Optically active mechanical modes of tapered optical fibers
具有束腰的锥形光纤是广泛使用的工具，用于经由光纤的倏逝场将光有效地耦合到光子器件或量子发射器。为了确保良好控制的耦合，光波导光场的相位和偏振必须稳定。在这里，我们表明，在典型的锥形光纤这些量表现出高频热波动。它们起源于光机械耦合到纳米纤维引导的光的高Q扭转振荡。我们提出了一个简单的从头算理论模型，定量地解释了扭转模谱，并可用于设计定制的机械性能的锥形光纤。
2013-11-04 physics.optics
Demonstration of a memory for tightly guided light in an optical nanofiber
我们报道了在光被严格限制在横向的情况下，慢光和相干存储的实验观察。通过将锥形光学介质与冷原子系综连接，观察到电磁诱导透明，并且单光子水平的光脉冲以（10 +/-0.5）%的总效率存储在原子介质中并从原子介质中取回。塌陷和复苏可以通过外加磁场来控制。我们的结果基于亚衍射限制光模通过强倏逝场与原子相互作用，展示了自由空间聚焦的替代方案和全光纤量子网络中信息存储的新能力。
2015-05-11 physics.optics quant-ph
Spatial distributions of the fields in guided normal modes of two coupled parallel optical nanofibers
我们研究了两个耦合的平行纳米光纤的导模中的场的横截面轮廓和空间分布。我们发现，在两个相同的纳米纤维的引导正常模式的字段的组件的分布是对称或反对称的径向主轴和切向主轴在横截面的纤维。磁场分量相对于主轴的对称性与电场分量相对于主轴的对称性相反。我们发现，在甚至$\mathcal{E}_z$余弦模式的情况下，在两个光纤中心的鞍点的纤维之间的区域中的电场强度分布是占主导地位的。同时，在奇$\mathcal{E}_z$ -正弦模式的情况下，在两个光纤中心处的电场强度分布达到恰好为零的局部最小值。我们发现，当光纤间距较小时，无论是光纤半径较小时，还是光波长较大时，耦合模理论的结果与精确模理论的结果相差较大。我们表明，在两个纳米纤维是不相同的情况下，强度分布是对称的径向主轴和不对称的切向主轴。
2020-12-17 physics.optics quant-ph
Reduction of hydroxyl groups in optical nanofibers via in-fiber laser heating
Waseda University（早稻田大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）
针对氢氧焰制备的光学纳米光纤中羟基吸收损耗问题，提出利用光纤内激光加热在真空下减少羟基，通过干涉仪监测温度，实验证实了羟基脱附。研究为基于镱原子的量子电动力学系统提供支持。
2026-09-09 physics.optics
Collective emission of atomic nanorings around an optical nanofiber
该研究理论分析纳米光纤周围原子环的集体发射，发现环可选择性耦合导模并增强亚辐射和超辐射，为高效光-物质界面和波导量子电动力学提供新方案。
2025-06-20 physics.optics quant-ph
Optical force between two coupled identical parallel optical nanofibers
利用严格的阵列模理论研究了两个耦合的平行同向纳米纤维之间的光作用力。我们证明了偶阵模的力是吸引力，而奇阵模的力是排斥力。我们研究了阵列模式类型，光纤半径，光波长和光纤间隔距离上的光学力的依赖关系。我们发现，对于给定的功率和给定的分离距离，当光纤半径和光波长合适时，力的绝对值达到峰值。
2022-03-03 physics.optics quant-ph
Tailoring a nanofiber for enhanced photon emission and coupling efficiency from single quantum emitters
提出了一种通过在纳米光纤谐振腔中引入一个狭窄的充气槽来提高单量子发射体的自发发射率的新方法。我们的研究结果表明，位于凹槽内的纳米纤维为基础的腔的单量子发射器的Purcell因子可以是至少六倍大于这样的发射器在光纤表面上使用优化的腔模式和凹槽宽度时。此外，单量子发射器到该基于纳米纤维的腔的导模中的耦合效率可以高达$\sim$ 80 $\%$，仅具有35个腔光栅周期。这种新的系统有可能作为一个全光纤平台，实现有效的耦合光子从单个发射到光纤的量子信息应用。
2018-01-18 physics.optics
Anisotropy in scattering of light from an atom into the guided modes of a nanofiber
本文研究了铯原子在$D_2$线的超精细能级$6S_{1/2}F=4$和$6P_{3/2}F'=5$之间跃迁到铯原子导模时的导光散射。我们表明，从原子的引导光的散射率在稳态制度到导模是不对称的，相对于向前和向后的方向，并依赖于探测场的偏振。前向和后向散射之间的不对称性是原子的复杂跃迁结构和导模轮廓函数的纵向分量的存在的结果。在二能级原子的情况下，当原子偶极矩阵元矢量是包含光纤轴和原子位置的平面中的复矢量时，进入前向和后向导模的自发发射速率（以及因此散射速率）彼此不同。
2014-07-31 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Electromagnetically induced transparency for guided light in an atomic array outside an optical nanofiber
研究了在电磁感应透明条件下，光场在光学介质附近的三能级原子阵列中的传输。我们检查两个方案的原子水平和场偏振的引导探测场是准线性极化沿长或短主轴，这是平行或垂直，分别向原子位置的径向方向。我们的数值计算表明，200个铯原子在一个线性阵列的长度为100 $μ$ m，在200 nm的距离，从表面的半径为250 nm的激光器可以减慢被引导的探测光的速度约$3.5\times 10^6$的一个因素（相应的群延迟约为1.17 $μ$ s）。在布拉格共振附近，很大一部分被引导的探测光可以以负群延迟被反射回来。反射场的反射率和群延迟与探测场的传播方向无关。然而，当输入引导光沿着长主轴准线性偏振时，透射场的透射率和群延迟基本上取决于探测场的传播方向。在布拉格共振条件下，在适当的内部状态下制备的原子阵列即使在无限大的原子数的限制下也可以传输沿主偏振方向在一个特定方向上偏振的引导光。被引导的光通过原子阵列的传输的方向性是被引导的光场的纵向分量的存在以及场偏振和原子偶极矢量两者的椭圆率的结果。
2015-05-17 physics.optics quant-ph
Channeling of fluorescence photons from quantum dots into guided modes of an optical nanofiber tip
本研究通过微纳流体技术将量子点沉积在光学纳米光纤尖端，实现荧光光子进入其导模的通道化，经数值模拟得到最高44%的通道化效率，该光纤在线平台可为量子技术提供新方向。
2024-01-30 physics.optics quant-ph
Propagation of nanofiber-guided light through an array of atoms
我们研究了纳米纤维引导的光通过原子铯阵列的传播，同时考虑到超精细能级$6S_{1/2}F=4$和$6P_{3/2}F'=5$的$D_2$线之间的跃迁。我们推导出耦合模传输方程，输入输出方程，散射矩阵，传输矩阵，以及在线性，准静态，弱激发制度的引导场的反射和透射系数。我们发现，当原子基态子能级布居数的初始分布是平坦的时，在线性相干散射过程中，沿平行于原子位置径向的主轴$x$和垂直于原子位置径向的主轴$y$的准线性偏振不相互耦合.当引导探测场沿长主轴$x$准线偏振时，前向和后向散射具有不同的特性。我们发现，当阵列周期远离布拉格共振时，后向散射较弱。在布拉格共振下，大部分被引导的探测光可以在宽的场失谐区域中被反射回来，即使存在到辐射模式的不可逆衰减通道。当原子数足够大时，可以形成两种不同的带隙，其性质取决于引导探测场的极化。
2014-11-19 physics.optics quant-ph
Super-extended nanofiber-guided field for coherent interaction with hot atoms
我们制造了一种极薄的光纤，它支持直径为光波长13倍的超扩展模式，几乎完全位于光纤外部，并在数千个波长（5 mm）上进行引导，以便将引导光耦合到温暖的原子蒸气。这种独特的配置平衡强约束，如饱和功率低至几十nW，与热原子的长相互作用时间，从而实现快速和相干的相互作用之间的明显。我们证明了窄相干共振（数十MHz）的电磁诱导的透明信号在单光子水平和长弛豫时间（10 ns）的原子激发的导模。导模的倏逝场的尺寸与里德伯阻塞机制兼容，使得该平台特别适合于观察量子非线性光学现象。
2020-10-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Polarization-Tunable Colorimetric Metasurfaces for All-Optical and Non-Destructive Structural Characterization of Polymeric Nanofibers
本研究提出超表面增强偏振光显微镜（Meta-PoL），利用偏振可调比色超表面，实现聚己内酯（PCL）纳米纤维分子与整体排列的全光学、非破坏性定量表征，为纤维材料结构分析提供新方法。
2025-04-15 physics.optics
Measurement-feedback control of chiral photon emission from an atom chain into a nanofiber
本文从理论上研究了激光驱动的一维原子链与一个量子阱相互作用的反馈控制问题。界面导致原子发射体之间的所有对所有的相互作用，并诱导手性，即光子定向发射到光子的优选导模中。在我们考虑的设置中，引导光的测量-通过光子计数或通过光电流求积的零差检测进行-通过驱动激光场的调制反馈到系统中。我们研究了这种反馈方案如何影响光子计数率和引导光场的求积。此外，我们分析了反馈如何改变原子链的多体稳态。我们的研究结果提供了一些见解，如何控制和工程师的动态轻物质网络实现与国家的最先进的实验装置。
2020-10-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Waveguide-coupled nano-emitters for non-linear and quantum optics
本论文涵盖了非线性光学和量子光学的不同主题，研究尺度小于或可与感兴趣的波长相比较的系统。手稿分为两部分。手稿的第一部分涉及纳米光纤作为光-物质相互作用平台的几个应用。特别是，我们将探索：研究了纳米晶体表面偶极之间的耦合、两个平行纳米纤维之间的耦合以及光学晶体的机械性能。在手稿的第二部分，我们将重点解决两个主要的挑战时，与发射器：一个是光致发光的量子效率，另一个是在光纤电信网络中产生的光子传输过程中的衰减。
2021-05-26 physics.optics
Intrinsic transverse spin angular momentum of fiber eigenmodes
研究了光纤本征模的横自旋角动量。作为光纤本征模的一个固有特性，它在纳米光纤中变得相当重要，特别是在倏逝场中急剧增加。我们推导了这种角动量的解析表达式，并给出了它在纳米纤维内外的密度分布。值得注意的是，我们找到了最佳的光纤芯半径的波长比，以获得最大的表面横向自旋。例如，最佳光纤半径是基模波长的四分之一。此外，我们还研究了每个导模的自旋流以及小粒子的横向自旋所引起的横向力学效应。
2019-12-08 physics.optics
Tilted Nanofiber Bragg Grating as an efficient photon collector from single quantum emitters: A new avenue
报道了一种通过在倾斜双折射布拉格光栅（TNFBG）中引入腔来提高单量子发射体自发辐射率的新方法。我们发现，光发射器的耦合效率到倾斜光栅结构的导模是65%，与70个光栅周期。这种新颖的倾斜结构具有高Q因子~ 1408.71和低模式体积~ 0.66 μ m3-这是一个重要的要求。此外，在腔体内部的量子光发射器的Purcell因子是腔体表面上的发射器的Purcell因子的九倍。进一步优化后的系统性能得到了提高，可用于下一代量子信息和量子精密测量应用。
2020-12-16 physics.app-ph physics.optics
Dispersive response of atoms trapped near the surface of an optical nanofiber with applications to quantum nondemolition measurement and spin squeezing
我们研究了在色散相互作用下，光子与原子之间的强耦合。虽然Purcell增强因子的自发发射到导模没有达到强耦合制度的个别原子，可以获得高的协同性的合奏几千个原子由于紧限制的导模和建设性的干涉在整个链的被困原子。我们计算并矢格林函数，它决定了光的光的散射原子在光纤中的存在，从而相移和偏振旋转诱导的被困原子上的引导光。格林函数与量子化场对张量极化原子的色散响应的海森堡-朗之万处理有关。我们应用我们的形式主义量子非破坏（QND）测量的原子通过偏振。研究了完全混合自旋态原子的散粒噪声限制的原子数探测和钟态原子的投影噪声压缩。与自由空间中原子系综的压缩相比，我们利用了量子几何中出现的独特特征，包括导模的强度和偏振的各向异性。我们使用第一性原理随机主方程来模拟由于光抽运而引起的退相干中压缩随时间的变化。我们发现一个峰值约5 dB的压缩是可以实现的与当前的技术为约2500原子捕获180 nm的半径为a=225 nm的表面。
2016-01-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Collectively enhanced chiral photon emission from an atomic array near a nanofiber
所有的天体都与辐射场相互作用。在一维原子阵列靠近光纤的情况下，这种集体光-物质相互作用不仅会导致光纤内光子与导模的耦合增加，而且还会导致光子发射中手性的急剧增强。我们表明，接近完美的手性已经实现了中等大小的合奏，包含10至15个原子。这对于开发具有单向耦合的原子和波导结构之间的有效接口具有重要意义，其在量子计算和通信中具有应用，例如非互易光子器件或量子信息传输通道的开发。
2019-10-04 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
High-cooperativity nanofiber laser
发射极与导模之间的无腔高效耦合对于非线性量子光学以及高效和可扩展的量子信息处理具有极大的当前兴趣。在这项工作中，我们将这些活动扩展到有机染料分子的耦合到一个高度受限的模式，允许在有效模式体积小于100毫微微升的无反射镜和低阈值激光作用。我们基于半经典速率方程对该激光系统进行建模，并给出了激光输出强度的解析紧凑形式。尽管缺少腔结构，我们实现了自发发射到波导模式的耦合效率为0.07（0.01），与我们的计算一致。在进一步的实验中，我们还演示了使用等离子体纳米粒子作为色散输出耦合器。我们的激光器结构是有前途的一些应用在光流体学，并提供了一个基本的模型系统，用于研究非共振反馈受激发射。
2014-03-07 physics.optics quant-ph
Real-time observation of single atoms trapped and interfaced to a nanofiber cavity
我们提出了一种基于光镊的单原子捕获方法。我们发现，单原子的荧光捕获的双腔可以很容易地观察到实时通过光纤导模。光子相关测量进一步阐明了原子数和陷阱的动力学。陷阱寿命测量为52 $\pm$ 5 ms。从不同腔衰减率测量的光子统计，原子-腔界面的有效耦合率估计为34 $\pm$ 2 MHz。对于线宽为164 MHz的腔模，这产生5.4 $\pm$ 0.6的协同性和85 $\pm$ 2%的腔增强沟道效率。这些结果可能为在全光纤平台上构建基于单原子的量子界面开辟新的可能性。
2019-08-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Fiber ring resonator with nanofiber section for chiral cavity quantum electrodynamics and multimode strong coupling
我们实验上实现了一个光纤环形腔，包括一个锥形部分与亚波长直径腰部。在该部分中，被引导的光表现出显著的渐逝场，其允许与光学发射器的有效接口。一个商业可调谐光纤分束器提供了简单和强大的耦合到谐振器。谐振腔的关键参数，如其输出耦合率，自由光谱范围和双折射率可以调整。由于低锥度和耦合损耗，谐振器表现出F=75+/-1的无载精细度，足以达到用于放置在倏逝场中的发射器的强耦合的状态。该系统非常适合于沿超导截面捕获激光冷却的原子系综。基于测量的参数，我们估计该系统可以作为一个平台，光学多模强耦合实验。最后，我们讨论了基于手征量子光学应用的谐振腔的可能性。
2016-11-04 physics.optics quant-ph
Light-induced, fictitious magnetic trapping of cold alkali atoms using an optical tweezers-nanofiber hybrid platform
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）
该研究利用光学镊子-纳米纤维混合平台，通过光诱导虚拟磁场实现冷碱金属原子的磁陷阱，实现了对原子位置、深度和频率的调控，为量子技术应用提供支持。
2026-01-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Collective radiative dynamics of an ensemble of cold atoms coupled to an optical waveguide
本文从实验和理论上研究了冷原子系综与单模光纤耦合时的集体辐射效应。我们的分析揭示了系统的微观动力学，表明原子和单个引导光子之间的集体相互作用沿着光传播方向的原子阵列逐渐建立。这些结果得到了时间分辨测量的光传输和反射的合奏后，通过纳米纤维引导的激光脉冲，其上升和下降时间短于原子寿命的激发。超辐射衰减超过一个数量级的速度比单原子自由空间的衰减率观察到的前向传播的引导模式中的发射，而在同一时间没有加速的衰减率测量在向后的方向。此外，通过将纳米纤维耦合的原子阵列插入45米长的光纤环形谐振器中来执行传输通过原子的光的位置分辨测量，这使我们能够通过实验揭示原子系综的集体响应的逐步增长。我们的研究结果突出了纳米光子冷原子系统为集体光-物质相互作用的实验研究提供的独特机会。
2021-09-02 physics.optics quant-ph
Efficient fiber in-line single photon source based on colloidal single quantum dots on an optical nanofiber
我们展示了一个光纤在线单光子源的基础上的胶体单量子点的混合系统沉积在一个光学晶体和冷却到低温（3.7 K）。我们发现，一个带电态（trion）的单量子点表现出光稳定的单光子发射与高量子效率，窄线宽（3 meV FWHM）和快速衰减时间（$10.0\pm0.5$ ns）。单光子有效地耦合到光纤的导模，并最终耦合到单模光纤。单光子源的亮度（效率）估计为具有$1.6\pm0.2$ MHz的最大光子计数率和高单光子纯度（$g^2(0)=0.11\pm0.02$）的$16\pm2\%$。该设备可以很容易地集成到光纤网络中，为量子网络中的潜在应用铺平了道路。
2020-03-13 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Composite device for interfacing an array of atoms with a single nanophotonic cavity mode
我们提出了一种方法，捕获原子阵列附近的复合纳米光子器件的表面与最佳耦合到一个单一的腔模式。该器件由一个安装在光栅上的光阱组成，允许在光阱表面附近形成周期性的光阱势以及一个高协同性的光阱腔。我们的设备分析模型，并找到良好的协议与数值模拟。我们数值模拟表明，对于一个实验现实的设备，可以形成一个阵列的陷阱，其中心与一个单一的腔模式的波腹重合，保证最佳的耦合腔。此外，我们模拟了一个陷阱，适合于一个单一的原子在100 nm的光纤表面，潜在地允许更大的耦合到光纤比发现使用典型的导模捕获技术。
2016-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Observation of Zeeman shift in the rubidium D2 line using an optical nanofiber in vapor
本文报道了在直流磁场作用下，通过锥形光波导透射法观测到的~（85）Rb和~（87）Rb同位素D_2跃迁的塞曼频移（100 MHz量级）。分析了线偏振光在介质中的传播，将其看作是两个正交圆偏振方向σ+和σ-的叠加。在没有磁场的情况下，原子蒸气通过在电子束腰部的倏逝场对这些偏振的吸收是简并的。当平行于传播光施加弱磁场时，这种简并被解除，并且检测到共振频率的相对偏移。观察到1.6MHz/G和-2.0MHz/G的典型线性位移速率。我们还证明了二色性原子蒸气激光锁定线的形状，通过监测两个磁移吸收光谱的实时减法。这是特别有趣的磁光实验，因为它可以直接实现半导体激光器的频率稳定。
2013-05-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Composite picosecond control of atomic state through a nanofiber interface
针对纳米光子器件中光-原子耦合不均匀的问题，提出复合皮秒光脉冲方法，实现高保真度原子态控制，并通过实验验证，支持高精度局部原子控制。
2023-05-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Inhomogeneous broadening of optical transitions of 87Rb atoms in an optical nanofiber trap
实验研究了利用双色倏逝场对87 Rb原子的光囚禁。在我们的捕获几何，一个蓝色失谐的行波，其偏振几乎是平行于一个红色失谐的驻波的偏振产生显着的矢量光移位，导致在捕获网站的近共振光束的吸收轮廓加宽。一个模型，包括标量，矢量和张量光位移的探测过渡$5S_{1/2}$ - $5P_{3/2}$从捕获光束，加权的温度依赖的位置的原子在陷阱中，定性地描述了所观察到的不对称的配置文件，并解释了与以前的实验，使用Cs原子的差异。该模型提供了一种一致的方法来提取陷阱中的原子数。
2015-07-11 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optomechanical feedback cooling of a 5 mm-long torsional mode
我们报道了一个5 mm长，550 nm直径的光学晶体的基本扭转模的三个数量级的光学冷却。微透镜的旋转耦合到被引导的激光场的偏振。我们使用弱激光探针来监测旋转，并使用反馈来调制提供扭矩的辅助驱动激光的偏振。我们的研究结果提供了一个工具的大型扭转谐振器的光机械控制，具有广泛的应用和潜在的影响，研究宏观物体的量子态。
2023-01-25 physics.ins-det physics.optics
Strong Dipole-Dipole Interactions via Enhanced Light-Matter Coupling in Composite Nanofiber Waveguides
本文利用并矢 Green 函数分析双纳米光纤复合波导，证明其可增强发射体耦合、Purcell 效应及偶极介导纠缠。
2024-05-10 physics.optics quant-ph
Interaction of laser-cooled $^{87}$Rb atoms with higher order modes of an optical nanofiber
光学纳米纤维用于将光限制在亚波长区域，并且是使用冷中性原子开发基于光纤的量子网络的非常有前途的工具。迄今为止，对纳米纤维附近原子的实验研究主要集中在基本纤维模式相互作用上。在这项工作中，我们展示了集成的少模光学纳米纤维到磁光阱的$^{87}$ Rb原子。纳米纤维，具有$\sim$ 700 nm的腰部直径，支持基本和第一组高阶模式，并用于原子荧光和吸收研究。通常，与基模相比，在高阶光纤模式中传播的光在腰部周围具有更大的倏逝场扩展。通过利用这种行为，我们证明了从以纳米纤维腰部为中心的冷原子云发射的荧光光子的检测信号是更大的（$\sim$ 6倍）时，高阶导模被认为是相比于基本模式。还观察到了激光冷却原子对共振高阶模探测光的吸收。这些进展应有助于实现原子捕获计划的基础上高阶模干涉。
2014-11-25 physics.atom-ph physics.optics
Plasmon-enhanced polarized single photon source directly coupled to an optical fiber
一个明亮的光纤耦合偏振单光子源是基于当今现有光纤基础设施的任何现实量子网络的重要组成部分。在这里，我们开发了一个Purcell增强的，在室温下的单光子的偏振源，通过耦合单个胶体量子点的局部表面等离子体极化激元模式的单个金纳米棒，结合在表面上的光学晶体。在光纤模式下，对应于86 $\%$的偏振度，测量到光子发射的最大增强为62倍，亮度增强为4倍。光子与波导模的倏逝耦合确保了与单模光纤的自动耦合。我们的技术开辟了一条道路，实现明亮的偏振单光子源连接到光纤网络使用一个简单的复合技术。
2022-03-03 physics.optics quant-ph
Optical detection of nano-particle characteristics using coupling to a nano-waveguide
近年来，纳米晶体和纳米粒子与纳米光波导的复合研究取得了很大的进展，有望在量子信息和通信领域得到应用。验证这种系统的性质的最有用和最方便的方法是光学检测。然而，由于衍射极限，诸如颗粒类型、颗粒位置等的特征的光学识别是困难的或不可能的。然而，如果这样的颗粒被放置在波导上，则散射光与波导导模的耦合可以揭示关于颗粒的信息。在这里，我们考虑如何照明与任意偏振的光可以揭示之间的差异，各向同性和非各向同性纳米粒子放置在表面上的光学介质。具体来说，我们测量的偏振响应函数的金纳米棒（GNRs）的光学表面，并表明它是定性不同的金纳米球（GNS）。该实验技术为混合纳米光学器件的光学表征提供了一种简单的新工具。
2020-05-15 physics.optics quant-ph
Highly efficient channeling of single photons into guided modes of optical nanocapillary fibers
本文数值优化充水NCF的内外径及SDS位置，实现单光子向导模52%的高效导入，可为量子技术与生物传感提供新平台。
2024-02-12 physics.optics quant-ph
Directional nanophotonic atom--waveguide interface based on spin--orbit interaction of light
玻璃纤维形式的光波导是全球电信网络的骨干。在这样的光纤中，光通过在具有较高折射率的纤芯和较低折射率的包层之间的界面处发生的连续全内反射而被长距离地引导。虽然这种机制确保没有光从波导中逃逸，但它会在包层中产生倏逝场。虽然在标准光纤中保护该场不与环境相互作用，但是通常在空气或真空包层光纤中采用该场，以便使用例如，锥形光纤耦合器值得注意的是，后者所施加的强限制可以导致光的自旋和轨道角动量的显著耦合。利用这一效应，我们证明了受控的方向自发发射的光量子发射到一个亚波长直径的波导。在一个范例设置，包括铯原子位于附近的真空包覆的二氧化硅纳米粒子的影响进行了研究。我们实验观察到的不对称性高于10：1的发射率到对向传播的基本导模的双折射。此外，我们证明，这种不对称性可以定制的状态准备和适当的激发的量子发射器。我们希望我们的研究结果将有重要的影响，在纳米光子学和量子光学的研究和实现集成的光信号处理的经典以及在量子制度。
2014-06-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Generating a stationary infinite range tractor force via a multimode optical fiber
光纤限制和引导光几乎不衰减，因此在很长的距离上将光力传递到可偏振的纳米颗粒。辐射压力由被引导的光子散射到自由空间中而产生，而梯度力基于不同光纤模式或传播方向之间的相干散射。有趣的是，即使在共同传播模式之间的散射也会引起纵向力，因为光模式的横向限制会产生模式相关的纵波矢量和光子动量。我们概括了一个经过验证的散射矩阵为基础的方法来计算单个以及粒子间的力量，包括几个向前和向后传播模式。我们表明，只有在一个双模光纤中的高阶模的注入将引起一个固定的牵引力对注入方向，当模式耦合到低阶模式占主导地位，对反向散射和自由空间损耗。一般来说，这是由于波导中心处的非吸收颗粒引起的。该模型还提供了改进的预测粒子间的力量在倏逝波场最近的实验观察。令人惊讶的是，强大的牵引力也可以作用于整个光学绑定阵列。
2016-11-16 physics.optics quant-ph
Multifocal laser direct writing through spatial light modulation guided by scalable vector graphics
本研究提出将双光子吸收、空间光调制器与SVG引导的矢量路径结合的多焦点激光直写新方法，可独立控制多焦点并行加工，最小线宽达74nm，为纳米尺度高效制备复杂结构提供潜在方案。
2023-02-14 physics.ins-det physics.optics
Spin selection rule for {\it S} level transitions in atomic rubidium under paraxial and nonparaxial two-photon excitation
本文报道了原子双光子跃迁自旋选择定则的实验检验。特别是，我们证明了在铷气体的$5S_{1/2}\to 6S_{1/2}$跃迁速率如下的螺旋度参数与激发光的偏振的二次依赖。对于通过单个高斯光束或热蒸气室中的两个反向传播光束的激发，跃迁速率与线性偏振度的平方成比例。当光是圆偏振时，速率达到零。与此相反，当激发是通过近场倏逝场实现时，仅通过改变光纤光的偏振态，双光子跃迁不能完全消失（理论上，在我们的实验条件下，不低于最大速率的13%）。我们的研究结果导致更深入地了解在强非傍轴光的原子中的多光子过程的物理。
2020-04-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
