Two-dimensional plasmonic waveguides for nanolasing and four-wave mixing
等离子体波导是纳米相干源的基本元件，包括纳米激光器和四波混频（FWM）器件。在这里，我们报告如何等离子体激元波导的设计需要由最终的应用程序进行指导。这与传统的方法形成对比，在传统的方法中，波导被孤立地考虑。我们发现，混合等离子体激元波导，夹在金属基板和高折射率层之间的非线性材料，最适合于四波混频应用，而金属楔是首选的纳米激光器。我们还发现，在等离子体纳米激光器中，高折射率缓冲层的性能优于更传统的低折射率缓冲层。
2019-06-20 physics.app-ph physics.optics
Radio frequency spectrum analyzer with a 5 THz bandwidth based on nonlinear optics in a CMOS compatible high-index doped silica waveguide
我们报告了一个全光射频（RF）频谱分析仪的带宽大于5太赫兹（THz），基于一个50厘米长的螺旋波导在CMOS兼容的高折射率掺杂二氧化硅平台。通过仔细绘制不同厚度的波导的色散曲线，我们确定了在C波段实现近零色散的最佳设计。为了证明的RF频谱分析仪的能力，我们测量的飞秒光纤激光器的光输出与超快的光学RF频谱在太赫兹制度。
2021-03-18 physics.app-ph physics.optics
Bimodal Plasmonic Refractive Index Sensors Based on SU-8 Waveguides
提出基于SU-8波导的高折射率对比度聚合物双模等离子体折射率传感器，实现6300 nm/RIU灵敏度，超越传统传感器，兼具低成本与CMOS兼容性。
2024-05-09 physics.app-ph physics.optics
Numerical Investigation of Light Emission from Quantum Dots Embedded into On-Chip, Low Index Contrast Optical Waveguides
将单光子发射器集成到量子光学电路中将使新的小型化量子光学器件成为可能。在这里，我们数值研究半导体量子点嵌入到低折射率对比波导。我们讨论了一个模型来计算发射光场的波导的基本传播模式的耦合效率，我们优化的波导尺寸参数最大的耦合效率。此外，我们表明，对于横向裁剪波导的相互作用的Purcell增强和优化的场分布可以提高耦合效率的约2倍。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Lithium niobate waveguides with high-index contrast and preserved nonlinearity fabricated by High Vacuum Vapor-phase Proton Exchange
采用高真空气相质子交换（HiVac-VPE）工艺，在LiNbO_3介质中制备出了高约束、非线性系数和传输损耗均不降低的波导。折射率对比度，折射率分布，非线性和晶体相仔细研究。折射率分布的原始分析表明，波导包含子层，其深度取决于交换持续时间。研究了高真空真空度真空包埋波导通道波导在通信波段的传输特性、传输损耗和二次谐波响应。结果表明，HVAC-VPE是在LN晶体中制备高效非线性光子集成电路的非常有前途的技术。
2019-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Cooperative behavior of quantum dipole emitters coupled to a zero-index nanoscale waveguide
研究了量子偶极子辐射源耦合到具有介质芯和银包层的矩形波导中的合作行为。我们研究了谐振频率接近波导截止频率的发射器的合作发射和发射器间纠缠产生现象，其中波导有效地表现为零折射率超材料。我们表明，耦合发射器的零折射率波导允许一个放松的约束，精确定位的发射器观察发射器间纠缠的产生和扩展的空间尺度，可以观察到的超辐射。
2015-10-23 physics.optics
Transformation bending device emulated by graded-index waveguide
我们证明，可以使用梯度折射率波导来模拟变换装置。波导的有效折射率通过定制梯度厚度电介质波导而在空间上变化。基于这种技术，我们展示了一种转换装置引导可见光周围的一个尖锐的角落，具有低散射损耗和反射损耗。实验结果与数值计算结果吻合较好。
2012-05-29 physics.optics
Low-loss Waveguide Fabrication by Inkjet Printing on Porous Silicon
我们报告的光波导嵌入在氧化多孔硅的无掩模工艺制造。通过喷墨印刷实现图案化的孔填充，使得能够横向修改波导的折射率和其他光学性质，从而提供光波导的完全二维折射率控制。通过材料打印机在多孔硅膜上施加KDP盐溶液来创建波导。在波长1.064和1.550微米处展示了光导。在这两个波长上的强度衰减测量值分别为2.5dB/cm和1.3dB/cm以下
2019-01-15 physics.app-ph physics.optics
Single-Mode Optical Waveguides on Native High-Refractive-Index Substrates
高折射率半导体光波导形成了现代光子集成电路（PIC）的基础，但是实现光限制的传统方法需要厚的低折射率支撑层，这阻碍了与电子器件的大规模共集成。为了解决这一挑战，我们提出了一个通用架构的单模波导，限制光在高折射率材料的原生基板上。我们的波导由一个高的纵横比鳍的引导材料包围较低的折射率的玻璃，是与标准的自上而下的制造技术兼容。所提出的波导几何结构消除了对硅光子学中的掩埋氧化物层以及InP基PIC中的InGaAsP层的需要，并且将允许在新兴材料平台（例如金刚石和SiC）上进行光子集成。
2016-01-06 physics.optics
Three-dimensional negative index of refraction at optical frequencies by coupling plasmonic waveguides
我们确定了一条路线，实现负折射率在光学频率的基础上耦合等离子体波导，支持向后波。我们展示了如何利用金属-介质波导对中的模态对称性来实现相位和能量的负折射。通过适当地控制相邻波导之间的耦合，可以在400 nm的自由空间波长处实现由表现出-1的各向同性折射率的一维多层堆叠组成的超材料。这里开发的一般概念可能会激发新的低损耗超材料设计接近金属等离子体频率。
2010-05-04 physics.optics
Characteristics of bound modes in coupled dielectric waveguides containing negative index media
研究了平面耦合波导中导波模式的特性。特别是，我们计算TM模式的色散关系，其中一个或两个引导层由负折射率介质（NIM）-其中的介电常数和磁导率都是负的。我们发现NIM波导轴内的坡印廷矢量可以改变符号和幅度，这一特征反映在色散曲线中。
2003-03-07 physics.optics
Dispersion engineered silicon nitride waveguides by geometrical and refractive-index optimization
通过优化多包层结构中波导的横向尺寸和折射率，研究了氮化硅（SiX-NY）波导的色散工程。在1700和2440 nm之间的-84.0 +/- 0.5 ps/nm/km和在1670和2500 nm之间的1.5 +/- 3 ps/nm/km的超平坦色散被数值证明。结果表明，典型的折射率波动以及尺寸波动的SiX-NY波导的制造过程中获得超平坦的色散分布的限制。单包层和多包层波导的制造和他们的色散曲线测量（超过近1000 nm）使用低相干频域干涉技术。通过适当的厚度优化，零色散波长调谐在一个大的光谱范围内的单包层波导和多包层波导具有小的折射率对比度（3%）。在折射率对比度为37%的多包层波导中，获得了在500 nm波长范围内色散变化为3.2 ps/nm/km的平坦色散分布。最后，我们在这种色散平坦的多包层SiX-NY波导中产生了近三倍频程的超连续谱。
2014-09-27 physics.optics
Correction to the Effective Refractive Index and the Confinement Factor in Waveguide Modeling for Quantum Cascade Lasers
本文导出了量子级联激光器波导设计中的有效介质折射率和限制因子的计算公式，与以往文献中的计算公式相比，应用严格的微扰理论，考虑了波导结构和材料的各向异性光学增益和非厄米特性的影响，对限制因子和有效增益作了百分之几的修正。这个结果可以很容易地推广到任何具有分层结构的光学器件。
2021-07-20 physics.optics
Low-loss, high-bandwidth fiber-to-chip coupling using capped adiabatic tapered fibers
我们展示了在亚微米尖端终止的锥形光纤，该尖端包层有用于耦合到片上波导的较高折射率材料。该包层使得能够耦合到高折射率波导，而不会将光损失到掩埋氧化物。介绍了一种用高折射率聚合物包层拉锥光纤尖端的技术。研究了传统的锥形波导和分叉锥形波导结构用于包层光纤到片上波导的耦合。我们发现，分叉波导有利于对齐和封装，而传统的锥形导致更高的带宽。从光纤通过分叉耦合器到亚微米氮化硅波导的插入损耗为1.1dB，3dB带宽为90 nm。封装器件的耦合损耗为1.3 dB。在光纤耦合到传统锥形波导的情况下，损耗为1.4dB，其中3dB带宽延伸超出测量设备的范围，估计超过250 nm。
2020-01-21 physics.app-ph physics.optics
Interaction between negative and positive index medium waveguides
本文从理论上研究了正折射率介质波导与负折射率介质波导之间的耦合。建立了这种波导系统的耦合模理论，并验证了其有效性。本文论证了负折射率介质波导在隔离状态下反向导模时耦合波导中的有趣现象。在两个波导的传播常数近似相等的特殊情况下，得到了一种随耦合长度呈指数变化的耦合模解。在这种情况下操作的耦合器对耦合长度不敏感，并且只要耦合长度足够长，其耦合效率可以达到100%。但是，当两个单独波导的传播常数相差很大时，耦合模解仍然是耦合长度的周期函数，但耦合功率是向后输出的。此外，还利用耦合模理论研究了复合波导系统中的模式，揭示了它们的基本性质。
2008-08-26 physics.optics
Ultrafast Laser Inscription of High Performance Mid-Infrared Waveguides in Chalcogenide Glass
本文介绍了用超快激光刻蚀技术在硫系玻璃中实现中红外光波导。我们的方法是基于多芯波导，其中包括在一个正折射率通道放置在彼此平行的网格上的对齐。两种不同的网格进行了研究，不同的折射率之间的通道和玻璃基质的对比。在4.5 $μ$ m的波长的性能的详细分析表明，0.20 $\pm$ 0.05 dB/cm的传播损耗和耦合效率高于60%。
2019-08-09 physics.app-ph physics.optics
Beaming effect from increased-index photonic crystal waveguides
本文研究了在波导区不含低介电介质的增折射率光子晶体（PhC）波导中的光束效应。我们采用时域有限差分数值方法来表征聚束效应，并确定定向发射的损耗机制和整体效率。我们发现，虽然这种类型的PhC波导能够产生高度准直的发射，如实验所示，该结构的固有特性导致光耦合成准直光束的效率非常低。
2005-07-14 physics.optics
Rigorous sufficient conditions for index-guided mode in microstructured dielectric waveguides
我们推导出一个充分条件的折射率导模存在于一个非常一般的类的介质波导，包括光子晶体光纤（任意周期包层，如“多孔光纤”），各向异性材料，和波导的周期性沿传播方向。该条件提供了在通过增加折射率（例如，去除孔）形成芯的任何这种结构中的无截止折射率引导模式的严格保证。在折射率“平均”（精确定义）增加的情况下，它也提供了较弱的制导保证。证明是基于一个简单的变分方法，灵感来自类似的证明本地化的二维吸引势在量子力学。
2008-03-19 physics.optics
Near-zero-index waveguide for beam steering
本文提出一种不依赖类狄拉克锥模式的全介质近零折射率波导设计方法，实现140 nm宽带NZI和105°大范围光束转向，为光子电路应用提供可行方案。
2023-07-05 physics.optics
Observation of Brillouin scattering in a high-index doped silica chip waveguide
本文在高折射率掺杂 silica 芯片波导中观测到布里渊背向散射，测得16 GHz频移，与理论预测和数值模拟高度吻合。
2023-05-19 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
Electro optic effect measurements for waveguide inscribed in X-cut LiNbO3 substrate using femtosecond laser direct writing process
本工作代表了飞秒激光微加工技术在波导制作中的一个特殊应用。更具体地说，我们报告的基础上的单模光波导结构的制造埋在X切锂晶体的飞秒激光直写方法的光调制器的发展。这里，在优化的写入条件下使用近场强度分布测量方法测量折射率分布的变化。已观察到折射率变化（Δn）在10-4的范围内。最后，通过在基片上分别构图电极结构，分析了飞秒写入光波导在632.8 nm和1550 nm波长下在外加电场作用下的强度调制特性。
2023-03-21 physics.app-ph physics.optics
Effect of a weak longitudinal modulation in refractive index on transverse localization of light in 1D disordered waveguide lattices
我们报道了在无序波导晶格中存在弱的折射率纵向调制时，光的横向局域化效应的增强。在我们所选择的晶格中，沿长度方向的隧穿抑制有利于实现无衍射传播，同时存在横向无序。研究结果将有助于调整无序阈值以实现局域光。
2012-10-11 physics.optics
Guided Modes in Negative Refractive Index Waveguides
本文研究了线性导波在由负折射率材料制成的平板波导中的传播，即所谓的左手波导。我们揭示了左手波导中的导波具有一些特殊的性质，如基本模式的情况下，模式二重简并，和符号变化的能量ux。特别是，我们预测存在的新类型的导波与偶极子涡结构的指向矢量。
2002-11-05 physics.class-ph physics.optics
Low Bend Loss, High Index, Composite Morphology Ultra-fast Laser Written Waveguides for Photonic Integrated Circuits
本文提出一种在硼铝硅酸盐玻璃中多遍激光写入的复合三维波导，通过协同热与非热改性机制实现高折射率对比度，将1550 nm下弯曲损耗截止半径从10 mm降至4 mm。
2025-05-07 physics.optics
Waveguide-loaded silica fibers for coupling to high-index micro-resonators
锥形石英光纤通常用于快速探测微谐振器的光学特性。然而，当耦合到高折射率微谐振器时，它们的低折射率排除了相位匹配，从而降低了效率。在这里，我们证明了有效的光耦合从锥形光纤高折射率微谐振器加载的光纤与辅助绝热波导耦合器通过成角蚀刻制造。我们证明了大大增强耦合到硅多模微谐振器相比，通过裸光纤耦合。在高功率下观察到谐振腔光学双稳态的特征。该方案可以应用于任何尺寸和材料的谐振器，增加了光纤耦合的功能范围。
2015-11-10 physics.optics
A comprehensive study on beam dynamics inside symmetrically chirped waveguide array mimicking the graded index media
本文研究对称啁啾波导阵列中的束流动力学，提出实用结构，通过半解析变分方法分析，发现其类似梯度折射率介质，高斯光束呈振荡轨迹，非线性下形成离散孤子。
2025-09-22 physics.optics
Spontaneous emission interference in negative-refractive-index waveguides
分析了置于负折射率波导中的V型三能级原子的自发辐射。我们发现，在薄波导，高效的表面导模的支持，这不会发生在正折射率波导。此外，在低吸收下，与常规介电波导相比，模式密度以及因此进入特定常规导模的自发发射增强了几个数量级。发射到不同模式之间的不对称性和特定导模的增强允许在具有正交跃迁偶极矩的跃迁之间诱导强的自发发射干扰。
2009-02-17 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Multi-refractive-index metamaterials based on subwavelength waveguide arrays
我们证明了一种超材料，不能描述由一组单一的折射率和阻抗值，即使是固定的频率和极化。超材料结构是具有亚波长宽度和间隔的不同波导的堆叠，其以不同的相速度引导光。这种多折射率超材料（MRIM）可以被看作是多个均匀材料的空间叠加。使用全波模拟，我们演示了几个光学元件的基础上MRIMs，包括棱镜，偏转光到多个角度，多个焦点的透镜，和多折射率法布里-珀罗标准具与增强密度的谐振模式。我们提供了一个理论框架，用于分析磁共振成像，以确定有效折射率，功率的分数到每个通道（即，每个折射率）和透射率。
2018-07-30 physics.optics
Supersymmetric Analysis of Stochastic Micro-Bending in Optical Waveguides
光波导中的微弯曲衰减可以通过福克-普朗克方程来建模。结果表明，应用于福克-普朗克方程的超对称变换等效于折射率分布的变化，导致更大或更小的衰减。对于一类广泛的单项折射率分布，它总是可以获得一个折射率分布与较大的微弯曲衰减使用超对称变换。然而，获得较小的衰减并不总是可能的，并且仅限于折射率分布的子集。
2021-08-06 math-ph math.MP physics.app-ph
Localized Refractive index sensing by integrated photonic crystal waveguide with edge-cavity
本文提出一种由二维光子晶体边缘腔和线缺陷波导组成的高紧凑折射率传感器，通过优化耦合实现尖锐反峰，灵敏度达40 nm/RIU，占地仅40 μm²，并可感知折射率空间分布。
2023-09-21 physics.optics
Transverse Inscription of Silicon Waveguides by Picosecond Laser Pulses
本文提出用43 ps、1.55 μm激光脉冲在晶体硅中横向刻写分段波导，实验结合模拟证实其具有微米级渐变折射率结构，为硅基三维集成光子器件提供新途径。
2024-04-17 physics.app-ph physics.optics
Modeling of the refractive index profile of a femtosecondwritten waveguide in LiNbO3
飞秒激光脉冲系统允许以精确和永久的方式改变透明材料的光学特性。激光微加工技术可以在材料中直接写入光波导结构，这是光路制造的基础，研究激光微加工技术制备的光波导的主要特性是我们的兴趣所在。在这里，已经进行了所得的折射率分布的分析。这一特性对于集成光路的设计和模拟是必不可少的。特别是我们对铌酸锂（LiNbO_3）中的一对II型光波导的光耦合进行了研究，这些实验背景为我们提供了调整和测试恢复轮廓的元素，考虑到不同的轨道距离和写入能量，耦合长度和耦合比也会发生变化。然后根据其制造条件，对折射率分布进行重构.折射率分布的建模是进行光束传输模式模拟（BPM）以获得更真实结果的关键参数。因此，通过这种方法，有可能获得一个通用的程序来描述这类波导的特性。作为一个模型测试，集成波导被构建来证实它们的光耦合。在第一阶段，它是通过BPM模拟设计的，然后在X切割LiNbO3晶体中制造，以便根据进行的模拟检查其操作
2021-06-16 physics.optics
Surface acoustic waves for acousto-optic modulation in buried silicon nitride waveguides
本文从理论上研究了利用瑞利声表面波调制非晶波导折射率的方法。考虑到低损耗硅$_3$ N $_4$波导的标准芯横截面为4.4 $\times$ 0.03 $μ$ m $^2$大小，埋在一个SiO $_2$包层8 $μ$ m深，我们比较了表面声波产生在各种不同的几何形状通过压电活性，锆钛酸铅薄膜放置在顶部的表面和驱动通过叉指换能器（IDT）。利用声波和光波方程的数值解，我们确定了谐振激励下SAW的应变分布。从声应变场与光模场的重叠，我们计算并最大化波导中可达到的折射率调制幅度。对于840 nm的近红外波长的示例，对于TE偏振光，使用30 - 35 $μ$ m的IDT周期、2.5 - 3.5 $μ$ m的膜厚度和10 V的IDT电压，获得0.7 × 10 $^{-3}$的相对有效折射率的最大偏移。对于这些参数，谐振频率在70 - 85 MHz的范围内。当纤芯上方的包层高度减小到3 $μ$ m时，最大位移增加到1.2 × 10 $^{-3}$，相应的谐振频率为87 MHz。的相对折射率变化是约300倍，比以前的工作的基础上非谐振接近压电致动，调制频率是约200倍。在低损耗平衡马赫-曾德尔调制器中利用1.2 $\times$ × 10 $^{-3}$的最大相对折射率变化应允许在短至120 $μ$ m（半波电压长度乘积= 0.24 Vcm）的器件中进行全对比度调制。
2019-04-10 physics.app-ph 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
Ultrafast Laser-Fabricated Fluoride Glass Waveguides with Exceptionally High Positive Refractive Index Change for Mid-Infrared Integrated Optics
本研究利用超快激光在氟化物玻璃中制备出折射率变化超过0.02的高正折射率变化波导，揭示了钡元素迁移致密化机制，实现了3D结构、新型可见光激光及中红外器件小型化，在传感与光谱学领域潜力巨大。
2024-11-18 physics.optics
Exact equivalent-profile formulation for bent optical waveguides
分析通过波导弯曲的光引导的一种普遍的、直观的和计算上廉价的方法是通过引入具有修改的折射率分布以考虑实际波导弯曲的等效直波导。在这里，我们修改了常用的等效折射率公式，结束了其简单的扩展，使严格的治疗一维和二维限制，均匀弯曲的波导，包括紧密盘绕的微结构光纤，弯曲脊波导和环形微谐振器。我们还表明，这种技术只适用于各向同性或单轴各向异性材料组成的波导，各向异性轴垂直于曲率平面。
2006-04-28 physics.optics
Analysis of optical waveguides with arbitrary index profile using an immersed interface method
描述了一种数值技术，可以有效地计算界面问题的解决方案。这些问题与数据有关，例如微分方程的系数，在一个或多个界面上不连续甚至奇异。这些问题的一个主要例子是光波导，因此该计划适用于麦克斯韦方程组，因为它们被制定为描述布拉格光纤中的光限制。它是基于标准的有限差分适当修改，以考虑所有可能的不连续性跨越波导的界面，由于折射率的变化。二阶和四阶计划描述了额外的适应处理矩阵特征值问题，苛刻的几何形状和缺陷。
2011-01-12 physics.comp-ph physics.optics
High refractive index composite materials for THz waveguides: trade-off between index contrast and absorption loss
制备了二氧化钛掺杂聚乙烯的聚合物复合物，并用太赫兹-TDS表征了其线性光学性能。我们发现，高浓度的掺杂剂不仅提高了复合材料的折射率，而且可以显着提高其吸收系数。我们表明，布拉格反射器的设计基于有损耗的复合聚合物依赖于找到一个折衷的折射率对比度和相应的损失。与理想的无损反射器相比，小的吸收值也被示出是有利的，因为它使得能够平滑传输通带。制作的空芯布拉格光纤的传输测量证实了模拟结果。
2010-09-14 physics.chem-ph physics.optics
Mode conversion in nonlinear waveguides stimulated by the longitudinal bi-harmonic refractive index modulation
我们研究了非线性波导中的谐振模式转换的具体特征，其参数的双谐波纵向调制，其中包括波导深度的变化，以及它的弯曲（在一维情况下）或螺旋（在二维情况下）。我们证明了同时激发不同的奇偶校验和拓扑结构的能量权重可控的高阶模式的可能性。输出模式组成对输入功率的变化和与谐振调制频率的失谐高度敏感。
2014-02-21 nlin.PS physics.optics
Direct (3+1)D laser writing of graded-index optical elements
我们提出了一步添加剂制造的渐变折射率光学元件，通过引入曝光作为额外的维度，以三维（3+1）D写入的激光写入。我们使用商业打印机和光刻胶来实现所提出的单步制造方法，该方法可以迅速用于研究和工程。在通过基本结构呈现渐变折射率分布的表征之后，我们展示了两种不同的光学器件：使用角度和旋光复用叠加的体全息图，以及具有定义良好的折射率分布的光波导。在后者中，我们通过调节（3+1）D印刷波导的参数来精确地控制传播模式，并报告了阶跃折射率和渐变折射率的芯-包层转变。
2021-09-21 physics.app-ph physics.optics
Straight Directional Couplers via Scan-Engineered Index Control
University of Oxford（牛津大学）
论文提出了一种基于玻璃的直行方向波导耦合器和干涉仪的新设计，利用飞秒激光直接写入技术，在通信波长下实现50:50方向耦合器和不平衡臂马赫-曾德干涉仪，展示了紧凑高密度三维光子集成的潜力。
2026-04-13 physics.optics
Observation of asymmetric solitons in waveguide arrays with refractive index gradient
研究了具有横向折射率梯度的Kerr非线性介质波导阵列中的光传输，发现折射率梯度的存在导致了一些新的孤子族的出现。孤子与晶格局域线性本征模之间的有效耦合导致孤子形状的剧烈不对称性和孤子翼处的长尾现象。这种不寻常的孤子被发现是完全稳定的传输下，我们报告了他们的实验观察飞秒激光写入波导阵列与聚焦克尔非线性。
2014-05-20 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Extension of Marcatili's analytical approach for rectangular silicon optical waveguides
马卡蒂利著名的近似解析描述光传播通过矩形介质波导，发表于1969年，给出了准确的结果，为低折射率对比波导。然而，光子集成电路技术已经发展到高折射率对比度（HIC）波导。在本文中，我们改进了马卡蒂里的模型，通过调整的电磁场分量的振幅在他的描述。我们发现，Marcatili的本征值方程的传播常数也适用于HIC波导。我们的改进方法显示出更好的协议与严格的数值模拟，特别是对于HIC波导的情况下。我们还推导出明确的表达式的有效群指数和传播常数的外力的影响。此外，用我们的方法观察和研究了避免模式交叉的现象。
2015-04-12 physics.optics
Design of cycloidal rays in optical waveguides in analogy to the fastest descent problem
本研究类比经典力学最速降线问题，设计梯度折射率介质中的摆线光波导，揭示其频率相关聚焦成像及滤波响应特性。
2024-04-03 physics.optics
Polarization and wavelength agnostic nanophotonic beam splitter
高性能的光学分束镜对于先进硅光子集成电路的发展具有重要意义。然而，由于绝缘体上硅平台的高折射率对比度，现有技术的Si分光器受到带宽、偏振依赖性和对制造误差的敏感性的权衡的阻碍。在这里，我们提出了一种新的策略，利用模式工程开槽波导，以克服这些限制，使超宽带偏振不敏感的光功率分配器，与宽松的制造公差。所提出的分路器依赖于一个单模缝隙波导，该缝隙波导通过对称的锥形转变为两个条形波导，从而产生等功率分路。基于这一概念，我们通过实验证明了$\pm$在前所未有的390 nm带宽（1260 - 1650 nm）中的0.5 dB偏振无关传输，甚至在波导宽度偏差高达$\pm$ 25 nm的情况下也是如此。
2018-06-25 physics.app-ph physics.optics
Dynamical trapping of light in modulated waveguide lattices
一个离散模拟的动态（Kapitza）捕获效应，已知的经典和量子粒子在快速振荡的潜力，提出了调制梯度折射率波导晶格中的光波。由于在非调制波导晶格中，渐变折射率势可以限制法向或布拉格角入射的光，因此在纵向方向上的势的周期性调制能够捕获法向和布拉格入射角两者的光束。
2011-02-02 physics.optics
Analytical solutions for optical forces between two dielectric planar waveguides immersed in dielectric fluid media
本文研究了两个高折射率介质平板波导在低折射率介质流体介质中的光学（横向梯度）力。作为对之前研究的补充，我们通过使用Minkowski应力张量公式来扩展光学力计算，以便考虑非真空（和非空气）背景介质;我们根据有效折射率推导出一组非常简单的方程。波导本征模。我们还使用了归一化版本的色散关系的方法来计算的光学力，以验证我们的结果为不同的介电流体介质。所有分析的情况下，两种方法之间的良好的协议。我们发现，由于槽波导效应，TM模式比TE模式对流体折射率的变化更敏感。此外，反对称TM 1模式的排斥光学力变得更强的折射率，而对称TM 0模式的吸引力变得更弱。在这项工作中提出的方法和结果提供了一个严格的分析，在更广泛的材料和应用的光学力驱动的纳米光学机械设备。
2016-07-05 physics.optics
Optical air waveguides in strong turbulence
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Institute for Research in Electronics and Applied Physics, University of Maryland（马里兰大学电子与应用物理研究所）
本研究针对丝化空气光波导在大气湍流中的可行性问题，通过实验和模拟突破了其湍流极限数个数量级，明确了湍流的两个关键限制，证明其可在近地面强湍流下用于千米级光传输。
2026-09-03 physics.optics
Slow Light in a Bragg Waveguide
从慢光问题的角度研究了一维缺陷光子晶体（布拉格波导）。计算表明，在TiO $_2$基布拉格波导中，对于纳秒量级的脉冲，可以获得$\sim$ 1000的群折射率和$\sim$ 3 mm的空间衰减长度。对于不超过10的相对脉冲延迟，由于群折射率色散引起的脉冲失真被证明是可接受的。我们还分析了光脉冲在布拉格波导中的传播与内部的量子阱，并提供参数显示达到$\sim$ 10000的群指数的可能性。据我们所知，迄今为止还没有进行过与慢光问题有关的布拉格波导中脉冲传播的分析。我们仍然非常感谢任何有关这类研究的信息。
2008-11-06 physics.optics
Higher-order exceptional points in loss-free waveguide arrays with negative-index materials
本文证明利用负折射率材料诱导的反PT对称性可在无损耗波导阵列中实现高阶奇异点，并通过数值模拟验证三阶EP与耦合模理论一致，同时讨论了四阶EP方案，展示了无损耗NIM在非厄米光学中的应用潜力。
2023-04-18 physics.class-ph physics.optics
Nonreciprocal Bloch Oscillations in Magneto-Optic Waveguide Arrays
我们发现，非互易光学布洛赫类振荡可以出现在横向磁化波导阵列中的波导之间的有效折射率阶跃的存在。示出了系统的正常模式，以获得不同的波数在相反的传播方向。这些正常模式之间的相位相干性和退相干的显着差异，并进行了讨论。通过在横向磁化的存在下在衬底/芯和芯/盖界面处施加不相等的垂直折射率梯度来建立非互易性。
2010-08-28 physics.optics
Severing the link between modal order and group index using hybrid guided space-time modes
光波导的结构决定了其导模的特性，例如它们的空间分布和群折射率。无论波导结构如何，模式都有共同的特征;例如，多模波导中的模式色散是不可避免的，每个模式都经历群速度色散，高阶模式通常比低阶模式慢。我们在这里表明，这种趋势可以从根本上改变-完全切断模式阶和群折射率混合和消除色散之间的联系-通过利用混合引导空时模式在平面多模波导。这样的模式被限制在一维的波导和其他领域本身的时空光谱结构。模式群延迟的直接测量证实，低损耗，无色散，混合空时模式的群指数可以从相同阶的常规模式的群指数中调整，并且这些混合模式的横向尺寸可以独立于模式阶数和群指数而变化。这些发现在一个少模平面波导组成的25.5毫米长，4- $μ$米厚的二氧化硅薄膜上的MgF $_2$基板沉积验证。
2021-11-04 physics.optics
Mode-division (de)multiplexing using adiabatic passage and supersymmetric waveguides
模分复用技术的发展是提高信息处理能力的重要一步。在此背景下，我们设计了一个有效的和强大的模式分割（解）复用集成器件的基础上结合空间绝热通道和超对称技术。它由两个相同的阶跃折射率外部波导耦合到一个超对称的中心一个特定的模式内容，防止转移的基本横向电空间模式。沿传播方向设计波导之间的间隔，以优化阶跃折射率波导的第一激发横向电空间模式的空间绝热通道。因此，通过将两个最低空间模式的叠加注入到阶跃折射率左波导中，基模保持在左波导中，而第一激发模式完全传输到右波导。输出结晶度$\mathcal{F}>0.90$获得了广泛的几何参数值和光的波长，达到$\mathcal{F}=0.99$的优化值。
2018-06-01 physics.optics
