Implementation of Optimal Thermal Radiation Pumps using Adiabatically Modulated Photonic Cavities
我们数值实现的概念，热辐射泵在现实的光子电路，并证明他们的效率，以控制辐射电流，发出两个水库之间具有相同的温度。所提出的泵浦方案涉及控制光子电路的光谱特性的两个参数的循环绝热调制。我们表明，所得到的泵浦周期表现出最大的辐射电流时，系统的周期性调制被适当地设计为在光子电路的参数空间中的谐振简并附近。一个发达的Floquet散射框架，在绝热极限归结为瞬时散射矩阵的分析，提供了一个工程工具，设计和预测这样的热泵的性能。我们的预测证实了时域模拟调用一个螺旋驱动的光子腔。
2021-08-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Toward accurate thermal modeling of phase change material based photonic devices
可重构或可编程的光子器件正在迅速发展，并已成为许多光学系统的组成部分。通过电刺激选择性地调制电磁波的能力在从数据通信和计算设备到环境科学和空间探索的各种应用的进步中是至关重要的。硫系相变材料由于其不同固态结构相之间的光学对比度大，是可重构光子学最有前途的候选材料之一。虽然大量的努力已经致力于精确模拟PCM为基础的设备，在本文中，我们强调了三个重要的方面，往往回避以前的模型，但有显着的影响，这些设备的热和相变行为：熔化焓，玻璃化转变时的热容变化，以及液相PCM的热导率。我们进一步研究了PCM器件中的开关能量缩放的重要主题，这也有助于解释为什么上述三种效应在电子PCM存储器中长期被忽视，但只在光子学中变得重要。我们的研究结果提供了见解，以促进基于PCM的光子器件的准确建模，并可以通知更有效的可重构光学的发展。
2023-05-23 physics.app-ph physics.optics
First-Principles Study of Large Gyrotropy in MnBi for Infrared Thermal Photonics
本研究通过第一性原理计算发现MnBi无需外磁场即具非互易性与宽带长波红外大旋光性，设计的基于MnBi的多层结构在7μm处实现最大自旋极化热发射，为自旋可控热光子学平台提供潜在材料。
2023-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Temperature Tunable Optical Transmission control of VO2 nanostructures by IR based 1-D Photonic crystals as hybrid Photonic absorbers
根据J. Phys. D：Appl. Phys. 51 375102（2018）的早期理论预测，通过在近红外（IR）光谱中在SiO2/TiO 2分布式布拉格反射器（DBR）上沉积VO 2纳米颗粒的薄膜，研究了1-D光子晶体对VO 2光透射的影响。采用简单的溶液法合成了结晶度可调的单斜相VO 2纳米粒子。通过改变其合成温度和生长后退火条件，获得了中等结晶度（MC）和高度结晶度（HC）的VO 2纳米结构。MC VO 2和HC VO 2薄膜在红外区的光学透射率都表现出预期的降低，这是由于其结构相变在临界温度附近从单斜（绝缘体）到金红石（金属）。通过在40%透射DBR结构上组合VO 2膜，平均光学透射率进一步下降到~ 20%。DBR的叠层数量在有效降低红外透射率方面起着关键作用。当DBR的叠层数量从4增加到7时，在这种基于二氧化钒/一维光子晶体的复合光子结构中，DBR上的金属VO 2膜的近红外透射率几乎为零。这种温度控制的、增强的宽带光学响应可以是用于各种智能窗应用的基于VO 2纳米颗粒的混合光子吸收器的有前途的设计。
2019-10-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Thermal phase shifters for femtosecond laser written photonic integrated circuits
光子集成电路（PIC）是当今公认的一种有效的解决方案，以满足许多实际应用中的经典和量子光学的苛刻要求。集成在光子电路中的移相器提供了动态重新配置其属性的可能性，以便微调其操作或产生自适应电路，从而大大扩展了这些器件的质量和适用性。在本文中，我们提供了一个彻底的讨论，一个可以遇到的主要问题时，使用热移位器重新配置光子电路。然后，我们将展示如何通过仔细设计热移位器并选择最合适的方式来驱动它们来解决所有这些问题。这种性能的改善是通过在飞秒激光写入PIC（FLW-PIC）中制造热移相器，并详细描述其操作来证明的。在功耗、小型化和稳定性方面取得了前所未有的成果，使可重构FLW-PIC的可扩展实施成为可能，这些可重构FLW-PIC可以在应用中轻松校准和开发。
2020-04-23 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Full Thermalization of a Photonic Qubit
广义振幅阻尼（GAD）量子信道实现了量子比特与任意温度、任意作用时间的环境之间的相互作用。在这里，我们实现了光子版本的GAD无限的相互作用时间（全热化）的情况下。我们还表明，这个量子信道的工作原理作为一个热浴与控制温度。
2020-10-02 physics.optics quant-ph
Highly Uniform Thermally Undercut Silicon Photonic Devices in a 300 mm CMOS Foundry Process
本文在300 mm CMOS代工线开发晶圆级热底切工艺，通过移除波导下方衬底增强热隔离，显著提升微盘调制器和MZI相移器调谐效率，并验证全晶圆均匀性与高良率。
2025-06-06 physics.app-ph physics.optics
Adiabatic Thermal Radiation Pumps for Thermal Photonics
我们控制的方向和幅度的热辐射，在两个机构之间在相同的温度（热平衡），通过调用的概念绝热泵。具体而言，在共振近场电磁传热框架内，我们利用{ \it瞬时}散射矩阵方法来揭示波干涉在辐射传热中的关键作用。我们发现，适当设计的绝热泵浦循环附近的恶魔奇点可以显着提高效率的定向能量转移。我们确认我们的结果使用一个现实的电子电路设置。
2019-06-01 physics.optics
Kerr Soliton Generation in Ultra-Compact Photonic Devices
Columbia University（哥伦比亚大学）；Stanford University（斯坦福大学）
本文在紧凑螺旋微谐振器中实现了确定性和高稳定的克尔孤子梳，间距低至16 GHz，并通过快速反馈回路克服热不稳定性，实现孤子态的稳定和控制。
2026-06-17 physics.app-ph physics.optics
High temperature nanocomposites with photonic group velocity suppression of thermal emission
0 K以上的热辐射淬火是一种不寻常的材料特性，对未来的能源，运输和空间技术至关重要。尽管投入了巨大的努力，几乎完全淬火的热辐射，而不是它的通量的一些减少只实现了在低温（低于373 K），并在狭窄的光谱窗口，使用复杂的技术只适合于小尺度的对象。在这项工作中，我们提出了一种轻而灵活的复合材料，可以抑制传播的光子模式，并以这种方式，淬火热辐射，同时保持热传递（通过热传导）在室温和更高的温度低于600 K。这是通过改变局部光子态密度和相应地改变碳纳米管的热性质来实现的，所述碳纳米管与热稳定的聚合物基质形成了一种增强的纳米网络。
2022-07-04 physics.optics
Silicon Photonics Wavelength-Independent C-Band Tunable Optical Filter With Feasible Thermal Tuning Requirements
针对下一代DCI的ASE噪声抑制，提出基于Vernier微环与宽带定向耦合器的硅光C波段滤波器，实现40 nm无FSR、高消光比及低热预算全调谐。
2023-02-03 physics.app-ph physics.optics
A visible - infrared compatible camouflage photonic crystal with enhanced emission in 5~8 μm
由于表面结构的限制和热管理的要求，可见-红外兼容伪装仍然是一个巨大的挑战.在本研究中，我们在ZnO/Ag/ZnO薄膜中引入二维周期性孔径阵列，利用介质/金属/介质（D/M/D）结构中特殊的光透射特性，实现了具有热管理性能的可见-红外兼容伪装。由于D/M/D结构的高可见光透过率，应用于可见光伪装涂层上时，可以观察到底层涂层，实现任意可见光伪装。通过对银膜的穿孔处理，在理论和实验上实现了3~5 μm、8~14 μm的低发射率红外伪装和5~8 μm的高发射率辐射散热。所制备的光子晶体在两个大气窗口内均表现出高温红外伪装性能。在相同的0.40 W/cm 2的加热功率下，该光子晶体比具有低发射率表面的样品冷却12.2 K。所提出的具有热管理性能的可见-红外兼容伪装光子晶体为光和热的协调控制提供了指导，表明了在能源和热技术中的潜在应用。
2021-02-05 physics.app-ph physics.optics
Multi-scale photonic emissivity engineering for relativistic lightsail thermal regulation
突破性的Starshot计划旨在使用激光加速光帆以相对论速度向Proxima Centuri B发送一个克级探测器。热管理是一个关键的光帆设计目标，因为强烈的激光功率所需的，但一般被认为是次要的加速性能。在这里，我们展示了纳米光子光子晶体板状反射器组成的2H相二硫化钼和结晶氮化硅，突出的热带消光系数和光帆的最高温度之间的反比关系，并检查之间的权衡加速距离和设置现实的帆热极限，最终实现了热耐受的最小加速距离为16.3 Gm。我们还展示了具有热波长尺度米氏共振几何形状的多尺度光子结构，并表征了其宽带米氏共振驱动的发射率增强和加速距离减小。我们的研究结果突出了在超轻纳米光子结构中在宽波长范围内同时控制光学和热响应的新可能性。
2021-09-14 astro-ph.IM physics.optics
Coherent thermal conductance in multilayer photonic crystals
利用S矩阵方法精确计算了一维多层光子晶体的相干热导。特别地，我们研究了在双层结构的平板的Si/真空或Al $_2$ O $_3$ /真空的辐射热通量的精确表达式的装置的热导。我们比较我们的结果与在以前的作品中获得的结果。我们的研究结果表明，耦合的表面模式，以及材料损耗起着至关重要的作用，在定义的热导的PC。
2012-06-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Thermal release tape-assisted semiconductor membrane transfer process for hybrid photonic devices embedding quantum emitters
能够组合不同的材料允许利用在单一材料系统中无法发现或利用的不同性质和设备工程。在量子纳米光子学中，人们可能希望通过例如组合III-V族半导体中可用的有效经典和量子光发射、硅基材料中可获得的低损耗光传播、碳酸锂和宽带反射器的快速电光特性和/或用于局部电场应用或发射体的电注入的掩埋金属接触来增加器件功能。我们提出了一种转移印刷技术的基础上去除阵列的独立膜和它们的沉积到主机材料上使用热释放胶带辅助过程。这种方法是通用的，因为它对转移的材料和宿主材料施加了有限的限制。特别地，我们将190 nm厚的GaAs膜转移到金衬底上，所述GaAs膜具有高达约260 $μ$ m × 80 $μ$ m的尺寸，含有InAs量子点。我们表明，与微柱的蚀刻相结合的背反射器的存在显著增加了量子光的提取效率，从单个量子点线达到光子通量，超过每秒8 × 10 $^5$光子，这比在同一芯片上从柱外部的发射器测量的最高计数率高四倍。考虑到该方法的多功能性和容易性，该技术开辟了实现混合量子和纳米光子器件的途径，该混合量子和纳米光子器件可以组合几乎任何可以被底切的材料以实现自立式膜，然后将自立式膜转移到任何主衬底上，而没有特定的兼容性问题和/或要求。
2022-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Local thermal resonance control of GaInP photonic crystal membrane cavities using ambient gas cooling
我们使用连续波紫激光器对GaInP光子晶体腔进行了空间相关的调谐。通过激光加热光子晶体膜获得局部调谐。腔共振位移测量不同的泵的位置和两种环境气体：氦和氮。我们发现，膜中诱导的温度分布的宽度在很大程度上取决于环境气体的热导率。对于He气体，预测了2.8 μ m的窄空间宽度的温度分布，并在实验中得到了验证。
2015-05-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
On-chip spectroscopy with thermally-tuned high-Q photonic crystal cavities
光谱法是确定潜在危险材料化学成分的一种灵敏方法。在这里，我们证明了热调谐高Q值光子晶体腔可以用作紧凑的高分辨率片上光谱仪。我们已经使用这样的芯片级光谱仪测量乙炔和氰化氢在1550 nm光谱带的吸收光谱，并表明，我们可以区分这两种化学物质，即使这两种材料在相同的光谱区域的光谱特征。我们的研究结果为开发可以检测有毒物质的芯片大小的化学传感器铺平了道路。
2015-11-03 physics.optics
Inverse Spin Thermal Hall Effect in Non-Reciprocal Photonic Systems
本文预测了非互易系统中由光子自旋角动量梯度引起的横向辐射热通量，即逆自旋热霍尔效应，并在C4对称磁光网络及空间可变磁场下进行分析，为热管理和能量转换开辟新途径。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene thermal infrared emitters integrated into silicon photonic waveguides
本文提出将石墨烯热红外发射器集成到硅光子波导中，通过近场耦合直接激发波导基模，实现了高达68%的耦合效率，为中红外光子集成电路提供了低成本、易集成的宽带光源方案。
2023-08-08 physics.app-ph physics.optics
All-Optical Photonic Crystal Bolometer with Ultra-Low Heat Capacity for Scalable Thermal Imaging
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
本研究提出了一种全光学光子晶体热电计，通过超低热容量实现高速热成像，性能超越现有无冷却技术。
2025-12-19 physics.app-ph physics.optics
Room temperature surface emission on large-area photonic crystal quantum cascade lasers
我们设计并制作了大面积（1.1 mm $\times$ 1.1 mm）光子晶体量子级联激光器，实现了室温下单模（波长$\sim$ 8.5 $μ$ m）表面发射，最大峰值功率高达176 mW。光束发散度为$< 1 ^{\circ}$且无旁瓣。此外，通过在光子晶体柱状体中引入非对称性，实现了单波瓣远场。通过使用光子晶体量子级联激光器本身作为检测器，以高光谱（0.72 cm $^{-1}$）和角分辨率（0.1 $^{\circ}$）测量光子能带结构。
2018-11-21 physics.app-ph physics.optics
Multi-level Electro-thermal Switching of Optical Phase-Change Materials Using Graphene
具有最小功耗的可重构光子系统对于现实世界技术中的集成光学器件至关重要。然而，在铸造厂中可用的当前有源器件使用易失性方法来调制光，需要恒定的功率供应和显著的形状因子。克服这些问题的重要方面是非易失性光学重构技术的发展，这是兼容的片上集成与不同的光子平台，并不破坏他们的光学性能。在本文中，一个解决方案是使用非易失性可调光子学的光电框架，采用undoped-graphene微加热器热可逆开关的光学相变材料Ge $_2$ Sb $_2$ Se $_4$ Te $_1$（GSST）。原位拉曼光谱方法被用来证明，在实时，可逆的四个不同的结晶度之间的切换。此外，一个三维计算模型的开发，以精确地解释开关特性，并量化电流饱和对功耗，热扩散和开关速度的影响。该模型是用来通知非易失性有源光子器件的设计，即宽带Si $_3$ N $_4$集成光子电路与小形状因子调制器和可重构超表面显示2 $π$相位覆盖通过神经网络设计的GSST元原子。该框架将在各种光子学平台上实现可扩展的低损耗非易失性应用。
2020-07-15 physics.app-ph physics.optics
Toward Higher Integration Density in Femtosecond-Laser-Written Programmable Photonic Circuits
飞秒激光写入集成电路中的可编程性通常通过实现热移相器来实现。最近的工作已经表明，这样的移相器显示显着降低功耗和热串扰与实施的热隔离结构。然而，上述移相器技术基于单个金膜，由于固有的几何约束，这对集成密度和电路复杂性造成了严重的限制。为了增加紧凑性，我们提出了两个改进这项技术。首先，我们制作了热移相器与光刻工艺的基础上两个不同的金属膜，即铬的微加热器和铜的接触垫和互连。其次，我们开发了一种新颖的弯曲隔离沟槽设计，随着国家的最先进的曲率半径，允许在集成电路的光学长度显着减少。因此，曲面Cr-Cu移相器具有紧凑的基底面，寄生串联电阻低，功耗（~ 38 mW）和热串扰（~ 20%）没有显著增加。这些结果为飞秒激光写入的光子电路的制造铺平了道路，其布局复杂性急剧增加。
2023-03-09 physics.app-ph physics.optics
Photonic Millimeter-wave Generation Beyond the Cavity Thermal Limit
本文通过将两个硅光子芯片激光器外差并相位锁定到同一微型法布里-珀罗腔，生成了相位噪声低于腔热极限的94.5 GHz和118.1 GHz毫米波信号，展示了紧凑低SWaP光子毫米波源在通信与传感中的潜力。
2024-05-06 physics.app-ph physics.optics
Measurement of the linear thermo-optical coefficient of Ga$_{0.51}$In$_{0.49}$P using photonic crystal nanocavities
Ga $_{0.51}$ In $_{0.49}$ P由于其低热导率而成为热可调谐纳米光子器件的有希望的候选者。在这项工作中，我们研究了它的热光响应。通过研究单模带隙光子晶体纳米腔的透射特性，得到了线性热光系数$dn/dT=2.0\pm0.3\cdot 10^{-4}\,\rm{K}^{-1}$。
2017-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Multi-parameter mechanical and thermal sensing based on multi-mode planar photonic crystals
提出了一种基于多模平面光子晶体（PPC）的多功能传感平台。我们的分析和数值计算表明，PPC的反射谱表现出多个高Q谐振模式，和基本和高阶模式响应明显的外部机械和热扰动，使PPC优越的能力，检测和歧视的多个参数。我们进一步展示了与PPC传感器的同时压力和温度传感。PPC传感器的其他优点包括片上集成和晶圆级制造。
2017-01-12 physics.optics
Thermal Shrinkage-Induced Modifications in Photonic Band Gaps of Two-Photon Polymerized Bragg Reflectors
University of Bristol（布里斯托大学）；Northumbria University（诺森比亚大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
本研究通过热收缩双光子聚合布拉格反射器，实现了光子带隙的蓝移，展示了在近红外-可见光区域的光子带隙调控方法。
2025-03-23 physics.optics
Integrated and Spectrally Selective Thermal Emitters Enabled by Layered Metamaterials
亚波长尺度的光-物质相互作用的纳米光子工程允许与传统热发射器根本不同的热辐射，并为各种热光子应用提供了令人兴奋的机会。我们提出了一种新的集成和电控热发射器，利用分层超材料与光刻免费和介电/金属纳米层。我们从理论上和实验上证明，所提出的概念可以创建一个强大的光子带隙在可见光区，并允许在红外波长小的阻抗失配，这引起了显着增强的发射率在宽红外波长的1.4-14微米的光学功能，以及有效地抑制在可见光区的发射率。电驱动超材料器件在高达~800 K的温度下具有光学和热稳定性，电光转换效率达到~ 30%。我们相信，所提出的高效热发射器将为各种热光子应用的集成红外线源平台铺平道路，特别是为成本效益高、紧凑、低眩光和节能的红外加热提供了一种新的替代方案。
2020-08-28 physics.app-ph physics.optics
Thermal radiation from optically driven Kerr ($χ^{(3)}$) photonic cavities
本文研究了非线性（$χ^{(3)}$）光子谐振腔在单色光入射下的热辐射。我们的工作扩展了非线性机械振荡器的相关工作[Phys. Rev. Lett. 97，110602（2006）]的热辐射问题，证明了双稳态可以增强热辐射的数量级，并导致强烈的线形交替，包括“超窄光谱峰”发生在动力学相变的开始。我们表明，当腔的设计，以便有完美的线性吸收率（率匹配），这样的热激活转换可以利用显着调整腔的输出功率和辐射特性，导致一种克尔介导的热光效应。最后，我们表明，在某些参数制度，输出辐射呈现斯托克斯和反斯托克斯侧峰，其相对幅度可以通过调整腔体的内部温度相对于其周围环境，强相关性和发射和反射的辐射之间的干扰的后果改变。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Thermal performance of GaInSb quantum well lasers for silicon photonics applications
实现硅光子学的关键部件是在接近1.55 $μ$ m的重要通信波段中工作的集成激光器。一种方法是通过使用可以直接在硅上生长的基于GaSb的合金。在这项研究中，硅兼容应变镓$_{0.8}$在$_{0.2}$锑/铝$_{0.35}$镓$_{0.65}$作为$_{0.03}$锑$_{0.97}$复合量子阱（CQW）激光器生长在GaSb衬底上发射在1.55 $μ$米已开发和研究其热性能。变温和高压技术被用来研究器件设计对性能的影响。这些测量结果表明，器件的温度依赖性主要由载流子泄漏到Al $_{0.35}$ Ga $_{0.65}$ As $_{0.03}$ Sb $_{0.97}$势垒层的X最小值占室温下阈值电流的43%。通过改进CQW设计可以改善器件性能，而通过优化阻挡层成分可以改善载流子限制。这项研究提供了有价值的设计见解，单片集成的砷化镓基激光器在硅上。
2020-12-24 physics.app-ph physics.optics
Record-high-Q AMTIR-1 microresonators for mid- to long-wave infrared nonlinear photonics
本文报道了AMTIR-1硫系玻璃毫米级微谐振器，在1550 nm处实现创纪录的1.2×10^7高Q值，支持反常色散和低吸收，为红外非线性光子学提供平台。
2025-09-20 physics.app-ph physics.optics
Tailored Thin Films: Modulating Soft Photonics with Dynamically Tunable Large Area Microstructures via Controlled Thermal Processing
本研究提出一种受控热处理策略，在多种材料上制备大面积动态可调微纳结构，并验证了其在可调光栅、显示器等软光子器件中的应用。
2025-01-20 physics.app-ph physics.optics
In situ Thermal Trimming of Waveguides in a Standard Active Silicon Photonics Platform
本文在标准硅光子平台上制备悬浮加热器结构，实现硅与氮化硅波导的双向原位热折射率修调，验证了开关偏置点修调应用，探究了修调机制并估算了器件长期老化特性。
2025-06-16 physics.app-ph physics.optics
Cryogenic photonic resonator with $10^{-17}$/s drift
本文提出一种在9.5 K低温下运行的实心熔融石英紧凑型光子谐振器，利用热膨胀与热光系数平衡实现频率敏感度零点，在195 THz载波上实现4 mHz/s长期频率漂移的激光稳定化，为超稳定激光系统提供新方案。
2024-10-13 physics.optics
Low energy switching of phase change materials using a 2D thermal boundary layer
相变材料的可切换的光学和电学特性在可重构光子器件中发现了数据存储之外的新应用。然而，需要高功率的热脉冲来将材料从结晶熔融淬火为非晶。这在硅光子学中尤其如此，其中波导材料的高热导率使得加热PCM能量效率低下。在这里，我们通过在二氧化硅或硅与PCM之间插入一层二维（2D）材料（MoS2或WS2）来提高激光诱导相变的能量效率。2D材料在非晶化（amorphization，简称AMF）过程中将所需的激光功率降低至少40%，具体取决于衬底。热模拟证实，MoS2和WS2 2D层都充当热障，其有效地将能量限制在PCM层内。值得注意的是，2D层的隔热效果相当于约100 nm的SiO2层。由范德华（vdW）结合层引起的高边界热阻限制了通过层界面的热扩散。因此，具有稳定vdW界面的2D材料可以用于提高PCM调谐的Si光子器件的热效率。此外，我们的波导模拟表明，2D层不影响Si波导中的传播模式，因此这种简单的附加薄膜在不降低波导的光学性能的情况下产生显著的能量效率改善。我们的研究结果为基于PCM的可重构光子器件的高能效激光诱导结构相变铺平了道路。
2022-02-09 physics.app-ph physics.optics
Local temperature control of photonic crystal devices via micron-scale electrical heaters
我们提出了一种通过微米级电加热器局部控制光子晶体器件温度的方法。该方法被用来控制GaAs光子晶体谐振腔与InAs量子点强耦合的谐振频率。这种技术能够以高达数百kHz的调谐速度独立控制位于同一芯片上的大量光子器件。
2009-04-27 physics.optics
Large-Scale Crosstalk-Corrected Thermo-Optic Phase Shifter Arrays in Silicon Photonics
针对大规模高密度光子集成电路，提出了一种热光移相器（TOPS）阵列结构，每个移相器具有独立的相位控制，并采用脉冲幅度调制（PAM）和脉冲宽度调制（PWM）两种不同的控制方案。我们实现了一个紧凑的螺旋TOPS和288元素的高密度行-列TOPS阵列与这种架构和驱动TOPS与两种控制方案和不同的阵列尺寸的波形。我们提出了一个热激励模型和基于有限差分法的模拟来模拟大规模的TOPS阵列和比较两种方案的实验和理论。我们还分析了热串扰的影响，在实现的TOPS阵列和实现的热串扰校正算法与开发的模型。高密度TOPS阵列架构和热串扰校正算法为在与电压摆幅和带宽受限的电子器件接口的大规模光子集成电路中具有独立相位控制的高密度TOPS阵列铺平了道路。
2022-10-08 cs.SY eess.SY physics.app-ph
Thermal Crosstalk Modelling and Compensation Methods for Programmable Photonic Integrated Circuits
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；iPronics Programmable Photonics S.L.（iPronics可编程光子学有限公司）
针对热串扰影响可编程光子集成电路精确编程的问题，研究人员提出三种融合不同物理直觉的热串扰预测模型，实现低建模误差，并验证了模型的补偿效果与泛化能力。
2024-03-19 cs.ET cs.LG physics.optics
Thermal analysis of GaN-based photonic membranes for optoelectronics
Universität Bremen（不来梅大学）；MAPEX Center for Materials and Processes, Universität Bremen（不来梅大学材料过程MAPEX中心）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；MIT-IBM Watson AI Lab, IBM Research（麻省理工学院-IBM沃森人工智能实验室，IBM研究部）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本研究通过结合双激光拉曼热计量与光致发光测量，实现了对氮化镓基光子膜的非侵入式热导率分析，揭示了其在低温下的热特性。
2024-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Copper-impurity-free photonic integrated circuits enable deterministic soliton microcombs
本研究通过去除氮化硅波导中的铜杂质，克服热不稳定性，实现了确定性孤子微梳生成，兼容前道代工，推动微梳技术实际部署。
2025-04-25 physics.app-ph physics.optics
Intrinsic Orbital Nernst Effect in Real Photonic Bands
Tiangong University（天津工业大学）
该研究预测真实布洛赫模式的倒易光子晶格中存在本征轨道能斯特效应，揭示了由角密度偶极子承载的热角输运新机制，通过控制实验验证了其原理。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Towards Photonics Enabled Quantum Metrology of Temperature, Pressure and Vacuum
本章简要介绍了光子传感器和标准的发展，目前正在进行的热力学计量组在NIST的温度，压力，真空和时间分辨的压力测量领域。
2016-03-24 physics.optics
Breakdown of the Kirchhoff's law of thermal radiation by a spatiotemporally modulated nonreciprocal metasurface
研究首次提出并在室温中红外频率下实验演示了时空调制的非互惠超表面，通过打破时间反演对称性实现吸收与发射通道解耦，成功违反基尔霍夫热辐射定律。
2025-10-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Passive radiative "thermostat" enabled by phase-change photonic nanostructures
恒温器感测物理系统的温度，并打开或关闭加热或冷却设备，调节热流以将系统的温度保持在期望的设定点附近。利用辐射传热技术的最新进展，在这里，我们提出了一个被动辐射“恒温器”的基础上相变光子纳米结构在室温下的热调节。通过根据环境温度自调整其可见光到中红外吸收率和发射率响应，所提出的设备在白天使用相变转变温度作为设定点使用天空被动地冷却或加热，而在夜间温度保持在环境温度或低于环境温度。我们模拟的性能的被动纳米光子恒温器设计的基础上二氧化钒薄膜，显示白天被动冷却（加热）相对于周围的热（冷）天，保持平衡温度大约锁定在相变区域内。被动辐射恒温器有可能使新的热管理技术成为可能，例如，在年温差极端波动的地区调节昼夜温度。
2019-02-04 physics.app-ph physics.optics
A photonic thermalization gap in disordered lattices
间隙的形成-物理参数值的禁止范围-是各种物理系统的普遍特征：从周期晶格中电子的能带隙及其在光子，声子和等离子体系统中的类似物到非周期准晶中的伪能隙。在这里，我们报告的“热化”间隙光传播的有限无序结构的特点是无序免疫手征对称性-外观的特征值和特征向量的斜对称对。在这类系统中，亚热光子统计的跨度对于输入相干光是不可接近的，一旦达到稳态，无论无序水平有多小，相干光总是出现超热统计。我们制定了一个独立的约束，必须满足输入字段的手征对称性被“激活”和观察到的差距。这种独特的功能，使一种新形式的光子统计干涉：确定性调谐的光子统计-从亚热到超热-在一个紧凑的设备，而不改变的无序水平，通过控制激发对称性破缺实现雕刻的输入相干场的振幅或相位。
2016-09-24 physics.data-an physics.optics quant-ph
Drifting Electrons: Nonreciprocal Plasmonics and Thermal Photonics
光在大多数材料和结构中以相反的方向对称传播。这一事实--洛伦兹互易原理的一个结果--对整个电磁波谱的科学和技术有着巨大的影响。在这里，我们研究了一种新兴的方法来打破互易性，不依赖于磁光效应或时空调制，而是基于偏置的等离子体材料与直流电流。使用3D格林函数形式主义和微观考虑，我们阐明了表面等离子体激元（SPPs）的传播特性，支持这种类型的通用非互易平台，揭示了一些以前被忽视的，异常的，波传播效应。我们发现，SPP可以传播的形式可操纵的，慢光，单向光束与模式色散中的双光子点。我们还澄清了耗散（由于碰撞和朗道阻尼）对非互易效应的影响，并阐明了在漏波结构中的非互易点，带边缘的例外点和复杂的模态转换之间的连接。然后，我们将这些概念应用到热光子学的重要领域，并提供了第一个理论证明漂移诱导的非互易近场辐射热传递两个平面体之间。我们的研究结果可能会为开发非互易无磁器件提供新的机会，这些器件将等离子体激元和非互易光子学的优点结合起来，用于波导和能源应用。
2021-11-29 physics.optics
Laterally confined photonic crystal surface emitting laser based on monolayer tungsten disulfide operating at room temperature
报道了一种以单层二硫化钨为增益介质的光子晶体面发射激光器。腔设计利用光子晶体晶格中的异质结构，以提供具有紧凑有源区的高品质因数的横向限制。将单层二硫化钨薄片集成到石英衬底上的氮化硅光子晶体上，实现了室温连续激光输出。高方向性，近表面正常发射也已实验证明。
2018-06-21 physics.optics
Broadband directional control of thermal emission
控制发射的远场热辐射的方向性是当代光子学和材料研究中的基本挑战。虽然光子策略已经实现了在窄带宽集合上的热发射的角度选择性，但是热辐射本质上是宽带现象。目前，我们缺乏将发射的热辐射限制在宽带宽上的任意角度范围的能力。在这里，我们介绍和实验实现梯度ε近零（ENZ）的材料结构，使广谱定向控制的热发射，通过支持泄漏的电磁模式，耦合到自由空间在一个广泛的带宽在固定的角度。我们展示了两个发射器结构组成的多个半导体氧化物的光子配置，使梯度ENZ行为在长波红外波长。所述结构在70度-85度的角度范围内在7.7微米和11.5微米之间以及在60度-75度的角度范围内在10.0微米和14.3微米之间的p偏振中分别表现出高平均发射率（大于0.6和0.7）。在这些角度范围之外，发射率在50度和40度时急剧下降到0.4。该结构的宽带热聚束能力仅在特定角度下实现强辐射热传递，并通过直接测量热发射进行实验验证。通过解耦传统的角度和光谱响应的限制，我们的方法打开了新的可能性，如热辐射，太阳能加热，辐射冷却和废热回收的应用中的辐射传热。
2020-12-04 physics.app-ph physics.optics
Quantum Control of Thermal Emission from Photonic Crystals with Two-Level Atoms
本研究提出以二能级原子替代经典谐振子作为一维光子晶体的有源介质来调制热辐射，发现强光物质相互作用下平衡态呈普朗克辐射，非平衡态呈超普朗克辐射，实现了热辐射光谱的量子控制。
2025-08-15 physics.optics quant-ph
Thermalization dynamics in photonic lattices of different geometries
本文数值研究了蜂窝晶格和三角晶格中的光学热化动力学，发现蜂窝晶格因准线性频谱促进波混频而始终热化更快，并揭示了温度、非线性符号与强度对热化过程的影响规律。
2024-06-08 physics.optics
Temperature-Dependent Group Delay of Photonic-Bandgap Hollow-Core Fiber Tuned by Surface-Mode Coupling
表面模是光子带隙空芯光纤（PBG-HCF）纤芯-包层界面处的高度空间局域化模。当与SM耦合时，芯中的空气模式（AM）尽管在光谱上在包层光子带隙内，但将遭受更高的损耗，并且将在避免的交叉（反交叉）波长周围高度色散。在本文中，我们数值计算表明，这种避免交叉可以发挥重要的作用，在PBG-HCF的AM群延迟的温度依赖性的调谐。在较高的温度下，热光效应和热膨胀都有助于避免交叉波长的红移，从而引起AM色散的温度依赖性。数值模拟结果表明，避免交叉的红移可以显著地调谐PBG-HCF的热延迟系数（TCD），从-400 ps/km/K到400 ps/km/K，约为-120 ppm/K到120 ppm/K。与通过光子带隙的热诱导红移的已知调谐机制[Fokoua等人，Optica 4，659，2017]，通过SM耦合对TCD的调谐呈现出更宽的调谐范围和更高的效率。我们的研究结果将为PBG-HCF的设计提供一条新的途径，用于传播时间敏感的应用。
2021-09-10 physics.optics
Thermal investigation of bistability in high index doped silica integrated ring resonators
本文通过实验与理论分析研究了高折射率掺杂二氧化硅微环谐振器的热光双稳态特性，提取了热光系数、光致热光效率及热导率等关键参数，并与其他集成光子材料进行了比较。
2025-01-19 physics.app-ph physics.optics
On-Chip Silicon Waveguide Bragg Grating Photonic Temperature Sensor
电阻测温法是一种经过时间考验的温度测量方法。近年来，基于电阻的方法的基本限制激发了人们对开发光子温度传感器作为可行的替代方案的极大兴趣。在这项研究中，我们证明了我们的光子温度计，它由一个集成了布拉格光栅的硅波导组成，可用于测量温度变化范围从5 C到160 C的综合扩展不确定度[k = 2 ; 95%置信水平]为1.25摄氏度。传感器的计算模型预测的谐振波长和有效折射率的测量值的4%以内。
2015-08-05 physics.optics
Cryogenic operation of silicon photonic modulators based on DC Kerr effect
光子集成电路在低温下的可靠运行将为新兴的计算平台提供新的能力，例如量子技术和低功耗低温计算。绝缘体上硅平台由于其优异的可制造性、CMOS兼容性和高元件密度而成为开发大规模光子集成电路的非常有前途的方法。然而，在低温下在硅中进行快速、高效和低损耗的调制仍然是一个突出的挑战，特别是在不添加外来非线性光学材料的情况下。在本文中，我们展示了基于直流克尔效应的调制在5 K的温度下，在GHz的速度，在硅光子器件内制造的CMOS工艺。这项工作开辟了道路的集成DC克尔调制器在大规模光子集成电路的新兴低温经典和量子计算的应用。
2020-07-04 physics.app-ph physics.optics
