Temporal quadratic solitons and their interaction with dispersive waves in Lithium Niobate nano-waveguides
本文提出了一个二次非线性波导中孤子传输的模型。孤子存在于这样的波导的标准开发和两个例子纳米波导结构模拟的概念证明。二次孤子和色散波之间的相互作用进行了分析，给出密切匹配的孤子传播模拟的预测。例子中的结构被发现支持五个不同的制度的孤子和准孤子的存在。已经模拟了这些示例波导中的脉冲传播，证实了在实验可获得的功率下产生孤子的可能性。模拟了多孤子的产生、切伦科夫辐射以及基波和二次谐波色散符号相反的准孤子。
2019-08-01 physics.optics
Tailored optical potentials for Cs atoms above waveguides with focusing dielectric nano-antenna
利用全电介质纳米天线调谐近场提供了一种很有前途的捕获原子的方法，它可以实现强的单原子/光子耦合。在这里，我们报告的光学捕获的概念，其中硅纳米天线产生的芯片级配置的原子的捕获潜力的模拟结果。使用反向传播的入射场，双色失谐的原子铯D-线，我们数值研究纳米天线的几何形状上的光学势的依赖性。我们调整近场的潜在景观，通过调整使用环形纳米天线，配置，使超冷Cs原子的捕获的波导的倏逝场。
2020-05-03 physics.optics
Graphene nano-ribbon waveguides
石墨烯作为一种单原子厚度的红外超材料平台，在光学科学与工程中发挥着重要的作用。在这里，我们研究了一些基于石墨烯纳米带的等离子体波导的独特性质。研究发现，有限宽度的石墨烯带导致耦合边缘模的出现。在30 THz的固定频率下识别单个独立石墨烯带的单模区域。提出了一种由石墨烯层、二氧化硅缓冲层和硅衬底组成的低损耗波导结构，以降低传播损耗并获得高品质因数，用于未来的波导器件集成。此外，两个耦合带配置，即侧-侧耦合和顶-底耦合，进行了研究。作为器件实例，设计了一个超小尺寸的纳米环形腔。
2013-05-28 physics.optics
Nano plasmon polariton modes of a wedge cross section metal waveguide
光学等离子体激元极化激元模式被限制在两个横向尺寸，以显着小于波长的开放式波导结构的尖锐的金属楔。分析揭示了两个独特的模式对应的本地化模式的楔形点和表面模式的传播突然弯曲的接口。这些预测伴随着独特的场分布和色散特性。
2008-04-15 physics.optics
The influence of van der Waals forces on the waveguide deformation and power limit of nanoscale optomechanical systems
当两个纳米级波导靠近时，超短程力即范德华力（VWF）会迅速增大，并大于外部横向梯度力（TGF）。我们从理论上研究了在一个典型的光机械系统中的VWF对器件性能的巨大影响，包括波导的变形、静摩擦和失效机制。该装置显示出独特的光激活塑性/弹性行为和静摩擦，由于VWF。当输入光功率高于临界功率时，波导粘在衬底上，并且变形是塑性的并且不可恢复，即使总的力小于波导材料的屈服强度。这对光机器件的设计和应用具有重要的指导意义。
2014-01-03 physics.optics
Design of free-space couplers for suspended triangular nano-beam waveguides
具有三角形截面的光子波导正被研究用于诸如金刚石、玻璃和氮化镓的材料系统，这些材料系统缺乏创建常规矩形纳米光子波导的简单选择。在这些三角形波导中的光学元件的设计规则，如耦合器和光栅，没有很好地建立。在这里，我们提出了模拟的元素，旨在耦合光进出，三角形波导从垂直方向，这可以实现与当前的角度蚀刻制造技术。该器件表现出耦合效率接近\unit{50}{\%}的光从高数值孔径物镜聚焦。这种耦合器的实现将使得能够快速和有效地测试紧密间隔的集成电路部件。
2022-07-13 physics.optics
Generation of ultra broadband coherent supercontinuum in tapered and dispersion managed silicon nanophotonic waveguides
研究了用于产生最佳超宽带超连续谱（SC）的锥形和色散管理（DM）硅纳米光子波导。DM波导是示出纵向依赖的群速度色散的结构，其由波导宽度随传播距离的变化引起。为了生成最优的SC，遗传算法已被用来找到最好的分散图。对于2 $μ$ m、200 fs和6.4 pJ输入脉冲，这允许分别对于锥形波导和DM波导在-20 dB水平下产生跨越从1300 nm到2860 nm的1.14倍频程和从1200 nm到2870 nm的1.25倍频程的高度相干超连续谱。这两种结构与通常考虑的最佳固定宽度波导的比较表明，SC在更精细的DM波导中更宽和更平坦，同时通过变化的色散确保高相干性。
2017-01-20 physics.optics
Topological edge states in equidistant arrays of Lithium Niobate nano-waveguides
本研究发现薄膜铌酸锂纳米波导一维等间距阵列普遍支持拓扑边缘态，其拓扑特性由两类不同宇称导模的模内、模间耦合共同决定，利用同波导双模式设计拓扑不变量可减半系统尺寸、简化结构，并验证了两类结构中不同模式的拓扑边缘态可在宽参数范围观测。
2023-03-01 physics.optics
A transversely localized light in waveguide: the analytical solution and its potential applications
本文首次给出平行板波导中光模式的解析解，为宽带光在多种物理参数波导中的行为提供清晰物理图像，并探讨了其在纳米光学与纳米等离子体学中的应用潜力。
2016-01-02 physics.optics
Hybrid Plasmonic Waveguide Fed Broadband Nano-antenna for Nanophotonic Applications
提出一种混合等离子体波导馈电的宽带光学贴片纳米天线，仿真验证其覆盖850、1310和1550 nm窗口、带宽约86%且定向增益良好，可用于片上光通信、传感与能量收集。
2014-12-24 physics.optics
Numerical Modeling of a Teeth-shaped Nano-plasmonic Waveguide Filter
本文对金属-绝缘体-金属（MIM）波导中的齿形和多齿形等离子体滤波器进行了数值模拟。通过引入三端口波导分束器，给出了基于多光束干涉和散射矩阵的修正模型。研究了透射谱随齿宽、齿深、周期和周期数的变化规律。结果表明，这种新型结构不仅具有MIM类光栅结构的滤波功能，而且具有亚微米尺寸，便于实现超高集成度和相对容易的制作。
2009-05-19 physics.optics
Vertical optical ring resonators fully integrated with nanophotonic waveguides on silicon-on-insulator substrates
我们展示了在绝缘体上硅衬底上的硅纳米光子波导与垂直光学环形谐振器的完全集成，以实现朝向3D光子集成的重要一步。片上集成是通过将2D差分应变TiO 2纳米膜卷起到纳米光子微芯片上的3D微管腔中来实现的。集成配置允许平面内波导和垂直微管腔之间的平面外光学耦合作为紧凑且机械稳定的光学单元，这可以实现多个光子层的3D堆叠中的精细垂直光传输。在这种垂直传输方案中，基于亚波长厚壁微腔演示了通信波长光信号的谐振滤波。此外，制备了微管腔阵列，并且每个微管腔与多个波导集成，这开辟了通过单腔器件的并行和多路由以及高通量光流体感测方案的有趣前景。
2015-06-29 physics.optics
Graphene oxide for enhanced nonlinear optics in low and high index contrast waveguides and nanowires
我们证明了增强的四波混频（FWM）在掺杂氧化石墨烯（GO）层集成的二氧化硅波导。由于集成波导和具有高克尔非线性和低损耗的GO膜之间的强模式重叠，混合集成波导的四波混频效率显著提高。我们对不同的泵浦功率、波长失谐、GO涂层长度和GO层数进行了四波混频测量。我们的实验结果表明，与理论吻合良好，实现了高达9.5 dB的提高，在四波混频转换效率为1.5厘米长的波导集成2层的GO。我们从理论上表明，对于不同的波导几何形状的四波混频效率的提高~ 20 dB，可以得到在掺杂的二氧化硅波导，和超过30 dB的硅纳米线和槽波导。这证明了将GO膜引入到集成光子器件中以增强非线性光学过程的性能的有效性。
2018-11-07 physics.optics
Amplification of high harmonics in 3D semiconductor waveguides
固态器件中非线性过程的纳米级放大在纳米电子学、纳米医学或高能量转换等方面开辟了新的应用。在纳米尺度上耦合几纳焦耳激光能量的强场物理演示。我们报告的纳米结构的半导体中使用纳米级放大的中红外激光，而不是使用大型激光放大器系统的高次谐波产生的增强。场放大是通过纳米结构半导体3D波导中的光限制来实现的。高谐波纳米转换器由氧化锌纳米锥阵列组成。它们表现出较大的放大体积，比以前报道的大6个数量级，并避免在金属等离子体结构中观察到的熔化。通过在每个纳米锥的入口处耦合5-10纳焦耳的3.2 μm高重复率OPCPA激光，观察到高次谐波的放大。谐波放大（因子30）取决于激光能量输入、波长和纳米锥几何形状。
2017-09-26 physics.optics
Demonstration of second harmonic generationin gallium phosphide nano-waveguides
我们设计、制作并测试了用于二次谐波产生（SHG）的磷化镓（GaP）纳米波导。我们在光通信O波段利用低功率连续波泵浦实现了655 nm可见光范围内的二次谐波。我们的结构利用模态相位匹配，使得泵的低阶本征模与二次谐波的高阶本征模相位匹配。我们观察到相位匹配的SHG的相互作用模式的不同组合，通过改变波导的宽度和调谐泵浦的波长。所提出的结果有助于开发集成的光子平台与有效的非线性波混合过程的经典和量子应用。
2020-06-22 physics.optics
Nanostructuring Optical Waveguides by Focused Ion Beam Milling. Near-Field Characterization
由于纳米结构的广泛应用，特别是在光子晶体中观察到的光子带隙效应，纳米结构已经成为一个引人注目的课题。然而，由于对结构的规则性、形状、孔深度等的精确要求，这种结构的制造仍然是一个挑战。电子束光刻允许对尺寸参数进行良好控制，但需要1步制造工艺。在我们的工作中，我们必须结合传统的带状负载波导（Si上的SiO2/SiON/SiO2）和尺寸完全不同的纳米结构。这强加了两步工艺，其中波导和纳米结构被连续地制造。我们有不同的方法来表征这些纳米结构。FIB处理期间和之后的直接方面控制可以通过FIB和SEM成像来实现。扫描近场光学显微镜（SNOM）是目前最有效的方法来测试在这样的表面结构中的引导约束通过检测倏逝场。
2008-01-26 physics.optics
Numerical simulation studies of nano-scale Surface plasmon components: waveguides, splitters and filters
在本文中，我们从理论和数值上证明了一个二维的金属-介质-金属（MDM）波导的基础上的有限差分时域模拟的表面等离子体激元（SPPs）的传播特性。在实际应用中，我们提出了一种基于MDM结构的等离子体Y分支波导，以实现高集成度。模拟结果表明，本文提出的Y分支波导实现了大分支角（~180 °）的光分路器。我们还介绍了一个有限阵列的周期性齿结构的MDM波导的一个表面上，这是在一个类似的方式作为FBG或布拉格反射器，潜在的WDM应用的过滤器。结果表明，该结构不仅可以实现波长滤波功能，且具有92%以上的高透过率，而且与其它光栅型表面等离子体滤波器相比，该结构具有几百nm的超紧凑尺寸。MDM波导分束器和滤波器可用于实现超紧凑的光子滤波器件，以实现基于SPP的平坦金属表面的高度集成。
2009-02-09 physics.optics
Nonlinear carrier dynamics in silicon nano-waveguides
通过时间分辨泵浦探测实验分析了条形硅纳米波导中载流子复合的动力学过程，揭示了在${10^{14}}$ ~ ${10^{17}}\,$ cm $^{-3}$范围内载流子复合的复杂动力学过程.我们的研究结果表明，载流子的寿命随着复合的发展而变化，在初始阶段具有更快的衰减速率（寿命为${\sim 800}\,$ ps），而在后期阶段的寿命要慢得多（高达${\sim 300}\,$ ns）。我们还观察到实验捕获的效果，表现为衰减曲线高度依赖于初始载流子密度。我们进一步证明，在高载流子密度下工作可以导致更快的复合速率。最后，我们提出了一个理论讨论的基础上陷阱辅助复合统计应用于纳米波导。我们的研究结果可以影响几种非线性纳米光子器件的动力学，其中自由载流子起着关键作用，并打开进一步的机会，以提高基于载流子复合工程的全光学硅基器件的性能。
2017-07-24 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
Extending the Propagation Distance of a Silver Nanowire Plasmonic Waveguide with a Dielectric Multilayer Substrate
化学合成的银纳米线被证明是一种有效的等离子体波导结构，但其高的传输损耗限制了其广泛的应用。在这里，我们证明了沿银NW的等离子体激元的传播距离可以延长，如果银NW放置在含有光子带隙的电介质多层基板上，但不放置在常用的玻璃基板上。在630 nm波长下，即使银纳米线直径为90 nm，其传输距离也可达到16 μ m。实验和模拟结果进一步表明，这种传播的等离子体激元模式的偏振方向几乎平行于介质多层膜的表面，因此它是由沿同一介质多层膜上直径仅为170 nm的聚合物纳米线传播的横向电偏振布洛赫表面波激发的。数值模拟结果与实验结果吻合较好。我们的工作为扩展等离子体波导的传输距离以及光子和等离子体波导在纳米尺度上的集成提供了一个平台。
2017-11-01 physics.optics
Valley-Hall topological plasmons in a graphene nanohole plasmonic crystal waveguide
我们证明了太赫兹光波的单向和反向散射免疫传播可以实现在拓扑谷霍尔波导由石墨烯纳米孔等离子体晶体。为了获得更深入的物理见解，这些现象，石墨烯纳米孔等离子体晶体的能带图进行了研究和优化。我们发现具有属于$C_{6v}$对称群的纳米孔阵列的石墨烯等离子体晶体具有无间隙狄拉克锥，其可以通过引入额外的纳米孔而被缺口化，使得系统的对称点群从$C_{6v}$减少到$C_{3v}$。利用这一特点，我们设计了一个镜像对称的畴壁界面，通过放置在一起的两个优化的石墨烯等离子体晶体，以便在开放的带隙内构建谷极化拓扑界面模式。计算分析表明，谷-霍尔拓扑畴壁界面模可以在极深的亚波长尺度上实现，并且不依赖于外加静磁场.该工作为开发高集成度、高鲁棒性的深亚波长太赫兹等离子体波导奠定了基础。
2020-04-05 physics.optics
Mode Properties of Flat-top Silver Nano-ridge Surface Plasmon Waveguides
我们研究了平顶银纳米脊支持的表面等离子体模式。我们计算了纳米脊模的模式电磁场分布、色散曲线、传播范围和品质因数。我们发现纳米脊表面等离子体激元模式是准TEM模式，其纵向场分量比横向场分量小三个数量级。模式分布的准TEM性质揭示了自由电子振荡在纳米脊顶部的传播主要贡献于紧密限制的脊模式。我们还发现，随着纳米脊宽度的减小，脊模式变得更加紧密地限制在脊顶部。随着纳米脊宽度的增加，纳米脊模式接近两个解耦的直角楔等离子体激元模式。
2011-12-04 physics.optics
Directional coupling to a $λ/5000$ nano-waveguide
本文提出并实验验证了一种将太赫兹辐射高效耦合至λ/5000纳米间隙波导的策略，通过相位匹配介电与纳米间隙模式实现约10%耦合效率，为片上纳米光谱和量子技术提供新途径。
2024-07-29 physics.optics
Slow phonon vortices and defect modes in periodic nano-waveguides
我们确定了广泛的一类声子模式与持续的涡旋通量在任意慢的传播速度在周期性纳米波导。这种声子涡旋与色散依赖性中的分裂带边缘相关联，这可以通过波导设计来工程化。在这种波导中引入的调制可以支持一对具有任意小频率分裂的缺陷腔声子模。这些特性可以应用于传感和纳米操作。
2016-01-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Efficient optical coupling to gallium arsenide nano-waveguides and resonators with etched conical fibers
本文提出利用刻蚀锥形光纤实现与砷化镓纳米光子结构的高效光耦合，该方法在低温振动等苛刻环境及多波段下均表现出高稳定性和耦合效率，为受限环境下的量子光学与传感实验提供了新方案。
2023-10-19 physics.optics
Low Loss Light Feld Modes in Nano Planar Waveguide: An Analytical Approach Based on the Rytov-Leontovich Boundary Conditions
我们发展了一种基于Rytov-Leontovich边界条件的分析方法来研究纳米平面波导中的光场模式。由此得到的分析结果表明，在具有介质-超材料界面的平面波导中，光学低损耗表面等离子体激元-极化激元模式的新条件。所得结果与已有的数值计算结果相吻合。更一般的条件下，使用所提出的分析方法来研究光场的纳米波导也被认为是。
2014-12-23 physics.optics quant-ph
Bends and splitters in graphene nanoribbon waveguides
我们研究了石墨烯纳米波导中的弯曲和分束器的性能。虽然石墨烯波导本身是有损耗的，我们表明，弯曲和分裂器不会引起任何额外的损失，只要纳米宽度是亚波长。我们使用传输线理论来定性地解释在我们的模拟中观察到的行为。我们的研究结果为实现在太赫兹区域工作的超紧凑器件铺平了一条有前途的道路。
2012-12-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Low-loss resonant modes in deterministically aperiodic nanopillar waveguides
采用时域有限差分法（FDTD）对准周期类Fibonacci和分形类Cantor单排和多排纳米柱波导进行了理论研究。结果表明，Fibonacci和Cantor波导的谐振模式可以具有与嵌入在周期性纳米柱波导中的点缺陷谐振器的Q因子相当的Q因子，而辐射优选地发射到波导方向中，从而改善沿结构轴定位的非结构化介电波导的耦合。当介电波导在非周期性结构中引入小扰动时尤其如此，破坏了结构对称性，同时远离谐振模式的主要局部化区域。高Q因子和与外部介质波导的耦合增加建议在光子集成电路中使用所提出的确定性非周期性纳米柱波导。
2006-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Phase Matching for Multimode Four-Wave Mixing in Few-Mode Fibers and Nano-Rib Waveguides
我们比较相位匹配的四波混频使用一个，两个，三个和四个波导模式。为了比较，我们使用数值优化和估计产生的空闲功率。我们目前的结果为少模光纤和纳米肋波导，并表明，对于这两种波导类型，四波混频带宽和空闲功率是最好的一个和两个模式的操作和四模四波混频是不可行的。一些纳米脊形波导支持三模四波混频，尽管具有大大减小的带宽和减小的空闲功率。
2022-08-11 eess.SP physics.optics quant-ph
Generation of ultra broadband coherent supercontinuum in tapered and dispersion managed silicon nanophotonic waveguides
研究了用于产生最佳超宽带超连续谱（SC）的锥形和色散管理（DM）硅纳米光子波导。DM波导是示出纵向依赖的群速度色散的结构，其由波导宽度随传播距离的变化引起。为了生成最优的SC，遗传算法已被用来找到最好的分散图。对于2 $μ$ m、200 fs和6.4 pJ输入脉冲，这允许分别对于锥形波导和DM波导在-20 dB水平下产生跨越从1300 nm到2860 nm的1.14倍频程和从1200 nm到2870 nm的1.25倍频程的高度相干超连续谱。这两种结构与通常考虑的最佳固定宽度波导的比较表明，SC在更精细的DM波导中更宽和更平坦，同时通过变化的色散确保高相干性。
2016-12-01 nlin.PS physics.optics
Chiral nanophotonic waveguide interface based on spin-orbit coupling of light
通过纳米光子波导控制光的流动具有改变集成信息处理的潜力，就像传统玻璃纤维彻底改变了全球通信一样。由于光的强横向限制，这种波导引起被引导光子的内部自旋与其轨道角动量之间的耦合。在这里，我们采用这种光的自旋-轨道耦合来打破纳米光子波导表面上的单个金纳米颗粒对光的光的散射的镜像对称性。因此，我们实现了一种手性波导耦合器，其中入射光的旋向性决定了波导中的传播方向。利用这种效应，我们可以控制散射过程的方向性，并将高达94%的耦合光引导到给定的方向。这使得控制和操纵光波导和纳米光子结构中的光以及设计集成光学传感器的新方法成为可能。
2014-06-09 physics.atm-clus physics.optics quant-ph
Millimeter wave to terahertz compact and low-loss superconducting plasmonic waveguides for cryogenic integrated nano-photonics
等离子体激元作为一个快速发展的研究领域，提供了新的途径来引导和调制微波中的高度受限的光到光学频率范围。我们展示了一个等离子体缝隙波导，在纳米尺度上，基于高转变温度超导体BSCCO，以促进表现的芯片级毫米波太赫兹集成电路在低温下工作。我们研究了几何参数对100 GHz和500 GHz之间的BSCCO等离子体缝隙波导的模式特性的影响。此外，我们还研究了纳米级超导缝隙波导模式特性的热传感，表明在较低的频率下，波导的基模具有较大的传播长度、较低的有效折射率和较强的局域模式能量。此外，我们发现，我们的设备提供了一个更大的SPP传播长度和更高的场限制比金等离子体波导在宽的温度范围低于BSCCO Tc。该器件为实现纳米尺度低温低损耗光子集成电路开辟了一条新的途径。
2021-06-16 physics.optics quant-ph
Engineering strong chiral light-matter interactions in a waveguide-coupled nanocavity
自旋相关的、定向的光-物质相互作用形成了手征量子网络的基础。在固态下，量子发射体通常具有具有自旋相关旋向性的圆偏振光学跃迁。我们数值证明，自旋相关的手征耦合可以实现通过嵌入这样的发射器在波导耦合的纳米腔，它支持两个近简并，正交极化腔模式。手性行为的出现是由于耦合到两个单模输出波导时腔模式之间的方向相关干涉。值得注意的是，实验上现实的腔体设计同时支持接近1的手性对比度、有效（$β> 0.95$）波导耦合和增强的光-物质相互作用强度（Purcell因子$F_P > 70$）。结合起来，这些参数可以使高度相干的自旋光子接口的发展，准备集成到纳米光子电路。
2022-01-28 physics.optics quant-ph
Chirality of nanophotonic waveguide with embedded quantum emitter for unidirectional spin transfer
可扩展的量子技术需要在存储量子信息的物质量子比特和在集成电路和波导中携带信息的光子量子比特之间进行忠实的转换。我们证明了在纳米光子波导中产生的电磁场手性导致从嵌入的量子点量子发射器的单向发射，从而在平面内传输物质量子比特（自旋）信息。尽管波导的几何形状和材料是非手性的，但手性行为仍然发生。利用量子点配准技术，我们实现了量子发射器确定性地定位在一个手征点上，并通过设计实现了自旋路径转换。我们测量并比较了单模纳米束和光子晶体波导中的现象。前者是更宽容的点的位置，表现出高达95 +/- 5%的实验自旋路径读出，并有可能作为未来的自旋逻辑和网络实现的基础。
2015-06-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced Evanescent Field Spectroscopy at Waveguide Surfaces using High Index Nano and Near-Nano Layers
我们提出并证明，通过模拟和实验，如何设计用于化学传感的波导内的光场的相互作用，更一般地说，倏逝场光谱可以通过高折射率表面层的战略沉积大大增强。这些层引出探测附近的光场，并通过光学阻抗匹配利用场定位。渐逝场向内层的局部化反过来又伴随着结构化圆柱形波导通道内的回音壁模式，进一步增强灵敏度。一种新的示范的基础上的自组装层由二氧化钛内的结构光纤的演示，使用一个简单的卟啉作为光谱探针。这种技术提供了对实际波导传感器的限制的优化，实际波导传感器是高度敏感的，但几乎总是以低损耗为代价。的原则有潜在的影响纳米光子学更普遍，这些进行了讨论。
2010-12-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Van der Waals waveguide quantum electrodynamics probed by infrared nano-photoluminescence
本研究构建WSe₂包裹MoTe₂单层的范德华波导结构，利用干涉式纳米光致发光技术观测自发辐射的空间振荡图案，结合波导QED模型量化Purcell增强速率，推动全vdW QED波导发展。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Mid-infrared Active Graphene Nanoribbon Plasmonic Waveguide Devices
掺杂石墨烯由于其多功能的外部控制功能以及其高度压缩的石墨烯表面等离子体（GSP）波长而成为中红外波长的活性等离子体材料的强有力竞争者。在本文中，我们设计了基于电压门控非均匀介质层上掺杂石墨烯纳米带（GNRs）的电调制的有源等离子体波导器件。我们首先开发了品质因数（FoM）公式来表征无源和有源石墨烯纳米波导的性能。基于FoM，我们选择最佳GNR来构建等离子体快门，其由放置在由Si纳米柱支撑的非均匀SiO $_2$衬底上的GNR组成。模拟研究表明，对于一个简单的50 nm长的等离子体快门，调制对比度可以超过30 dB。等离子体快门被进一步扩展以构建4端口有源功率分配器和8端口有源网络，两者都基于GNR交叉结波导。对于有源功率分配器，每个波导臂处的GSP功率传输可以由所施加的栅极电压独立地控制，具有高调制对比度和几乎相等的功率分配比例。从8端口有源网络的构造中，我们看到可以将GNR交叉结波导放大为大型复杂的有源波导网络，在中红外石墨烯等离子体集成纳米电路的令人兴奋的新领域中显示出巨大的潜力。
2013-12-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nano antenna-assisted quantum dots emission into high-index planar waveguide
本文研究在TiO₂平面波导上利用Yagi-Uda纳米天线实现量子点发射的定向耦合，通过射频尺寸缩放与全数值模拟优化设计，实验验证了天线效应并估算了耦合效率和方向性。
2024-02-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic nanoantennas as integrated coherent perfect absorbers on SOI waveguides for modulators and all-optical switches
研究了SOI线波导顶部等离子体纳米天线结构作为调制器和全光开关的相干完美吸收体的性能。通过三维时域有限差分法模拟计算了金和铝纳米天线加载波导的吸收、散射、反射和透射光谱，包括沿波导传播的单波以及由两个反向传播波组成的驻波情况。研究的配置显示，调制器和开关应用的损耗约为1%，消光比大于25 dB，以及纳米天线区域的强场增强和定位等离子体效应。所提出的等离子体相干完美吸收体可用于相干网络中的超紧凑全光开关以及调制器，并且可在传感或增加非线性效应中找到应用。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Coherent Controllable Transport of a Surface Plasmon Coupled to Plasmonic Waveguide with a Metal Nano Particle-Semiconductor Quantum Dot Hybrid System
利用实空间方法，研究了一维表面等离子体波导中半导体量子点和金属纳米粒子组成的混合纳米系统与单个等离子体相互作用时的开关现象.我们讨论了激子和局域表面等离子体激元之间的偶极耦合导致混合激子的形成，并且可以通过改变SQD和MNP之间的颗粒间距离和纳米颗粒的尺寸来控制传播的单个等离子体激元的透射和反射。利用这种纳米系统对单表面等离子体的可控输运，将在等离子体开关、单光子晶体管、纳米激光器和量子信息等新一代量子器件的设计中具有重要的应用前景。
2015-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Chiral light-matter interactions in hot vapor cladded waveguides
近年来，人们对将碱蒸气与纳米光子结构（如纳米波导、谐振器和纳米天线）集成的兴趣越来越大。电磁场的纳米级限制可以引入纵向电场分量，从而产生圆偏振模式，其对于涉及蒸汽和光的各种应用是必不可少的，例如手性和非互易性。据此，我们已经设计，制造和表征了一个小型化的蒸气室，该蒸气室与被设计为产生特殊的圆形偏振的光波导集成。利用这一现象，我们证明了在不同的磁场的原子吸收签名的光谱位移，并在我们的原子包层波导向前和向后传播波之间的显着隔离。我们的研究结果铺平了道路，利用芯片级集成原子器件的应用，如光学隔离和高空间分辨率的磁强计。
2021-02-09 physics.atom-ph physics.optics
Integration of diamond nanobeams with SnVs on Al2O3 waveguides for scalable quantum photonic chip application
Fujitsu Limited（富士通有限公司）；Research Center for Advanced Science and Technology, University of Tokyo（东京大学先进科学技术研究中心）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文通过双层制造工艺，将含SnV色心的金刚石纳米梁与Al2O3波导集成，实现了光学耦合，并观察到导出的SnV-发射，展示了可扩展的集成方法。
2026-06-18 physics.optics quant-ph
Single crystal diamond nanobeam waveguide optomechanics
光机械装置灵敏地利用光来激发和致动纳米机械结构的运动。单晶金刚石有望提高光机械器件的性能，同时也为纳米机械与金刚石色心自旋和相关量子技术的接口提供了机会。在这里，我们展示了耗散波导-光机耦合超过35 GHz/nm的金刚石纳米梁支持光波导模式和机械谐振，并使用这种光机耦合测量纳米梁位移的灵敏度$9.5$ FM/ $\sqrt{\text{Hz}}$和光学带宽$>150$ nm。纳米梁是由体光学级单晶金刚石使用可扩展的底切蚀刻工艺制造的，并且在室温下支持具有品质因子$2.5 \times 10^5$的机械共振，并且在低温条件（5 K）下支持具有品质因子$7.2 \times 10^5$的机械共振。机械自振荡，光热效应和光学机械效应之间的相互作用，观察到超过200 nm的振幅为子$μ$ W吸收的光功率，表现出潜在的光学机械激发和操纵的金刚石纳米机械结构。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Deterministic positioning of nanophotonic waveguides around single self-assembled quantum dots
在纳米光子结构中的预定位置嵌入自组装量子点（QD）的能力是复杂量子光子架构发展的关键。在这里，我们证明了量子点可以确定性地定位在纳米光子波导通过预先定位量子点相对于一个全球的参考系，使用微光致发光（$μ$ PL）光谱。纳米薄膜化后，$μ$ PL图像显示波导的中心轴和嵌入的QD之间的错位仅为$(9\pm46$）nm和$(1\pm33$）nm，对于嵌入在未掺杂和掺杂膜中的QD，分别。量子点位置的先验知识使我们能够研究纳米纤维引入的光谱变化。我们记录的平均光谱位移范围从0.1至1.1 nm，表明制造引起的位移一般可以通过电或热调谐的量子点进行补偿。最后，我们量化的极化率，永久偶极矩和发射频率在消失的电场不同的量子点电荷状态的纳米纤维的影响，发现这些变化是恒定的，只有70 nm的量子点表面分离。因此，我们的方法确定性地将量子点集成到纳米光子波导中，其光场包含纳米级结构，并且其群指数在纳米级上变化。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electrical control of nonlinear quantum optics in a nano-photonic waveguide
局域控制不可区分的单光子的产生和相互作用是光子量子网络的关键要求。基于波导的架构，其中嵌入的量子发射器既作为高度相干的单光子源，又作为非线性元件来介导光子-光子相互作用，为这种网络提供了可扩展的途径。然而，量子光学非线性的局部电控制尚未在波导几何中得到证明。在这里，我们展示了本地的电调谐和单光子产生和非线性相互作用的开关，通过嵌入一个量子点在纳米光子波导增强光-物质相互作用。一个功率依赖的传输消光高达40 $\pm$ 2%和清晰的，电压控制的聚束在光子统计的传输光证明了单光子特性的非线性。非线性的确定性性质是特别有吸引力的未来实现的光子门的可扩展的纳米光子波导为基础的量子信息处理。
2017-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity-waveguide interplay in lossy resonators and its role in optimal single-photon sources
将固态发光体与光子结构连接是发展高效光子量子技术的关键策略。这种结构通常分为两个不同的类别：纳米腔和波导。然而，任何实际的纳米腔结构同时具有腔和波导的特性，这在腔使用具有良好横向光限制的波导结构中的低反射率镜构造时特别明显。在这种情况下，标准腔量子光学理论失效，因为底层电介质的波导特性仅被腔镜微弱地抑制。通过一致地处理的结构的光子态密度，我们提供了一个微观的描述，包括声子散射的影响，从波导腔的整个过渡范围内的发射器。这个广义的理论让我们确定一个最佳的制度，在光学纳米结构，腔和波导效应同时利用单光子源的操作。
2018-06-13 physics.optics quant-ph
Hybrid integrated optical waveguides in glass for enhanced visible photoluminescence of nanoemitters
近年来，能够在纳米尺度上控制光物质相互作用的集成光学器件引起了科学界的关注。然而，这些器件中的大多数都是基于硅波导的，限制了它们在电信波长上的应用。在这方面的贡献，我们提出了一个集成器件，在可见光谱的光操作。所提出的器件是一种混合结构，由放置在离子交换玻璃波导顶部的高折射率层组成。我们证明，这种混合结构作为一个有效的光耦合器的纳米发射体的激发。数值和实验结果表明，该装置可以增强电磁场约束高达11倍，允许更高的光致发光信号从纳米晶体放置在其表面上。所设计的器件在产生适用于量子信息或光学传感的新光学器件方面开辟了新的前景。
2018-09-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Theoretical investigation of the more suitable rare earth to achieve high gain in waveguide based on silica containing silicon nanograins doped with either Nd3+ or Er3+ ions
我们提出了一个比较研究的增益实现波导的有源层是由含有硅纳米颗粒作为敏化剂的钕离子（Nd 3+）或铒离子（Er 3+）的二氧化硅基质构成。通过一个辅助微分方程和时域有限差分法（ADE-FDTD）的方法，我们开发的，我们调查的稳态制度的稀土离子和硅纳米颗粒的水平人口以及电磁场的不同的泵浦功率范围从1到104 mW/mm 2。此外，已估计在此泵浦范围内可实现的增益。掺Nd ~（3+）波导在1064 nm处的单位长度总增益（高达30 dB/cm）高于掺Er ~（3+）有源层波导在1532 nm处的单位长度总增益（高达2 dB/cm）。考虑到实验的背景损耗，我们证明了一个显着的正净增益只能实现与Nd 3+掺杂的波导。
2014-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Selective lasing in multimode periodic and non-periodic nanopillar waveguides
我们使用时域有限差分（FDTD）方法，耦合到激光速率方程，研究了耦合多行周期或分形结构纳米柱波导中的激光作用。这样的设备表现出带分裂与独特的和可控的超模形成。我们证明，选择性激光到每个超模是可能的。该结构充当具有可选波长的微激光器。激光模式选择是通过同轴注入播种与适当的横向振幅和相位分布的高斯信号。在此基础上，我们提出了可切换激光的概念，作为一种替代传统的激光调谐外腔控制的手段。
2006-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
