Design of an efficient single photon source from a metallic nanorod dimer: a quasinormal mode finite-difference time-domain approach
我们描述了如何使用时域有限差分（FDTD）技术来计算金属纳米谐振器的准正规模（QNM），这对于描述和理解纳米等离子体中的光-物质相互作用是很重要的。我们使用QNM模型的增强自发发射率的偶极发射器附近的金纳米棒二聚体结构，使用新开发的QNM扩展技术。显著增强的光子发射因子约为1500，获得大输出$β$ -因子约为$60\%$。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nonlocal quasinormal modes for arbitrarily shaped three-dimensional plasmonic resonators
非局域效应已经被证明是负责各种非平凡的光学效应在小尺寸的等离子体纳米粒子，超越经典电动力学。然而，目前尚不清楚光学模式的描述是否可以应用于这种极端的限制制度。在这里，我们提出了一个强大的和直观的准正规模式描述的三维等离子体纳米谐振器的非局部光学响应。等离子体纳米谐振器的非局部流体动力学模型和广义非局部光学响应模型被用来构建一个直观的模态理论，并比较本地Drude模型响应理论。使用金纳米棒的例子，我们展示了一个有效的准正规模式图片是如何能够准确地捕捉蓝移的共振，较高的阻尼率在等离子体纳米谐振器，和修改后的等离子体准正规模式的空间分布，即使在单模水平。我们通过计算单个量子发射体的Purcell因子、电子能量损失谱空间图以及场驱动量子点的Mollow三重态谱来验证该理论的使用，其中场驱动量子点具有和不具有不同尺寸的纳米谐振器的非局域效应。我们的非局域准正规模理论提供了一个可靠和有效的技术来研究经典和量子光学问题的纳米等离子体激元。
2017-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Modeling electromagnetic resonators using quasinormal modes
我们提出了一个双正交的方法来模拟本地化的电磁谐振器的响应，使用准正规模式，这代表了自然的，耗散的本征模的系统具有复杂的频率。对于光学和纳米光子学中的许多感兴趣的问题，准正规模式构成了一个强大的建模工具，双正交方法提供了相关理论的连贯，精确和可访问的推导，使文献中存在的不同建模方法之间的说明性连接成为可能。
2019-10-01 physics.optics
Quasinormal mode approach to modelling light-emission and propagation in nanoplasmonics
我们描述了一个强大的和直观的技术，在经典和量子nanoplasmonics光物质相互作用建模。我们的方法使用一个准正规模展开的格林函数内的金属纳米谐振器的任意形状，与戴森方程，推导出的表达式的自发衰减率和远场传播从偶极振荡器外谐振器。对于单个准正规模，在准静态耦合区以外的场位置，我们给出了Purcell因子和广义有效模体积的封闭形式解。我们增加了这与发散LDOS非常接近的金属表面，这使我们能够推导出一个简单的和高度精确的表达式，电场外的金属谐振器的距离从几个纳米到无穷大的解析表达式。这种直观的形式主义提供了一个巨大的简化全数值计算，并解决了几个悬而未决的问题，在准正规模理论。
2014-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quasinormal mode quantization of bound and propagating photons in complex lightguiding nanostructures for integrated devices
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
本文提出了一种用于复杂光引导纳米结构中束缚光子和传播光子的准正常模式量化的通用边界条件和量化方案，用于集成光子量子设备。
2026-05-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Three-dimensional integral equation approach to light scattering, extinction cross sections, local density of states and quasinormal modes
我们提出了一个数值形式求解李普曼-施温格方程的电场在三维空间。的形式主义可以适用于不同形状的散射体，并嵌入在不同的背景介质中，我们开发的具体情况下，在均匀的背景介质中的球形散射体详细。此外，我们还展示了几个物理上重要的量可以很容易地计算的形式主义。这些量包括消光截面、总格林张量、投影局域态密度和Purcell因子以及泄漏谐振腔的准正规模与相关的谐振频率和品质因数。我们证明了由两个银纳米粒子组成的众所周知的等离子体二聚体的计算，从而说明了先进的纳米光子器件建模中使用的形式主义的多功能性。
2013-05-22 physics.optics
Calculation, normalization and perturbation of quasinormal modes in coupled cavity-waveguide systems
我们展示了如何使用一个非局部边界条件，这是兼容的标准频域方法，数值计算耦合到波导的光学腔中的准正规模。此外，我们扩展了准正规模范数的定义，通过使用发散级数的理论，提供了一个框架，在这种耦合腔波导系统中的光学现象的建模。作为一个例子，我们应用该框架研究了耦合到缺陷波导的光子晶体腔的谐振频率和Q值的微扰变化。
2014-08-04 physics.optics
Quasinormal Coupled Mode Theory
耦合模理论（CMT）是一种将电磁波与散射体之间的相互作用分解为共振及其与功率传输通道耦合的强大框架。它在纳米光子学的少共振、弱耦合共振器系统中有广泛的应用，但不能应用于新兴重要的复杂散射体。我们使用准正规模式发展一个精确的，从头算广义耦合模理论麦克斯韦方程组。这种准正规耦合模理论，我们表示为“QCMT”，使一个直接的，基于模式的散射矩阵的建设，而不诉诸外部求解器或数据。我们考虑正则散射体，我们表明，CMT模型必然是高度不准确的，而QCMT表现出近乎完美的精度。
2020-10-21 physics.optics
Quasinormal-mode expansion of the scattering matrix
众所周知，光子结构的准正规模（或共振态）可以与复频率平面中系统散射矩阵的极点相关联。在这项工作中，逆问题，即，从准正规模式的知识的散射矩阵的重建，解决。我们开发了一个通用的和可扩展的准正规模式扩展的散射矩阵，只需要复杂的本征频率和远场特性的本征模式。通过将其应用于具有多个重叠电磁模式的说明性纳米光子系统来验证该理论。例子表明，我们的理论提供了一个准确的第一性原理预测的散射特性，而不需要假设特设非共振通道。
2017-04-26 physics.optics
Comment on "Normalization of quasinormal modes in leaky optical cavities and plasmonic resonators"
最近，Kristensen，Ge和Hughes比较了[Phys. Rev. A 92，053810（2015）]三种不同的方法用于开放光学系统中准正规模式的归一化，并得出结论，它们都提供了相同的结果。我们在这里表明，这一结论是不正确的，并说明，规范化的[Opt. Lett. 37，1649（2012）]对于具有有限品质因数的任何光学模式是发散的，并且对于准正规模式不满足Silver-Mueller辐射条件。
2016-02-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Physically Agnostic Quasinormal Mode Expansion in Time Dispersive Structures:from Mechanical Vibrations to Nanophotonic Resonances
本文提出一种物理无关的色散系统准正规模式展开方法，将六十年前的力学技术推广到光子学，可集成于非线性特征值计算库。
2024-10-04 physics.comp-ph physics.optics
Quasinormal mode expansion of optical far-field quantities
准简正模展开是分析纳米谐振腔中光与物质相互作用的常用方法。然而，扩大远场量，如能量通量是一个开放的问题，因为QNM发散与距离的谐振系统的增加。我们引入了一个理论来严格计算远场量的模态展开。所提出的方法是基于QNM的复本征频率。发散问题是通过使用轮廓积分与分析延续的远场量到复频率平面规避。我们通过计算纳米光子器件远场的角分辨模态能流来证明这种方法。
2020-07-30 physics.comp-ph physics.optics
Quasinormal mode theory and modelling of electron energy loss spectroscopy for plasmonic nanostructures
利用局域表面等离子体激元（LSP）理解光-物质相互作用是经典和量子等离子体激元学的基本兴趣，并具有广泛的应用。为了了解LSP的空间特性，电子能量损失谱（EELS）是一种常见的和强大的空间解析的极端局域化的领域，可以得到与金属谐振器的方法。然而，一般形状的谐振器建模EELS提出了一个重大的挑战，在计算电动力学，需要作为两个空间点和频率的函数的全光子格林函数。在这里，我们提出了一个直观的和计算简单的方法计算EELS地图的等离子体共振器使用准正规模（QNM）的扩展技术。通过分离QNM和体材料的贡献，我们给出了等离子QNM对EELS图贡献的解析公式。我们将我们的技术应用于裂环共振器、金纳米棒和纳米棒二聚体结构。该方法是准确的，直观的，并给出了直接偶极子模拟，数值求解全三维麦克斯韦方程组的数量级的改进。我们还展示了如何可以使用相同的QNM格林函数来获得从量子偶极发射器或两个能级原子的Purcell因子（和投影局部光态密度），我们演示了如何在一般的EELS光谱的光谱特征不同。
2016-03-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strong coupling regime and hybrid quasinormal modes of a single plasmonic resonator coupled to a TMDC monolayer
我们提出了一个严格的光子模式模型来描述一个单层的$\rm MoSe_2$和一个单一的金纳米粒子之间的强耦合。通过计算组合结构的三维混合准正规模式来量化强耦合的发生，从而可以准确地模拟光-物质相互作用，而无需调用通常的强耦合唯象理论。我们探索的混合准正规模式作为间隙大小和温度的函数，并发现光谱分裂的范围约为80-110毫电子伏，没有拟合参数的材料模型。我们还展示了混合模式如何表现出Fano样的共振和量化的混合模式的复杂极点，以及从嵌入的偶极子发射器的Purcell因子共振。这些影响不能用通常的启发式简正模理论来描述。
2021-06-03 physics.optics
Quantum Quasinormal Mode Theory for Dissipative Nano-Optics and Magnetodielectric Cavity Quantum Electrodynamics
School of Physics（物理学院）；CRANN Institute, Trinity College Dublin, The University of Dublin（CRANN研究所，都柏林三一学院，都柏林大学）
本文提出了一种基于宏观QED和复坐标变换的统一理论框架，实现对磁电谐振腔的准正常模式量化，为量子纳米光学实验提供了理论基础。
2025-12-19 physics.optics quant-ph
Reply to "Comment on "Normalization of quasinormal modes in leaky optical cavities and plasmonic resonators" " by E. A. Muljarov and W. Langbein
本文反驳了E. A. Muljarov和W. Langbein（arXiv：1602.07278v1）.完全基于我们原始文章中已经包含的信息（P. T。克里斯滕森，R. C. Ge和S. Hughes，Physical Review A 92，053810（2015）），我们认为批评的每一点都是完全不合理的，并指出评论作者似乎忽视了我们论证的重要部分。此外，我们还提供了额外的计算，直接显示了Sauvan等人和Muljarov等人的归一化之间的联系，这是我们最初的文章中没有提到的。
2016-05-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Resonance expansion of quadratic quantities with regularized quasinormal modes
本文提出基于Riesz投影的准正规模式展开方法，用于计算二次可观测量，并通过数值实现先进量子光源验证其可在谐振腔外提供模式展开。
2022-12-21 physics.comp-ph physics.optics
Efficient near-field to far-field transformations for quasinormal modes of optical cavities and plasmonic resonators
我们描述了一个有效的近场到远场的光学准正规模式，这是开放腔和等离子体谐振器的耗散模式与复杂的本征频率的转换。作为理论的应用，我们展示了如何计算谐振腔外的储层模式（或正则化准正规模式），这在经典和量子光学中都是必不可少的。我们随后演示了如何有效地计算量子化准正规模式理论中所需的量子光学参数[Franke等人，物理修订信函122，213901（2019）]。为了确认我们的技术的准确性，我们直接比较与戴森方程的方法，目前在文献中使用的（在政权，这是可能的），并证明了几个数量级的改进计算运行时间。我们还介绍了一个有效的极点近似计算的量化准正规模式参数，因为它们需要在一个频率范围内的积分。使用这种方法，我们展示了如何计算正则化的准正规模式和量子光学参数的完整的三维金属二聚体在一分钟内在一个标准的台式计算机上。我们的技术是通过研究金属二聚体和混合结构的准正规模式的光子晶体梁顶部的金二聚体。在后一个例子中，我们展示了如何计算描述明显的Fano共振的量子光学参数，使用Dyson方程方法实际上无法解决的结构几何形状。所有的自发发射率的计算证实与麦克斯韦方程组中的全偶极子计算，并被证明是在良好的协议。
2019-12-17 physics.comp-ph physics.optics physics.plasm-ph
Quasinormal mode solvers for resonators with dispersive materials
光学谐振腔在现代光子学中有着广泛的应用。它们的光谱响应和时间动力学基本上是由它们的自然共振驱动的，即所谓的具有复频率的准正规模式（QNM）。对于由色散材料制成的光学谐振腔，QNM计算需要求解非线性本征值问题。这引起了一个在文献中几乎没有记载的困难。我们回顾了我们最近为实现高效且准确的QNM求解器所做的努力，以计算和规范化由高度分散材料制成的微米和纳米谐振器的QNM。我们基准的三种几何形状，一个二维的等离子体晶体，一个二维的金属光栅，和一个三维的纳米贴片天线的金属基板上的几种方法，在角度来阐述标准的计算谐振模式。
2018-11-28 physics.comp-ph physics.optics
Quasinormal mode as a foundational framework for all electromagnetic Fano resonances
ITMO University（ITMO大学）；Ioffe Institute（约费研究所）；Université de Bordeaux（波尔多大学）；Institut d’Optique Graduate School（高等光学研究院）；CNRS（法国国家科学研究中心）
本文提出利用准正常模式的Maxwell方法，推导出费诺参数的解析公式，为电磁系统中谱线形状的优化提供新途径。
2024-12-15 physics.optics
Quasinormal Modes of Optical Solitons
本文首次研究光学孤子的准正规模式，推导孤子微扰方程并给出光纤孤子QNMs的精确解析解，发现孤子可作为稳健的黑洞模拟器研究光环现象，并连接光纤技术与黑洞物理问题。
2024-01-16 gr-qc nlin.PS physics.optics
Non-Hermitian Interaction between Light and Photonic Time Crystal Beyond the Floquet Quasinormal Mode Approximation
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院介观物理国家重点实验室及纳米光电子前沿科学中心）
研究光与光子时间晶体的非厄米相互作用，通过相对相位补偿失谐抑制弗洛凯模式，发现传统方法无法再现该光学响应，揭示有效模式耦合，还通过例外点研究相变并解释抑制动力学，展现光子时间晶体在时间调制纳米光子学中的潜力。
2026-07-17 physics.optics
Green's function expansion for multiple coupled optical resonators with finite retardation using quasinormal modes
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Queen’s University（女王大学）
本文提出一种高效计算多腔系统电磁格林函数的方法，基于准正常模和有限迭代步骤，适用于任意形状和损耗的开放腔体，适用于双极子耦合系统。
2026-02-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Quantization of optical quasinormal modes for spatially separated cavity systems with finite retardation
本文提出基于准正规模式的多腔量子化方案，通过定义定量判据判断独立或联合量子化的适用性，并以介电平板和金属纳米棒二聚体验证，实现用单腔参数高效处理多腔耦合现象。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quasinormal mode theory of elastic Purcell factors and Fano resonances of optomechanical beams
我们介绍了一个准正规模理论的机械光机械谐振器的开放腔模式，并证明了使用广义（复杂）的有效模式体积和相位的准正规模的重要性。我们首先概括和固定的正常模式理论的弹性Purcell因子，然后显示一个引人注目的例子耦合quasinormal模式产生一个明显的Fano共振。我们的理论是例证和确认的全三维计算光机械梁，但一般的调查结果适用于广泛的机械腔模式。这种准正规的机械模式的形式主义，当也耦合到一个准正规理论的光学腔，提供了一个统一的框架，用于描述广泛的光学机械结构中的耗散是一个固有的谐振器模式的一部分。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantization of quasinormal modes for open cavities and plasmonic cavity-QED
我们引入了基于准正规模的第二量子化方案，准正规模是具有复本征频率的泄漏光学腔和等离子体共振器的耗散模。该理论使任意三维耗散共振器的多等离子体/光子Fock态的建设，并给出了一个坚实的理解的限制现象耗散Jaynes-Cummings模型。在一般情况下，我们展示了不同的准正规模式如何通过非对角模式耦合干涉，并演示了这些结果如何影响腔修改的自发发射。为了说明理论的实际应用，我们使用金纳米棒二聚体和混合电介质-金属腔结构的例子。
2019-03-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Hyperbolic Metamaterial Nano-Resonators Make Poor Single Photon Sources
本文利用准正规模方法研究了双曲型超材料纳米谐振器耦合量子偶极子辐射源的光学性质。我们表明，耦合到超材料纳米谐振器可以导致显着的Purcell增强，这是近一个数量级大于等离子体共振器具有可比的几何形状。然而，相关联的单光子输出$β$ -因子极低（大约10 $\%$），远小于可比尺寸的金属谐振器的那些（70 $\%$）。使用准正规模式展开的光子格林函数，我们描述了如何低的$β$ -因素是由于增加欧姆淬灭所产生的红移共振，较大的品质因数，和较强的限制光内的金属。与目前的智慧相反，这些结果表明双曲超材料纳米结构对于单光子源来说是糟糕的选择。
2017-02-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Hyperboloidal Method for Quasinormal Modes of Non-Relativistic Operators
本文将紧致化超boloidal方法从相对论领域推广到非相对论领域，用于计算薛定谔方程的准正规模式和束缚态问题，并展望其在黑洞光谱学中的应用。
2024-09-04 gr-qc physics.comp-ph physics.optics
Quasi Normal Modes in Dispersive Photonic Time-Crystals
University of Exeter（埃克塞特大学）
引入 Floquet 准正常模式描述光子时间晶体的瞬态响应，发现其具有例外点和相位自发锁定等非微扰特性，并揭示了大型腔趋近体波数带隙最大增益的极限行为。
2025-10-14 physics.optics
A general framework for knowledge integration in machine learning for electromagnetic scattering using quasinormal modes
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本文提出基于准正常模展开的电磁散射物理信息神经网络框架，通过约束神经网络模型以提高数据效率和可靠性，适用于光子晶体膜和全介质自由形超材料。
2026-04-13 physics.comp-ph physics.optics
Theory and numerical modeling of photonic resonances: Quasinormal Modal Expansion -- Applications in Electromagnetics
电磁学中的模式展开的思想源于对电磁谐振器的研究，而电磁谐振器在纳米光子学的发展中起着至关重要的作用。所有的电磁谐振器都有一个共同的特性：它们具有一组离散的特殊频率，这些频率在散射光谱中显示为峰值，称为谐振模式。这些谐振模式很快被认为决定了电磁谐振器和光之间的相互作用。这导致了一个假设，即谐振器的光学响应是系统中每个物理谐振状态的激发的合成：在外部脉冲的激发下，这些谐振模式最初被加载，然后释放它们的能量，这有助于谐振器的总光学响应。这些具有复频率的谐振模式在文献中被称为准简正模式（QNM）。在数学上，这些QNM对应于无源麦克斯韦方程组的本征值问题的解决方案。在谐振器的光学结构是无界的并且介质是色散的（并且可能是各向异性的和非互易的）的情况下，这需要解决非线性（在频率上）和非厄米特本征值问题。因此，整个问题归结为电磁麦克斯韦算符的谱理论的研究。因此，模态展开形式主义最近在光子学中受到了很多关注，因为它们能够在所考虑的系统的自然共振态基础上模拟物理特性，从而对数值结果进行透明的解释。这份手稿的目的是扩大QNM展开形式主义的研究，特别是，和非线性谱理论，一般。同时，给出了几个数值模拟的例子，说明模态展开法在计算中的应用。
2020-10-26 physics.optics
Plasmonic nanocavity modes: From near-field to far-field radiation
在过去的十年中，纳米技术的进步导致了等离子体纳米腔的发展，其促进了环境条件下的光-物质强耦合。最强大的例子是纳米粒子上镜（NPoM）的结构，其几何形状控制亚纳米精度。此类纳米腔中激发的等离子体激元对纳米腔的确切形态极其敏感，从而产生意想不到的光学行为。到目前为止，大多数关于这种纳米腔的理论和实验研究都仅仅基于它们的散射和吸收特性。然而，这些方法不提供NPoM的完整光学描述。在这里，NPoM被视为一个开放的非保守系统，支持一组光子准正规模式（QNM）。通过研究纳米腔的形态学相关的光学性质，我们提出了一个简单而全面的命名法的基础上球谐函数和报告光谱重叠的明亮和黑暗的纳米间隙本征模。近场和远场光学性质的NPoMs进行了探索，揭示了复杂的多模式相互作用。
2019-10-05 physics.optics
Quasinormal mode analysis of chiral power flow from linearly polarized dipole emitters coupled to index-modulated microring resonators close to an exceptional point
手性发射可以从纳米光子结构中的圆偏振偶极发射器实现，该纳米光子结构具有特殊的偏振特性，例如偏振奇点，即具有右或左圆偏振（C点）。最近，Chen等人[Nature Physics 16，571（2020）]证明了来自线性极化（LP）偶极发射器的手征辐射的令人惊讶的结果，并认为这种效应是由与非厄米特系统的底层本征模的去耦引起的，工作在一个特殊点（EP）。在这里，我们提出了一个准正规模式（QNM）的方法来模拟一个类似的指数调制环形谐振器附近的EP工作，并显示出相同的不寻常的手征功率流从LP发射器的属性，直接与实验结果一致。我们解释这些结果定量没有调用一个失踪的维度（约旦矢量）和腔本征模去耦的解释，因为正确的本征模是QNM解释的手征发射，只使用两个腔模式。通过将LP发射器与环形谐振器的主导两个QNM耦合，我们展示了手征发射如何取决于发射器的位置和取向，这也通过QNM理论和完全数值偶极解之间的功率流的极好的一致性来验证。我们还展示了如何正常模式的解决方案将无法捕获正确的手征，因为它不考虑基本QNM阶段。此外，我们还演示了如何实现频率相关的手征发射，以及如何在折射率调制中用增益材料代替有损耗材料来反转手征。
2021-12-03 physics.optics
Multimode non-Hermitian framework for third harmonic generation in nonlinear photonic systems comprising 2D materials
现代纳米光子学中的共振结构是非厄米（泄漏和损耗）的，并且支持准正规模式。此外，当代腔通常包括2D材料，以利用和共振地增强其非线性特性或提供可调谐性。这种材料由于其无限薄的性质和强分散性而进一步增加了建模的复杂性。在这里，提出了一种有效地分析纳米颗粒和超颖表面中的三次谐波产生（THG）的形式。它是基于数值计算的准正规模式的纳米结构，它是一般的，并没有作出任何事先假设的数量涉及的转换过程中的共振，在传统的耦合模理论的方法在文献中。该框架的能力展示通过两个选定的例子：一个单一的散射体和一个周期性的超颖表面纳入石墨烯的高三阶非线性。在这两种情况下，获得了良好的协议与全波非线性模拟。拟议的框架可能构成一个宝贵的工具，获得物理洞察纳米光学结构中的频率产生过程，并提供指导方针，实现大幅提高THG效率。
2022-10-24 physics.comp-ph physics.optics
Black hole optical analogue: photon sphere microlasers
该研究用二维非欧几里得光学曲面模拟四维黑洞度规，解析计算并实验证明光学准正规模式被限制在光子球周围，并通过3D打印微腔实现光子球激光发射，为桌面模拟天体物理现象开辟新途径。
2025-07-02 physics.optics
Quasinormal-mode analysis of grating spectra at fixed incidence angles
光栅光谱表现出散射光的急剧变化，称为光栅异常。后者是由于共振，几十年来吸引了光学和物理专家，现在在许多应用中使用。我们提出了一个全面的光栅异常理论，并开发了一种形式主义，以扩大由金属或电介质光栅散射到其自然共振的基础上，从而使重建光栅光谱测量固定照明角度作为一个总和在每个单独的谐振贡献与封闭形式的表达式。这提供了对光谱特性的物理见解，并直接访问谐振，以设计光栅的光谱响应及其对微小扰动的灵敏度。
2019-06-14 physics.comp-ph physics.optics
Self-referenced, drift-tolerant dipole-resolved population inversion using degeneracy-lifted dual quasinormal modes
Laboratory of Integrated Opto-Mechanics and Electronics, School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学光电信息与计算机工程学院集成光机电电子实验室）
通过双通道自参考方案，利用退化提升的双准正常模实现抗漂移的双极子解析人口倒置，无需外部绝对校准。
2026-02-19 cond-mat.quant-gas physics.optics
Emerging Optics from Structured Nanoscale Optical Cavities
本文综述结构化纳米光学腔的近场、集体耦合及光与物质相互作用调控，总结纳米激光性能及其在量子工程、拓扑光子学与集成光子系统中的应用。
2023-07-24 physics.optics
Optical anapoles in nanophotonics and meta-optics
亚波长光子结构支持的电磁模式干涉是超光学中支持光的亚波长控制的关键概念之一。它推动了全介电米氏共振纳米光子学的整个领域，并在低损耗纳米级光学天线、超表面和元器件方面有许多应用。具体来说，电和环形偶极矩的干涉导致一个非常奇特的，低辐射的光学状态与光学anapole的概念。在这里，我们揭示了物理的多模干涉和多极相互作用的纳米结构与一个有趣的例子的光学anapole。我们回顾了最近出现的领域anapole电动力学阐明其相关性多极纳米光子学，包括直接的实验观察，表现在非线性光学，并迅速扩大应用在纳米天线，有源光子学，和超材料。
2018-10-05 physics.optics
Spin- and orbital-angular-momentum nonlinear optical selectivity of single-mode nanolasers
光的选择性控制对于具有许多应用的光学科学和技术是必不可少的。已经开发了纳米光子波导和集成耦合器，以根据光束的多个自由度来实现光束的选择性耦合和空间控制。然而，先前的耦合器件保持无源，对入射光的功率具有固有的线性响应，限制了它们的最大光学选择性。在这里，我们通过基于光的自旋和轨道角动量选择性激发单个单模纳米激光来展示非线性光学选择性。我们设计的纳米激光电路由等离子体超表面和单独的钙钛矿纳米线组成，使角动量独特的等离子体场的亚波长聚焦和纳米线中单个横向激光模式的进一步选择性激发成为可能。具有非线性光发射增加的光学选择纳米激光大大增强了超颖表面提供的基线光学选择性，从约0.4提高到接近1。我们所展示的非线性光学选择性可能在全光逻辑门和纳米线网络、超快光开关、纳米光子探测器以及片上光学和量子信息处理中找到重要应用。
2023-03-03 physics.optics
Optical Trapping and Control of a Dielectric Nanowire by a Nanoaperture
我们证明了金属薄膜中的单个亚波长纳米孔可以用于实现单个电介质纳米线的动态光捕获和控制。纳米孔可以捕获纳米线，当被线偏振入射场照射时控制其取向，并且当被圆偏振入射场照射时也旋转纳米线。与其他设计相比，这种方法具有低功率驱动场的优点，导致低加热和光损伤。
2015-10-03 physics.optics
Deterministic spatio-temporal control of nano-optical fields in optical antennas and nano transmission lines
我们表明，脉冲整形技术可以应用于定制的超快时间响应的强烈限制和增强的光学近场的谐振光学天线（ROA）的馈电间隙。使用有限差分时域（FDTD）模拟，然后进行傅里叶变换，我们得到的纳米结构在频域中的脉冲响应，这允许获得其时间响应任何任意脉冲形状。我们应用该方法来实现确定性的最佳时间场压缩ROA的对称性降低，并在两线传输线连接到一个对称的偶极天线。这里所描述的方法将是重要的实验，涉及相干控制场的传播在纳米光子结构和光诱导过程中的纳米尺度的体积。
2008-07-30 physics.optics
Near-Field Optical control of Doughnut-Shaped Nanostructures
局部近场光激发的应用可用于通过改变照射时间来逐步控制单个甜甜圈形状的偶氮聚合物纳米物体的重塑，从而证明其作为功能性纳米物体的有前途的性能。提供光致重塑的可能性开辟了一条道路的光学性质，光致重塑效率和纳米反应器或纳米谐振器的行为在纳米尺度上的尺寸依赖的标度律的基础研究。作为一个例子，纳米物体用于在超级球中自组装聚苯乙烯纳米球。
2014-09-13 physics.optics
Laser nanotraps and nanotweezers for cold atoms: 3D gradient dipole force trap in the vicinity of Scanning Near-field Optical Microscope tip
利用扫描近场光学显微镜针尖光学近场的双偶极子模型，即。e.考虑到磁偶极子和电偶极子的贡献，我们提出并分析了一种新型的三维光学纳米陷阱，发现了电偶极子和磁偶极子之间的某些关系。电场在针尖附近的真空中达到最小值，因此这种阱非常适合于对冷原子的操纵。
2005-06-13 physics.optics
Electron spill-out effect on third-order optical nonlinearity of metallic nanostructure
在过去的三十年里，使用金属纳米结构的等离子体已经成为纳米光子学研究的核心。近年来，它的研究对象已扩展到非线性光学现象。在非线性状态下，量子力学效应，如纳米结构表面上的电子溢出，显着影响光学响应。量子流体动力学理论（QHT）是一个很有前途的基础上分析的非线性光学响应，包括量子力学效应。在这里，QHT被应用于计算球形金属纳米结构的三阶光学非线性。结果表明，如何电子溢出强烈影响等离子体共振和三阶光学非线性。
2022-04-27 physics.optics
Magnetic field concentration with coaxial silicon nanocylinders in optical spectral range
从理论上研究了在共振光响应条件下纳米硅颗粒内部磁能积累的可能性。采用全波数值方法计算了硅纳米柱内的磁场分布。它表明，这种系统可以用于控制和操纵的光学磁场提供其增强高达26倍的条件下的光共振。所得结果可用于实现纳米天线和纳米激光器，其中磁光跃迁起着重要作用。
2016-11-29 physics.optics
3D manipulation with scanning near field optical nanotweezers
纳米技术的最新进展促使人们需要工具来准确和非侵入性地操纵单个纳米物体。在可能的策略中，已经预见到光学力可以为研究人员提供能够捕获样本并在3D中移动它的纳米光学镊子。然而在实践中，所涉及的弱光学力和光热问题的结合迄今为止阻止了它们的实验实现。在这里，我们展示了第一个3D光学操纵单个50 nm的电介质对象与近场纳米镊子。纳米光学陷阱是通过在锥形金属涂层光纤的末端设计蝴蝶结等离子体孔径来构建的。捕获操作和监测都是通过光纤进行的，这使得这些纳米镊子完全自主并且没有笨重的光学元件。所实现的捕获性能允许被捕获的样品在几分钟内以非常低的阱内强度移动数十微米。这种新颖的非侵入性方法被预见到通过提供对包括热敏生物标本在内的纳米尺寸物体的前所未有的控制水平来打开纳米科学的新视野。
2014-01-09 physics.optics
Tunable optical bistability and tristability of nonlinear graphene-wrapped dielectric nanoparticles
基于自洽平均场近似下的全波散射理论，研究了石墨烯包裹的介电纳米粒子的光学多稳态特性。我们证明了石墨烯包裹的纳米颗粒的光学双稳性（OB）存在于近场和远场光谱，并显示出光学多稳性所产生的入射外场的高阶项的贡献。此外，光学稳定区和开关阈值都可以通过改变费米能级或纳米颗粒的尺寸来调节。我们的研究结果为石墨烯包裹的介电纳米颗粒在多态光开关、光存储器和相关的光电子器件中的应用提供了可能。
2017-01-04 physics.optics
On the theory of coupled modes in optical cavity-waveguide structures
光在耦合到波导的光腔系统中的传播可以方便地用称为（时间）耦合模理论（CMT）的一般速率方程模型来描述。我们提出了一种替代的推导CMT的光腔波导结构，这明确依赖于治疗的腔模式作为准正规模式的属性是明显不同的模式在波导中。这两个家庭的模式耦合通过场等效原理提供一个物理上有吸引力的，但令人惊讶的准确描述光在耦合系统中的传播。理论的实际应用说明使用示例计算在一个和两个维度。
2017-01-11 physics.optics
Non-destructive profilometry of optical nanofibres
单模纳米光纤是广泛应用和新兴技术的核心组成部分。在过去十年中，对它们的制造进行了广泛的研究，但最终亚微米产品的成像仅限于破坏性或低精度技术。在这里，我们展示了一种基于光散射的扫描方法，该方法使用探针纳米纤维来局部散射样品纳米纤维的倏逝场。该方法不会损坏样品纳米纤维，并且仅使用与标准纤维拉拔器设置相同的设备就可以容易地实现。我们展示了亚纳米径向分辨率在视频速率（0.7纳米，10毫秒）的单模纳米纤维，允许一个完整的高精度的配置文件，以获得在几分钟内的制造。因此，该方法能够对光学纳米纤维进行非破坏性，快速和精确的表征，其应用范围从光学传感器和冷原子陷阱到非线性光学。
2016-10-06 physics.optics
Temperature Measurement in Plasmonic Nanoapertures used for Optical Trapping
等离子体纳米孔径产生强场梯度，使得能够有效地光学捕获纳米物体。然而，由于用于捕获的红外激光也被部分吸收到金属中导致焦耳加热，等离子体纳米光镊面临局部温度升高的问题。在这里，我们开发了三个独立的方法，分子荧光的基础上，量化的温度增加引起的1064 nm的捕获光束集中在单和双纳米孔铣削在金膜。我们表明，在纳米孔中的温度可以增加10°C，即使在中等强度的2 mW/ $μ$ m $^2$用于纳米光学捕获。发现温度增益在很大程度上取决于金属层的欧姆损耗，而与孔径尺寸、双纳米孔间隙或激光偏振无关。其中开发的技术可以很容易地扩展到其他结构，以提高我们对纳米光镊的理解，并探索纳米孔中的热控制化学反应。
2019-06-05 physics.optics
Magnetoplasmonics in nanocavities: Dark plasmons enhance magneto-optics beyond the intrinsic limit of magnetoplasmonic nanoantennas
增强磁光效应对于基于光的非互易传播的关键光子器件的尺寸减小以及实现有源纳米光子学至关重要。我们公开了一种迄今为止尚未探索的方法，利用暗等离子体产生前所未有的磁光活动放大。我们设计并制作了支持多极暗模的非同心磁等离子体圆盘/等离子体环谐振腔纳米腔。该设计的破缺几何对称性使得能够与自由空间光耦合，并且使环形纳米谐振器的暗模式与磁等离子体盘的偶极局部等离子体共振杂交。这种杂交产生多极共振，其相对于通过裸磁等离子体纳米天线中的局部等离子体可实现的最大增强将纳米腔的磁光响应放大约1个数量级。这种大的放大是由于纳米腔的独特的和增强的电动力学响应，产生由低辐射多极共振驱动的强烈的磁激活辐射磁光偶极子。所提出的概念是通用的，因此，我们的研究结果开辟了一条新的道路，可以振兴磁等离子体的研究和应用，主动纳米光子学和平面光学。
2019-03-20 physics.optics
Plasmonic Optical Tweezers based on Nanostructures: fundamentals, advances and prospects
金属纳米结构在亚波长尺度上限制光的能力使纳米技术领域有了新的前景和机会。利用这一独特的优势，纳米光学捕获技术已被开发出来，以应对从生物学到量子光学等广泛领域的新挑战。本文从基础理论出发，综述了近场光学操纵技术在金属纳米结构上的研究进展，重点介绍了近场光学操纵技术在分子技术中的一些最有前途的进展，如对生物单分子的精确控制。我们还提供了一个概述纳米操纵技术的未来可能的研究方向。
2019-07-25 physics.optics
