High-efficiency grating couplers for pixel-level flat-top beam generation
我们提出了一种光栅耦合器，它可以从光子集成电路中产生高质量的平顶光束，并且光束宽度很小。光栅耦合器设计在具有220 nm厚的硅层的绝缘体上硅晶片上，并且由双蚀刻光栅（DG）和分布式布拉格反射器（DBR）组成。通过调整DG和DBR的结构参数，实现了像素级（6.6 μ m）平顶光束，在1550 nm处垂直辐射为-0.5 dB，模式匹配为97%。设计了一系列高效率的光栅耦合器，实现了不同尺度的平顶光束。
2022-03-21 physics.app-ph physics.optics
Concept of Inverted Refractive-Index-Contrast Grating Mirror and Exemplary Fabrication by 3D Microprinting
本文提出倒折射率对比光栅（ICG）作为DBR的紧凑单层替代方案，通过数值模拟和3D微打印实验证明其可实现近全反射、偏振鉴别与相位调谐，并适用于任意包层材料。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Micromachining & FBG fabrication using point by point technique utilizing femto-second laser
光纤光栅在传感器和激光器件中有着广泛的应用。在这项工作中，我们制作了光纤光栅使用点对点（PbP）技术利用飞秒激光。通过改变光栅长度、光纤夹持器位置、激光功率和镀膜层，研究了光纤光栅的光谱特性。在小模场直径光纤上制作了Fs光纤光栅，传输深度提高到2.5dB。随着平移台速度的变化，观察到中心波长从1520 nm移动到1568 nm。飞秒光纤光栅可用于高压传感、高温传感和危险环境监测。
2022-10-13 physics.app-ph physics.optics
Design and fabrication of diffractive atom chips for laser cooling and trapping
最近已经表明，直接制造到原子芯片中的光学反射光栅提供了捕获和冷却大量原子云的简单而有效的方法[1，2]。在这篇文章中，我们描述了如何光栅的设计和微加工，我们测试了它们的光学特性，这决定了它们作为冷原子源的有效性。我们使用简单的标量衍射理论来理解光栅的形态如何决定衍射光束的功率。
2016-01-21 physics.optics
High-quality Blazed Gratings through Synergy between E-Beam lithography and Robust Characterisation Techniques
针对VUV到韧X射线波段光子科学所需高质量闪耀光栅供应受限的问题，研究了EBL制备闪耀光栅的性能影响参数，开发出以PMMA为光刻胶结合离子束刻蚀的稳健制备工艺。
2025-07-30 physics.app-ph physics.optics
Ultra-compact low-loss broadband waveguide taper in silicon-on-insulator
提出了一种新型的大带宽、容差、CMOS兼容的紧凑型锥形（15 μ m）的设计，并在绝缘体上硅中进行了实验验证。与1550 nm波段的标准聚焦光栅相比，所提出的用于光斑尺寸转换的锥形以及线性光栅耦合器在耦合效率上没有劣化。单锥形设计具有超过600 nm的宽带操作，可用于O、C和L波段。所提出的紧凑型锥形对制造变化具有高度耐受性;锥形宽度的80 nm变化和端部波导宽度的200 nm变化使锥形传输变化<0.4 dB。该器件的覆盖区（即锥形）以及线性光栅约为250 μm2;这比绝热锥形小20倍，比聚焦光栅耦合器小2倍。
2017-05-04 physics.app-ph physics.optics
Fully automatic fabrication of fibre Bragg gratings using an AI-powered femtosecond laser inscription system
针对飞秒激光刻写制备光纤布拉格光栅依赖手动操作、产量低等问题，研究提出集成MLP模型的AI驱动飞秒激光刻写系统，可实时校正位置、维持高精度对准，制备的不同类型FBG光谱特性稳定，显著减少人工干预，为规模化自动制造提供平台。
2025-10-22 physics.optics
Alignment Tolerant Broadband Compact Taper for Low-Loss Coupling to a Silicon-on-Insulator Photonic Wire Waveguide
我们实验证明了一个宽带，制造宽容，CMOS兼容的紧凑型硅波导锥（34.2 μ m）在绝缘体上硅线波导。该锥体沿锥体长度作用于多模干涉。单锥设计具有宽带操作，在700 nm以上耦合效率>70%，可用于O、C和L波段。紧凑的锥形对制造变化具有高度的耐受性; >100 nm的锥形和端波导宽度变化使锥形传输变化<5%。器件的占用面积（即，锥形以及线性光栅）为~ 442 m2;即，比绝热锥形小11.5倍。具有线性光栅的锥形提供与标准使用的聚焦光栅相当的耦合效率。我们还比较了聚焦光栅和线性光栅的平移和旋转对准公差。
2019-11-27 physics.app-ph physics.optics
Optimized Designs for Telecom-Wavelength Quantum Light Sources Based on Hybrid Circular Bragg Gratings
我们提出了一个设计研究的量子光源的基础上混合圆形布拉格光栅（CBGs）的发射波长在电信O波段。评估的CBG设计显示光子提取效率> 95%，Purcell因子接近30。使用基于有限元方法的模拟，并考虑可能的制造缺陷的影响，我们确定了优化的高性能CBG设计，这对结构畸变是鲁棒的。特别是，完整的3D模拟显示，该设计显示出关于发射器位置在设备中的偏差的鲁棒性，以及在确定性制造技术的报告的定位精度内。此外，我们研究了评估的混合CBG设计到单模光纤的耦合，这对于实际量子光源的发展特别有趣。我们获得的耦合效率高达77%的现成的光纤，并再次证明对制造缺陷的鲁棒性。我们的研究结果显示了制造接近理想的光纤耦合量子光源用于长距离量子通信的前景。
2019-11-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Low-power optical beam steering by microelectromechanical waveguide gratings
光束转向是光通信、激光测绘（LIDAR）和医学成像的关键。对于这些应用，集成光子学是一种使能技术，可以提供小型化、更轻、更低成本和更节能的系统。然而，普通的集成光子器件对功率要求太高。在这里，我们实验证明，第一次，通过微机电（MEMS）驱动的悬浮硅光子波导光栅的光束转向。我们的器件在20 V驱动下显示出高达5.6°的光束转向，功耗低于$μ$ W水平，即比以前的热光调谐方法低5个数量级以上的功耗。本文提出的MEMS与集成光子学的新组合为下一代节能光束转向系奠定了基础。
2019-02-05 physics.app-ph physics.optics
Nano-fabrication and characterization of silicon meta-surfaces provided with Pancharatnam-Berry effect
在本文中，实施的光学元件的形式Pancharatnam-Berry光学被认为是。关于3D体光学和衍射光学，作用于光的动态相位，Pancharatnam-Berry光学元件通过局部操纵入射光束的偏振状态来传递本质上是几何的相位。它们可以被实现为空间变化的亚波长光栅，表现得像不均匀的形状双折射材料。我们提出了一个全面的工作的模拟，实现，和光学特性在电信波长为1310 nm的本构线性光栅单元，其制造已被微调，以获得π相位延迟，并获得最大的衍射效率。由于硅的透明性，红外区域中的光学设计允许使用硅作为候选材料。为了证明组装单个光栅单元以产生更复杂的相位图案的可能性，考虑了两个Pancharatnam-Berry光学元件的实现：闪耀光栅和光学涡旋解复用器。
2018-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Inverse Design of Photonic Metasurface Gratings for Beam Collimation in Opto-fluidic Sensing
超颖表面提供了能够使平面上的光学元件的复杂级联小型化的破坏性技术。我们利用这样的表面的好处，开发一个平面集成光子束准直器的片上光流传感应用。虽然目前的大部分工作集中在简化的光学“检测”硬件，很少注意到开发的光学“激发”的片上硬件。在这篇手稿中，我们提出了一个平坦的超颖表面光束准直的光流体应用。我们实现了一种逆设计方法，使用梯度下降法优化超颖表面和实验比较其特性与传统的二元光栅为基础的光子束衍射器。所提出的超颖表面可以在诸如荧光成像、拉曼和IR光谱的芯片上应用中将照明效率提高几乎两倍，并且可以实现用于高通量生物传感的光源的复用。
2019-10-31 physics.app-ph physics.optics
Model And Fabrication Of A Proof-Of-Concept Polarimeter-In-A-Pixel
我提出了一种新的光电子器件，完全和即时测量入射光的偏振在一个单一的物理像素的窄波长带。该器件具有四个（或更多个）量子阱有源区，其由四个（或更多个）不同取向的线性光栅分隔和覆盖。对每个光栅和底部接触层进行电接触，以测量四个（或更多个）光电流。该装置利用许多光路之间的干涉，在四个光电流中编码四个值，这些值完全描述了给定波长下入射光的偏振状态。我从新设备的动机开始。然后，我报告两个计算模型：第一个包括完美的导电光栅，第二个包括更现实的介质光栅。接下来，我将描述双层概念验证设备的设计和处理。最后，我将叙述第一轮制造的试验。
2004-06-17 physics.ins-det physics.optics
Inverse-designed broadband low-loss grating coupler on thick lithium-niobate-on-insulator platform
本文利用逆向设计方法在700纳米厚Z切绝缘体上铌酸锂平台实现了高耦合效率、大带宽和高制造容差的光栅耦合器，实验测得峰值耦合效率-3.8 dB、1-dB带宽71.7纳米、3-dB带宽超过120纳米。
2023-09-22 physics.app-ph physics.optics
Effects of Lithographic Stitching Errors on the Performance of Waveguide Bragg Gratings
我们研究了波导布拉格光栅的性能作为在制造过程中引入的缺陷的函数。详细讨论了电子束和紫外光刻中引入的拼接误差对光刻的影响。
2011-10-31 physics.optics
Microfluidic gratings for X-ray Phase Contrast Imaging
本文提出了一种基于微流体技术的X射线吸收光栅制备方法，利用软光刻和汞注入技术，以更低成本和可持续材料实现高性能X射线相位对比成像应用。
2025-12-08 physics.med-ph physics.optics
Wood Anomalies and Surface-Wave Excitation with a Time-Grating
为了限制超出衍射极限的波，制造技术的进步使物质的亚波长结构成为可能，实现了光和其他类型波的近场控制。价格通常是昂贵的制造需求和设备功能的不可逆性，以及杂质的引入，这是造成损失的主要原因。在这封信中，我们提出了时间的不均匀性，如周期性驱动的电磁特性的表面，支持导模，以规避需要亚波长制造的传播波耦合到倏逝模跨越光线，实现时间对应的伍德异常。我们通过分析和数值计算显示了这一概念如何适用于任何材料平台和任何频率，并提出并模拟了石墨烯中的一个现实实验，以单位效率将太赫兹辐射耦合到等离子体激元，证明材料特性的时间调制可以是一种可调谐的，低损耗和快速切换的替代品，用于近场波控制的物质的亚波长结构。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Direct synthesis of strong grating couplers for efficient integrated optical beam forming
由于提交违反了arXiv许可协议的条款，因此被arXiv管理员删除。
2014-06-05 physics.optics
Three-Wave Interaction Grating Coupler with Sub-Decibel Insertion Loss at Normal Incidence
本研究设计并实现了高效率的垂直光栅耦合器，实现了亚分贝插入损耗，为硅光子学应用提供了低损耗耦合方案。
2025-12-05 physics.app-ph physics.optics
Wavelength-tunable doughnut beam generation using few-mode long-period fiber grating
在1060 nm附近制作了10 dB带宽为155 nm、3 dB带宽为415 nm的超宽带长周期光纤光栅，并将其与可调谐掺镱光纤激光器相结合，产生了1030 ~ 1099 nm范围内的环形光束，观察到了产生的光场的矢量性质。长周期光纤光栅还被用于将掺镱光纤放大器放大后的自发发射转换成宽带环形光束。
2021-10-18 physics.optics
Inverse-Designed Grating Couplers with Tunable Wavelength via Scaling and Biasing
针对光子集成电路中经典光栅耦合器带宽窄的问题，提出紧凑型逆向设计光栅耦合器，通过系统性缩放和边缘偏置补偿制造偏差，使目标波长效率提升八倍，支持晶圆级测试与波长调谐。
2025-10-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Fabrication of High-Aspect Ratio Nanogratings for Phase-based X-ray Imaging
周期光栅等衍射光学元件是X射线成像中的基本器件-这是医学、材料科学和安全扫描所依赖的技术。在纳米尺度下制造具有高纵横比的这种结构为进一步推进这种应用创造了机会，特别是在放宽X射线源相干性要求方面。这是因为典型的基于光栅的X射线相位成像技术（例如，Talbot自成像）需要至少一个光栅周期的相干长度，并且理想地更长。在本文中，在实现高纵横比纳米光栅填充金的制造挑战是解决激光干涉和纳米压印光刻，物理气相沉积，金属辅助化学蚀刻（MACE），和电镀的组合。这种相对简单且具有成本效益的方法通过使用六甲基二硅氮烷的创新性MACE后干燥步骤来解锁，该步骤有效地最大限度地减少了纳米结构的静摩擦。讨论了该方法的理论极限，并在实验上证明了纵横比>40的X射线纳米光栅。最后，当暴露于硬（12.2 keV）单色X射线束在同步加速器设施，从而在相位为基础的X射线成像的潜在适用性时，显示出其优异的衍射能力。
2022-10-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.med-ph
Goos-H$\ddot{a}$nchen shift of normally incident beam on magneto-optical meta-grating
该研究通过磁光超光栅在正入射下增强Goos-H$\"a$nchen位移，并发现位移随光束宽度变化，为光束操控提供新机制。
2025-09-12 physics.optics
Fraunhofer diffraction of a Laguerre-Gaussian laser beam by fork-shaped grating
本文从理论上研究了径向模数为零、方位模数为l的拉盖尔-高斯激光束经p阶叉形位错衍射光栅的夫琅禾费衍射，推导并分析了衍射波场在傅里叶平面内的振幅和强度分布的解析表达式。最后给出了涡半径的表达式。
2010-11-16 physics.optics
Diffraction of Bessel beams on 2D amplitude gratings -- a new branch in the Talbot effect study
本文给出了任意阶$J_l(κr)$贝塞尔光束在二维振幅光栅上衍射的解析理论。在一定条件下，主Talbot平面和分数Talbot平面中的衍射图案是环形微束的晶格，其直径取决于光栅周期、照明光束直径、Talbot平面的数目和拓扑电荷$l$。对于靠近光轴的环，后者再现照明光束的$l$。在新西伯利亚自由电子激光器的波长$λ= 141$ $μ$ m使用的光栅孔直径下至$d \approx 2λ$，以及，数值模拟进行的实验，以及支持的理论。由于拉盖尔-高斯光束可以表示为贝塞尔光束的叠加，本文的结果可以应用于拉盖尔-高斯光束的Talbot效应的分析。
2019-08-28 physics.optics
Design and numerical analysis of metallic Ronchi diffraction gratings acting as reflective beam-splitter
本文设计并数值分析了一种金属Ronchi衍射光栅反射式分束器，通过强制零级衍射为零，结合标量方法与严格耦合波分析，揭示了沟槽高度与金属材料、光栅周期及照明波长之间的依赖关系。
2024-01-16 physics.optics
A sectorial arrangement of spatially-shifted grating for composite Laguerre-Gaussian OAM beam generation
提出一种通过分割并沿光栅矢量移位一维光栅各扇区来定制波前形状的算法，实现了单束或多束 Laguerre-Gaussian 轨道角动量光束的同轴生成及其分量强度与相位的独立调节。
2025-04-06 physics.optics
Performance of volume phase gratings manufactured using ultrafast laser inscription
超快激光刻蚀（ULI）是一种快速成熟的技术，其使用聚焦的超短激光脉冲在三维（3D）中局部改变电介质材料的折射率。近年来，超宽带已被应用于集成光束合成器、三维集成波导扇出器和多模-单模转换器（光子灯）等天文光子器件的制作。在这里，我们概述了我们的工作应用ULI的熔融石英和镓镧硫化物（GLS）玻璃的体相位光栅（VPG）的制造。我们制作的VPG具有333线/mm的空间频率。发现最佳熔融石英光栅在633 nm处表现出40%的一级衍射效率，但表现出约40%的积分散射光。最佳GLS光栅在633 nm处的一级衍射效率为71%，积分散射光小于5%。对于未来的天文学应用来说，重要的是，这两个光栅都能在冷却到20 K时幸存下来。本文总结了光栅设计和ULI制造工艺，并提供了详细的衍射效率性能和闪耀曲线的VPG。与传统的制造技术相比，ULI可以用于在几乎任何介电材料中制造VPG，包括中红外透射材料，例如这里使用的GLS玻璃。此外，ULI潜在地提供了产生复杂凹槽图案或闪耀光栅的自由度。由于这些原因，我们相信ULI为未来天文学相关应用的新型VPG开发开辟了道路。
2012-07-11 astro-ph.IM physics.optics
Contact-interference Hybrid lithography: Toward Scalable Fabrication of cross-scale periodic micro structure and demonstration on infrared micro polarizer array
本文提出一种结合激光干涉光刻与接触光刻的混合制造方法，通过四步工艺构建单层微偏振器阵列图案，显著缩短图案化时间并减小拼接误差，在3-15μm波段实现高透射率与高消光比，为跨尺度周期性微结构提供低成本高效制造路径。
2024-10-16 physics.optics
Mechanism of the ordered particles arrangement in a concentration grating excited in the field of counter-propagating Gaussian beams
在两粒子近似下，我们研究了由反向传播的高斯激光束的梯度力激发的浓度光栅中小尺寸透明球形粒子有序排列的形成机制。这一机制是由于横向梯度力和粒子间偶极-偶极相互作用产生的库仑力共同作用的结果。
2019-07-04 physics.optics
Geometric Metasurface Fork Gratings for Vortex Beam Generation and Manipulation
近年来，具有轨道角动量的涡旋光束由于其在大容量光通信中的应用潜力而受到广泛关注。这种能力源于轨道角动量（OAM）的无界拓扑荷，它为编码信息提供了无限的自由度。产生涡旋光束的两种最常见的方法是通过叉形衍射光栅和螺旋相位板。虽然传统的螺旋相位板的实现需要复杂的3D制造，但新兴的超颖表面领域为产生任意轨道角动量的涡旋光束提供了平面和简便的解决方案。在这里，我们实现了一种新型的几何超颖表面叉光栅，无缝地结合了超颖表面相位板的功能，用于产生涡旋光束，和线性相位梯度超颖表面的功能，用于控制波的传播方向。因此，超颖表面叉形光栅能够同时控制光的自旋和轨道角动量。
2016-05-03 physics.optics
Emerging beam resonances in atom diffraction from a reflection grating
我们报告观察新兴的光束共振，众所周知的瑞利-伍德异常和阈值共振的光子和电子衍射，分别在原子光学衍射实验。研究了氦原子束掠入射时经闪耀直纹光栅反射后的衍射特性。光栅的总反射率以及衍射光束的强度揭示了瑞利入射角处的异常，即，当另一衍射光束平行于光栅表面合并时。所观察到的异常进行了讨论的瑞利和法诺的经典波动光学模型。
2010-05-19 physics.atom-ph physics.optics
Single-mode InAs/GaAs quantum-dot DFB laser with oxidized aperture confined surface grating
提出氧化孔径限制表面光栅结构，简化InAs/GaAs量子点DFB激光器制造，实现单模、15.1 mW输出、44 dB边模抑制比和1.79 MHz窄线宽。
2025-04-24 physics.optics
Stepped-height ridge waveguide MQW polarization mode converter monolithically integrated with sidewall grating DFB laser
我们报告的第一个演示的1555 nm阶梯高度脊波导偏振模式转换器单片集成与侧壁光栅分布反馈（DFB）激光器使用相同的外延层计划。该器件具有稳定的单纵模（SLM）工作，输出光从TE偏振转换为TM偏振，在140 mA ~ 190 mA的DFB注入电流（IDFB）范围内转换效率>94%。当IDFB=180 mA时，TM模纯度最高，达98.2%。该器件的一个特别的优点是，整个集成器件制造仅需要单个步骤的金属有机气相外延和两个步骤的III-V材料干法蚀刻，显著降低了复杂性和成本。
2022-11-07 physics.app-ph physics.optics
On-chip radially and azimuthally polarized vortex beam generation utilizing shallow-etched gratings
柱面矢量涡旋（CVV）光束是一种具有矢量性质、携带量子化轨道角动量态的复杂光场，由于其丰富的应用而得到了广泛的研究。当前使用单独偏振和空间相位操纵来生成CVV光束的技术遭受庞大的尺寸和低可配置性。在这项工作中，我们提出并实验证明了一种方法来产生CVV光束与集成器件的基础上氮化硅微谐振腔和嵌入式顶部光栅。该器件通过简单地改变回音壁模的偏振态和波长，可以产生宽带径向和方位偏振涡旋光束。另外，我们发展了一种只需要一次刻蚀就可以制作浅刻蚀顶栅器件的方法。这种新颖的方法提供了新的能力，开发芯片上的集成器件具有极大的方便性和灵活性。
2017-11-20 physics.optics
Single-beam Zeeman slower and magneto-optical trap using a nanofabricated grating
我们展示了一个紧凑的（0.25 L）系统的激光冷却和捕获原子从加热分配器源。我们的系统使用一个纳米制造的衍射光栅，以产生一个磁光阱（MOT），使用一个单一的输入激光束。光栅中的孔允许来自分配器的原子从芯片后面加载，增加原子与冷却光的相互作用距离。为了充分利用这一增加的距离，我们扩展了MOT的磁场梯度，以创建塞曼较慢。MOT陷阱近似$10^6$ $^7$ Li原子发射的溢出源的负载率超过$10^6$ s $^{-1}$。我们的设计是便携式的各种原子和分子物种，并可能是一个主要组成部分的小型化冷原子为基础的技术。
2019-06-18 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Fabrication Tolerant Multi-Layer Integrated Photonic Topology Optimization
针对多层集成光子器件的层间对准与共形分层制造误差，提出层受限拓扑优化及鲁棒公式，并在光栅耦合器和偏振旋转器中验证。
2024-04-10 physics.app-ph physics.optics
Wavefront distortions of a laser beam reflected from a diffraction grating with imperfect surface and groove pattern
本文建立了任意表面轮廓及非等距、非平行刻槽衍射光栅的反射波前公式，分析了表面与刻槽缺陷对单色和宽带辐射的不同影响，并给出全息光栅写入光学元件的平面度要求。
2024-10-23 physics.optics
High-Beam-Quality Meta-Grating Couplers for Large Collimated Free-Space Beams on Silicon-on-Insulator
Laboratory for Emerging Nanometrology（新兴纳米计量实验室）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国物理技术联邦研究院）
提出一种SOI超构光栅耦合器，通过空间定制的耦合强度和局部变化亚波长单元，实现直径约300μm的准直近高斯光束，测得光束质量M²≤1.10，适用于高精细谐振腔耦合和冷原子捕获等对光束质量敏感的应用。
2026-07-03 physics.optics
One-step Patterning of Sub-wavelength Plasmonic Gratings in Metal-Polymer Composites
基于双光子聚合（TPP）的2D和3D微/纳米制造已成为增材制造的有力竞争者，用于各种应用。在这篇手稿中，我们报告了一个步骤图案化的结构稳定，亚波长的2D和3D金纳米结构，使用飞秒激光，通过将单光子光引发剂仅在纯的和金属前体掺杂的聚合物。金属聚合物复合纳米结构是直接写入的原位减少金前体的光致抗蚀剂使用飞秒激光照射。光引发剂引发金前体的还原并基于双光子吸收现象诱导光致抗蚀剂的同时聚合。制备了不同金前驱体含量的衍射光栅，并通过测量其红外衍射效率进行了表征。最小线宽为390 nm，已达到5重量%的载金聚合物。系统地研究了激光功率、金属前驱体负载量等对线宽的影响。这些研究有望为探索新的材料组合铺平道路，以开发简单的制造方法，以显著低的成本和高产量制造金属复合材料功能结构。
2016-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Femtosecond laser inscription of Bragg grating waveguides in bulk diamond
采用飞秒激光在金刚石衬底上写入布拉格光栅波导。II型波导集成有朝向波导芯边缘定位的单脉冲逐点周期性激光修改。这些光子器件，在电信波段工作，允许同时进行光波导和窄带反射从第四阶光栅。这种制造技术为一系列应用开辟了先进的钻石3D光子网络的道路。
2017-09-01 physics.optics
High-angle diffraction of a Gaussian beam by the grating with embedded phase singularity
对高斯光束经沟槽分叉光栅衍射产生的涡旋光束的空间特性进行了理论和数值分析。与以前的工作相比，不再需要小角衍射条件，衍射光束可以强烈变形。这导致强度轮廓旋转和高阶OV分解成一组次级单电荷OV。定量地研究了这些效应，并与拉盖尔-高斯光束经过柱面伸缩变换后的类似特性进行了比较。与后一种情况相反，次级OV不在射束截面内的单个直线上，并且由相同射束承载的各个次级OV的形态参数通常是不同的。规定了次级OV相对于束横向尺寸的最大相对分离的条件。所得结果可用于实际产生具有预定特性的OV光束和OV阵列。
2009-07-15 physics.optics
Fresnel and Fraunhofer diffraction of a laser Gaussian beam by fork-shaped gratings
推导了高斯光束经菲涅耳衍射后，从束腰外入射到电荷为任意整数p的叉形光栅上的涡旋光束和经叉形光栅夫琅禾费衍射后的涡旋光斑的表达式。定义了光栅的通用透射函数，并将其专门用于振幅全息图、二元振幅光栅及其相位版本的情况。光学涡旋光束，或带有电荷mp和-mp的相位奇异性载体，是较高的负和正衍射级光束。其振幅的径向部分可用mp阶Gauss-doughnut函数与一个Kummer函数的乘积或一阶Gauss-doughnut函数与两个阶数与奇异电荷值不匹配的修正Bessel函数的差来描述。本文讨论了会聚透镜焦平面内近场和远场的振幅和光强分布，以及当光栅电荷p=0，即光栅由分叉变为直线时，结果的特殊性。文中还讨论了涡半径的解析表达式。
2008-06-26 physics.class-ph physics.optics
Sangac interferometer on the holographic bragg grating
Sagnac环形干涉仪是一种零光程差环形干涉仪，它对入射光进行衍射分束。作为分束器，使用透射全息布拉格光栅。该干涉仪正常工作的条件下实现的光束副本的强度相等和可调的相移之间的两个干涉仪的肩膀。全息光栅满足这些条件，它在中心布拉格波长上提供180 °的相移。改进后的干涉仪的实验验证了预期的结果。
2015-09-08 physics.optics
Continuous Phase Modulation Technology Based on Grating Period Interval for High Grating Coupling Efficiency and Precise Wavelength Control
本文提出一种基于光栅周期内等差递增相移的连续相位调制技术，在保持高耦合效率的同时实现等通道间隔和更稳定的激射波长，提升了对制造误差的容忍度。
2024-10-01 physics.optics
Theoretical Analysis of the Coherence Properties of a Grating
本文理论分析X射线经VLS光栅后焦平面的空间相干性，揭示带宽导致的空间-频率耦合效应，并推导部分相干高斯Schell模型及狭缝单色仪条件下的相干度表达式。
2024-09-06 physics.optics
Optical spatial differentiation with suspended subwavelength gratings
我们演示了一阶和二阶空间微分的光束横向轮廓使用薄悬浮亚波长光栅。利用电子束光刻和等离子体刻蚀技术在200 nm厚的氮化硅薄膜上制作了高反射率的一维光栅。这些光栅的光学传输，设计用于与TM或TE偏振光照明，实验测量正常和斜入射下，发现是在良好的协议与预测的分析耦合模模型，以及严格耦合波分析数值模拟。高质量的一阶和二阶空间微分的高斯光束在传输中观察到斜入射和垂直入射，分别。这种易于制造、无损耗和无损耗的光学部件对于光束成形和光学信息处理和计算可能是有吸引力的。
2020-08-25 physics.optics
In-house beam-splitting pulse compressor with compensated spatiotemporal coupling for high-energy petawatt lasers
实现千焦级高能拍瓦（PW）到百拍瓦（100 PW）脉宽为ps到fs的激光器的最大瓶颈之一是压缩器中需要大到米级的光栅，以避免激光对光栅的损伤。然而，这种高质量的米级光栅目前还很难制造。在这里，我们提出了一种新的内部分束压缩器的基础上的属性，即光栅的损伤阈值依赖于脉冲宽度。新方案由于分束光束共用前两个平行光栅，在提高稳定性的同时，节省了昂贵的光栅，并简化了压缩器的尺寸。此外，基于玻璃板的透射波前比大光栅的衍射波前能更好、更精确地控制这一事实，提出了设计透射波前的玻璃板来补偿由第二、第三光栅和其他内部光学器件（如分束器）引入的波前畸变。这种方法简单、经济，可以补偿压缩器内的时空畸变，从而提高压缩器外变形镜由于角啁啾而无法补偿的焦强。与多光束拼接孔径组合方案相结合，新的压缩器提供了一种新的方案，以实现高能量PW-100 PW激光器，甚至艾瓦激光器相对较小的光栅在未来。
2020-05-26 physics.optics
A Directly-Written Monolithic Waveguide-Laser Incorporating a DFB Waveguide-Bragg Grating
报道了第一台C波段直写单片波导激光器的研制和性能。波导激光器装置在掺铒和镱的磷酸盐玻璃基质中产生，并且由包括分布反馈布拉格光栅结构的光波导组成。飞秒激光直写技术被用来创建波导和波导布拉格光栅同时在一个单一的加工步骤。波导激光器在约980 nm处被光泵浦，并在1537 nm处被激射，带宽小于4 pm。
2008-02-08 physics.optics
Ion beam synthesis of nanothermochromic diffraction gratings with giant switching contrast at telecom wavelengths
采用离子束择位注入法在$\mathrm{SiO_2}$基体中制备了基于$\mathrm{VO_2}$金属-绝缘体转变的纳米热致变色衍射光栅。光栅被定义为（i）直接通过空间选择性离子束合成或（ii）通过离子束诱导的缺陷的相变的位置选择性失活。在波长为1550 nm处观察到衍射光强度的最强增加，对于选择性去激活光栅超过20倍。观察到的明显的热滞后延伸到接近室温，使该系统非常适合于光存储器应用。
2012-10-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Grating design methodology for tailored free-space beam-forming
本文提出一种无需数值优化的光栅耦合器自由空间波束成形设计方法，可在紫外与可见光波段实现衍射极限聚焦及高阶高斯光束，并兼顾精度、轮廓与波长灵活性。
2023-06-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Structure of optical vortices produced by holographic gratings with "fork" geometry: Kummer beams
具有拓扑缺陷（一个或多个条纹的分支）的全息光栅被广泛用于产生具有光学涡旋（OV）的光束。本文分析了以条纹分叉点为中心的高斯光束照射二元计算全息图产生的OV光束。通常，这样的光束被认为是傍轴波动方程的标准解的类似物-拉盖尔-高斯（LG）模式代表OV的经典示例。然而，强度分布和空间演化的整个过程显示出与LG原型的重要差异。在整数拓扑电荷的情况下，所产生的OV光束可以由特殊的库默函数描述，其允许将这些光束称为“库默光束”。对Kummer梁的性质进行了数值和解析研究。与相应的LG模式的主要区别是在光束外围的强度衰减慢得多，光束发散度高得多;库默尔和LG光束之间的差异随着OV拓扑电荷的增加而增加。
2009-06-15 physics.optics
Multi-mode microcavity frequency engineering through a shifted grating in a photonic crystal ring
本文提出移位光栅多模分裂（SGMMS）方法，利用单周期光栅空间移位导致的旋转不对称性同时分裂多个相邻腔模，以低制造复杂度实现多频工程，并在正常色散器件中支持宽泵浦波长范围的 OPO。
2023-11-07 physics.optics
Back-reflecting interferometeric sensor based on grating coupler on a planar waveguide
提出了一种基于平面光波导上单个衍射光栅的单端口传感器。与以前报道的器件不同，这里的光栅不仅用作I/O耦合器，而且还提供了一个内置的参考光束，该参考光束基本上不受传感过程的影响，如波导的有效折射率的变化所示。传感过程同时引起两种效应：耦合输出光束角度的变化和该光束累积的相位的变化。这两种变化都可以通过它们与直接由光栅反向衍射的参考光束的结合来确定。这两种效应预期具有绝望的敏感性，角度变化效应是粗糙的和干涉相位变化效应是高度敏感的。在两个不同尺度下同时感测将转化为大的感测动态范围。
2015-08-04 physics.optics
