉极化本征模的共振激发相关联。在所考虑的结构和入射几何参数下，既不会发生“寄生”面外散射，也不会发生偏振转换。所提出的严格的数值模拟结果证实了高质量的微分和积分。我们证明，通过选择谐振的品质因数，可以实现所需的微分（或积分）质量和所得光束的振幅之间的权衡。所提出的集成结构可以在超快全光模拟计算和信号处理系统中找到应用。
2018-04-06 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
Exceptional points and lasing self-termination in photonic molecules
我们利用非厄米二聚体模型研究光子分子激光器的丰富物理。我们表明，最近使用严格的稳态从头计算激光理论（SALT）预测，可以捕捉到这个玩具模型的几个有趣的功能。特别是，我们证明了在泵浦选择性激光和激光自终止现象的特殊点所发挥的核心作用。由于其透明的数学结构，我们的模型提供了一个清晰的理解，不同的物理参数（光损耗，微腔和泵浦曲线之间的模式耦合）如何影响激光作用。有趣的是，我们的分析还证实，对于频率失配的腔，在例外点附近的操作（实际上没有穿过平方根奇点）仍然可以导致激光自终止。我们证实后一种预测的两个耦合板腔散射矩阵分析和SALT技术。此外，我们采用我们的模型来调查泵浦控制激光行动，我们表明，发射模式的例外点的增益参数空间中的位置。最后，我们将这些结果推广到多腔光子分子中，发现了高阶EP和泵浦诱导局域化的存在。
2014-04-04 physics.optics
Bound states in the continuum and high-Q resonances supported by a dielectric ridge on a slab waveguide
本文研究了介质平板波导导模在波导表面由单个介质脊组成的简单集成结构上的衍射。非周期严格耦合波分析的基础上的数值模拟表明存在尖锐的共振功能和束缚态的连续（BIC）的反射率和透射率谱发生在斜入射的TE偏振导模的脊。利用有效折射率方法，我们解释了脊的交叉偏振模的激发共振。的BIC的形成确认使用基于耦合波理论的理论模型。该模型表明，BIC发生由于准TE和准TM模式的结构耦合。简单的解析表达式的入射角和脊宽度预测的BIC的位置。高Q共振和BIC的存在使得所考虑的集成结构有希望用于滤波、传感、光信号的转换以及增强非线性光-物质相互作用。
2018-07-05 physics.optics
Higher-order exceptional points in a multimode continuum optoacoustic system
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité, Université de Toulouse, CNRS（图卢兹大学碰撞聚合反应实验室（CNRS））；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本文通过开发非共振多模受激布里渊散射理论，提出了一种无需精细调谐即可实现任意阶对称诱导异常点的途径，并展示了实验实现。
2026-06-03 physics.optics
Analysis of light scattering off photonic crystal slabs in terms of Feshbach resonances
利用费什巴赫共振的处理方法描述了一维光子晶体平板的共振光散射。精确的表达式散射振幅，没有任何拟合参数，得到孤立以及重叠共振。它们将共振性质与光学结构和入射光的性质联系起来。对于最常见的分段常数介电函数的情况下，计算可以进行基本上解析。在建立这种方法的准确性，我们展示了它的潜力，在分析的反射系数的重叠，相互作用的共振的不同形状。
2012-09-25 physics.optics quant-ph
Enhanced response of non-Hermitian photonic systems near exceptional points
本文从理论和数值上研究了非厄米共振光子系统在两个本征模合并的例外点（EP）附近的响应特性。结果表明，EP附近的系统可以表现出非洛伦兹频率响应，其线的形状和强度强烈依赖于模式衰减率和耦合参数的输入波，不同于一个正常的洛伦兹响应周围的一个单一的共振。特别是，它示出的频率响应的峰值强度是成反比的模式衰减率的四次方，并可以显着增强与光增益的帮助。理论结果通过一个带增益微腔的全波模拟得到了数值验证。此外，还讨论了非线性增益饱和和自发发射的影响。响应增强和它的参数依赖性可能是有用的设计和控制本征模的激发外磁场。
2018-03-28 physics.optics
Kerr-Nonlinearity Assisted Exceptional Point Degeneracy in a Detuned PT-Symmetric System
本文提出利用克尔非线性快速自调谐方案，通过调节入射波强度补偿耦合谐振器中的初始畸变，从而在失谐PT对称系统中逼近奇异点，为完全控制近奇异点参数提供新途径。
2024-01-18 physics.optics
Evanescent wave interference and the total transparency of a warm high-density plasma slab
结果表明，超临界密度等离子体平板对\textit{p}极化的斜入射电磁波是完全透明的。由于在亚临界区域中的倏逝波的干涉，实现了高透明度。由于等离子体表面模（等离子体极化激元）的激发，透射系数具有共振特性。两个倏逝波之间存在一定的相位差是通过非透明区提供非零能流的关键。所需的相移是在精确的谐振处获得的，并且对应于绝对透明度。在温暖的等离子体的情况下，传播的纵向（静电）模式的激发成为可能。我们表明，这些纵向激发有利于总的不透明的等离子体板的透明度，创造额外的共振系统的传输特性。
2006-07-12 physics.optics physics.plasm-ph
Direct Observation of Exceptional Points in Photonic Crystal by Cross-Polarization Imaging in Momentum Space
本文提出一种利用交叉偏振成像在动量空间中直接观测光子晶体奇异点的非破坏性方法，有效抑制背景信号，实验结果与理论模拟一致。
2023-09-04 physics.optics
Accidental and symmetry-protected bound states in the continuum in planar photonic-crystal structures, studied by the resonant-state expansion
共振态展开（RSE）提供了一个精确和计算成本低的工具，找到谐振态在复杂系统使用一个简单的系统作为基础的光学模式。我们将RSE应用于光子晶体平板，以识别和分析其在连续谱（BIC）中的束缚态。我们表明，RSE是一个有用的和可靠的方法，不仅找到BIC，但也区分意外和安全保护BIC，以及了解它们的形成从基本模式和演化与系统的结构和材料参数。RSE的高效率使我们能够跟踪BIC和其他高质量光学模式的特性，在合理的时间范围内覆盖系统的整个参数空间。
2020-09-28 physics.optics
Reflectance measurement of two-dimensional photonic crystal nanocavities with embedded quantum dots
利用光致发光和反射光谱测量了二维光子晶体平板纳米腔中InAs量子点的光谱。通过比较两种不同方法得到的光谱，发现它们与纳米腔的谐振波长一致，并且表明反射法可以同时测量有源和无源腔。用交叉偏振反射法测量了谐振波长在1280 ~ 1620 nm范围内的纳米腔的Q值。实验上，Q因子对于较长的波长减小，并且在共振时由纳米腔反射的强度在1370 nm附近变得最小。的Q-因子的趋势解释的板厚度相对于谐振波长的变化，显示出良好的理论和实验之间的协议。共振时纳米腔反射强度的趋势可以理解为源自PC板和下面的空气包层厚度的影响。除了三维时域有限差分计算，引入了一个分析模型，该模型能够再现实验中观察到的反射强度的波长依赖性。
2010-08-13 physics.optics quant-ph
Quasinormal coupled-mode analysis of dynamic gain in exceptional-point lasers
针对奇异点激光器中动态粒子数反转引起的自调制现象，提出微扰耦合模分析框架，将动态增益转化为谐振模式解释，以探索时变散射等独特性质。
2024-12-16 physics.optics
Local perfect chirality at reflection-zeros away from exceptional points in optical whispering gallery microcavity
研究基于第一性原理模型揭示强扰动光学回音壁微腔中APM反射零点可产生远离EP的局部完美手性，并阐明其与EP的参数关系。
2025-02-09 physics.optics
Exceptional Points of Degeneracy with Indirect Bandgap Induced By Mixing Forward and Backward Propagating Waves
我们证明了例外点的退化（EPD）获得在两个耦合波导不诉诸增益和损耗。我们表明的一般概念，模式产生的前向和后向波的适当耦合表现出EPD的顺序为2，有群速度消失。我们验证我们的洞察力，使用耦合模理论，也通过全波数值模拟光耦合到一个光栅的电介质板，当一个支持前向波，而另一个（光栅）支持后向波。我们还演示了如何实现光子间接带隙的引导系统支持一个向后和一个向前波，显示其关系的EPD的发生，并提供了一个设计过程。
2022-05-13 physics.app-ph physics.optics
Near-field enhancement and imaging in double planar polariton-resonant structures
结果表明，具有表面模式（极化激元）共振的两个耦合的平面材料片的系统可以用于倏逝场恢复的目的，因此，用于亚波长近场成像。将板放置在自由空间中，使它们平行并分开一定距离。由于片的谐振表面模式（极化激元）的相互作用，可以实现通过系统的渐逝平面波的振幅的指数增长。这种效应以前曾被预测为后向波（双负或Veselago）平板透镜。这里考虑的替代系统被证明是可实现的，在微波的网格或阵列的共振粒子。共振网格和粒子的必要的电磁特性的研究和建立。理论结果得到了微波实验的支持，证明放大的倏逝模。
2003-11-18 physics.optics
Generalized Non-Hermitian Hamiltonian for Guided Resonances in Photonic Crystal Slabs
本文提出了一种广义非厄密哈密顿量形式化方法，用于光子晶体板中的引导共振建模，通过系统化展开和积分，揭示了拓扑和对称性保护特性。
2025-11-20 physics.optics
First-order perturbation theory for material changes in the surrounding of open optical resonators
谐振状态展开的单模近似已被证明在修改开放光学谐振器内的材料性质时给出谐振位移和线宽变化的精确一阶近似。在这里，我们将一阶微扰理论扩展到周围介质中的材料性质的修改。作为我们的推导的副产品，我们检索已知的共振态的分析归一化条件。我们将我们的理论应用于两个示例系统：金属纳米球和一维光子晶体板。
2019-02-21 physics.optics
Coupled-wave formalism for bound states in the continuum in guided-mode resonant gratings
我们提出了简单而又非常准确的耦合波模型，描述了在一维周期性导模谐振光栅（GMRG）的连续（BIC）中的束缚态的形成与二元光栅连接到一个或两个接口的平板波导层。使用这些模型，我们得到简单的封闭形式的表达式预测的位置的BIC和准BIC的$ω$ - $k_x$参数空间。我们研究了BIC形成的两种机制：两个反向传播的导模之间的耦合和一个导模和一个Fabry-Pérot模之间的耦合。所考虑的两种机制的BIC条件制定的二元光栅的散射系数。所提出的模型的预测是在良好的协议与使用傅立叶模态方法得到的严格的数值模拟的结果。
2019-03-07 physics.optics
Exceptional points in lossy media enable decay-free wave propagation
进入空间均匀损耗介质的波通常经历指数衰减，这是由Beer-Lambert-Bouguer传输定律的能量损失或反射期间的渐逝穿透引起的。最近，在非厄米特系统中的特殊点奇点已被链接到非常规的波传播，如预测的极宽的空间恒定强度的导模。尽管有这样的承诺，波在纯损耗介质中传播的可能性既没有理论上的建议，也没有实验实现，直到现在。在这里，我们发现和实验证明衰减波传播伴随着一个惊人的均匀分布的能量损失在任意厚度的均匀周期性纳米结构波导介质与例外点。通过耦合模理论预测和完全矢量电磁模拟的支持，实验观察到数百波的深度穿透体现空间恒定的辐射损耗的光子平板波导。在整个结构化波导区域上测量均匀、无衰减的辐射能量损耗，而不管其长度如何。虽然所展示的恒定强度辐射可以立即应用于直接从光子芯片表面产生大的，均匀的和表面法线的自由空间平面波，但未覆盖的无衰减波现象是普遍的，并且在支持物理波的所有领域都是真实的，为特殊点物理赋予的色散工程材料开辟了新的视野。
2021-10-08 physics.optics
Nonlinear exceptional-point lasing with ab-initio Maxwell-Bloch theory
我们提出了一个一般性的分析，发现和表征阈值以上的非线性例外点（EP）激光器，使用稳态从头算麦克斯韦布洛赫方程。对于一个系统的耦合板，我们表明，非线性EP获得外部泵在每个谐振器之间的一个给定的比例，它是与一个扭结的输出功率和激射频率，确认耦合模理论的预测。通过数值线性稳定性分析，我们证实了EP激光器可以稳定足够大的反转弛豫率。我们进一步指出，EP激光器的特点是散射出激光腔的微弱信号，使散射频谱表现出四倍发散。我们的方法可以适用于任意散射体与多层次的增益介质。
2022-12-20 physics.app-ph physics.optics
Helical resonant transport and purified amplification at an exceptional point
我们提出了一个宇称时间对称的非厄米特的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型的应用，通过嵌入它在一个二维正方形格子管。在非厄米特SSH模型的例外点处的聚结状态是手性的，并且选择性地控制螺旋的传输和放大。观察到两个典型的螺旋度相关的散射动力学。如果入射波具有与嵌入的非厄米SSH模型相同的螺旋度，我们观察到没有反射的完美透射。然而，如果入射有一个相反的螺旋度与嵌入的非厄米特SSH模型，除了一个完整的传输，我们观察到一个放大的传输与不同的螺旋度的入射，但放大的反射具有相同的螺旋度与入射。这些有趣的特征在厄米特系统中是完全出乎意料的。此外，高效率的螺旋放大可以由任意激发触发。具有相反螺旋度的入射之间的不同动力学是单向隧穿的结果，这被揭示为能够在不引入磁场的情况下实现。我们的发现为全光器件的研究开辟了一个方向，并为非厄米传输提供了前景。
2019-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Strongly Resonant Transmission of Electromagnetic Radiation in Periodic Anisotropic Layered Media
利用各向异性材料可以调整周期性层状介质中的电磁色散，并显著改善其谐振特性。具有分裂成两个部分的光子带边缘（或所谓的分裂带边缘）的周期性结构表现出优异的谐振特性，包括透射谐振的异常高的Q值和边界处的几乎完美的阻抗匹配，即使当单位单元的数量N不大时也是如此。在N=12的形状双折射层的周期性叠层中实现了Q~220的微波传输谐振。
2007-09-25 physics.optics
Combining ultrahigh index with exceptional nonlinearity in resonant transition metal dichalcogenide nanodisks
本研究利用3R相多层二硫化钼兼具超高折射率与强二阶非线性的特性，制备支持共振无辐射环形偶极态的纳米盘，实现超百倍二次谐波增强，为高折射率过渡金属二硫化物非线性与量子纳米光子学研究开辟新路径。
2023-08-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Observation of Bulk Fermi Arc and Polarization Half Charge from Paired Exceptional Points
拓扑的思想在厄米特物理系统中取得了巨大的成功，但在更一般的非厄米特框架中存在更丰富的性质。在这里，我们从理论上提出并实验证明了一种新的拓扑保护体费米弧-不同于众所周知的表面费米弧所产生的外尔点在厄米系统-发展从非厄米辐射损耗的光子晶体板。此外，我们发现半整数拓扑电荷的极化远场辐射周围的费米弧。我们表明，这两种现象是直接后果的非厄米拓扑性质的例外点，共振重合在他们的频率和线宽。我们的工作将拓扑光子学、非厄米物理学和奇异光学等领域联系起来，为未来探索非厄米拓扑系统铺平了道路。
2017-09-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
