Simultaneous microscopic imaging of thickness and refractive index of thin layers by heterodyne interferometric reflectometry (HiRef)
在非常薄的样品中检测空间或时间变化在生物科学中具有重要的应用。例如，细胞膜表现出脂质组成和顺序的变化，这反过来又在空间和时间上调节它们的功能。同时测量厚度和折射率将是观察这些变化的一种方法，但非侵入性地做到这一点仍然是一个难以捉摸的目标。在这里，我们提出了一种显微成像技术，同时测量的厚度和折射率的薄层在空间上解决的方式，使用反射计。由样品反射的光场和参考场之间的外差检测干涉允许测量反射场的振幅和相位，从而确定复反射系数。将计算结果与显微物镜模拟的高数值孔径相干光照射下薄层的反射相比较，可以确定薄层的折射率和厚度。我们目前的结果上的一层聚醋酸乙烯酯（PVA）的厚度约为80纳米。这些结果的厚度精度优于10%，折射率精度优于1%，与定量微分干涉差（qDIC）测量值和文献值在误差范围内一致。我们讨论了这些结果的意义，以及对纳米层进行精确测量的可能性。值得注意的是，对于毫秒测量时间，该技术的散粒噪声极限在厚度上低于0.5 nm，在折射率上低于0.0005。
2021-06-12 physics.bio-ph physics.optics
Review on methods of solving the refractive index-thickness coupling problem in digital holographic microscopy of biological cells
数字全息显微镜是一种蓬勃发展的成像方式，吸引了相当大的研究兴趣，在定量生物细胞成像，由于其能力，不仅创造优秀的无标记对比度，但也提供有价值的物理信息的密度和尺寸的样品与纳米尺度的轴向灵敏度。该技术记录样品光束和参考光束之间的干涉图案，并且通过数字处理它，可以重建这些光束之间的光路延迟。对于每个空间点，光路延迟图与样品物理厚度和样品的积分折射率的乘积成比例。由于细胞的折射率指示其内容物而不需要标记，因此将细胞物理厚度与其折射率分布解耦是非常有益的。本文综述了从数字全息显微镜测量细胞中提取折射率的各种方法。一旦细胞的折射率可用，它可以用于生物测定或医学诊断，如本文所述。
2019-04-02 physics.bio-ph physics.optics
Measuring the refractive index and thickness of multilayer samples by Fourier domain optical coherence tomography
本研究提出一种基于傅里叶域光学相干层析成像的理论方法，无需额外装置或先验信息，即可同时测量多层生物组织的折射率和厚度，仿真验证相对误差低于0.01%，且复杂度随层数线性增长。
2024-04-17 physics.optics
Metamaterial near-field sensor for deep-subwavelength thickness measurements and sensitive refractometry in the terahertz frequency range
我们提出了一种基于超材料的太赫兹（THz）传感器，用于亚波长薄材料的厚度测量和液体和液体混合物的折射率测量。该传感器工作在反射几何形状，并利用在介电材料的存在下，一个尖锐的Fano谐振最小的频移。我们获得了12.5 nm的最小厚度分辨率（1/16000倍的太赫兹辐射的波长）和0.43太赫兹每折射率单位的折射率灵敏度。我们支持实验结果的分析模型，该模型描述了样品材料的厚度和折射率的共振频率的依赖关系。
2012-03-20 physics.optics
Error Source Sensitivity Analysis in Model-Based Coherence Scanning Interferometry for Thin Film Metrology
本文定量分析了基于模型的相干扫描干涉术中先验信息误差对薄膜厚度测量精度的影响，发现折射率是最敏感误差源，并通过仿真与实验验证了结论。
2025-03-08 physics.app-ph physics.optics
Comment on "Negative Refractive Index in Artificial Metamaterials" [A. N. Grigorenko, Opt. Lett., 31, 2483 (2006)]
表征复合材料薄层中存在负折射的关键光学参数是与初始非均匀复合材料具有相同物理厚度的等效均匀层的有效折射率。测量复透射和反射系数是获得该参数的最严格的方法之一。我们质疑Grigorenko的声明（Optics Letters 31，2483（2006）），即仅测量反射强度光谱就足以确定有效折射率。我们讨论了Grigorenko的技术的基本缺点，使用一个先验规定的色散行为与一个给定的超材料和一个“有效的光学厚度”，小于样品的实际厚度的最佳拟合近似。我们的模拟并未证实Grigorenko论文关于纳米柱样品在可见光谱范围内的负折射率和负渗透率的结论。
2006-09-26 physics.optics
PRISA: a simple software for determining refractive index, extinction co-efficient, dispersion energy, band gap, and thickness of semiconductor and dielectric thin films
开发了一个简单的用户友好的软件PRISA，它可以仅从半导体和介质薄膜的透射光谱中确定它们的光学常数（折射率和消光系数）、色散参数（振荡器能量和色散能量）、吸收系数、带隙和厚度。利用Swanepoel提出的包络法计算了薄膜的厚度、折射率和消光系数。利用Connel和Lewis提出的方法计算了强吸收区的吸收系数。随后，直接和间接的带隙的膜估计从吸收系数的光谱使用Tauc图。软件的代码是用Python编写的，图形用户界面是用Python的tkinter包编写的。它提供了方便的测量和导出数据的输入和输出。该软件具有使用导出的参数检索透射光谱以检查其可靠性的功能。以a-Si：H非晶半导体薄膜的透射谱数值计算和电子束蒸发HfO 2介质薄膜的透射谱实验测量为例，验证了软件的性能。PRISA被认为是更简单和准确的相比，其他免费提供的软件。为了帮助其他研究薄膜的研究人员，该软件可以在https://www.shuvendujena.tk/download上免费获得。
2020-11-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Rabi-like splitting and refractive index sensing with hybrid Tamm plasmon-cavity modes
从理论上证明了混合等离子体一维光子晶体结构中的类拉比分裂和自参考折射率传感。Tamm等离子体和腔光子模式之间的耦合通过在金属层附近引入低折射率间隔层来调谐，以形成它们的混合模式。在不同间隔层厚度下观察到的模式的反交叉验证了两个模式之间的强耦合，并导致具有不同分裂能量的Rabi样分裂。在一维光子晶体中，类拉比分裂能随周期数N和介质折射率差η的增加而减小，并通过一个解析模型解释了观测到的变化.混合模的角度和偏振依赖性表明，下混合模的偏振分裂比上混合模的强得多。进一步研究发现，随着腔介质的变化，其中一种混合模式保持不变，而另一种模式发生了显著的变化。混合模式的这种性质已被用于设计用于感测不同分析物的自参考折射率传感器。当η=1.333，N=10时，腔厚从170 nm增加到892 nm，灵敏度从51 nm/RIU增加到201 nm/RIU。对于892 nm的固定腔厚度，通过将η从1.333增加到1.605，灵敏度从201 nm/RIU增加到259 nm/RIU。对两种不同的混合结构（[η=1.333，N=10]和[η=1.605，N=6]）的检测精度、品质因数和品质因数等传感参数进行了评估和比较。混合模式之一的共振反射率的值随着可用于折射率感测的分析物介质的变化而显著变化。
2021-10-20 physics.optics
Precise Measurement of Refractive Indices in Thin Film Heterostructures
我们提出了一个强大的，精确的，准确的方法来同时测量两个透明材料的折射率内的干涉涂层。这是通过测量光度精确的透射光谱和薄膜多层结构的生长态单层厚度来实现的。这些测量用于基于TM的曲线拟合例程，该例程通过Monte-Carlo型误差传播提取折射率及其测量不确定性。我们证明了这种方法的性能，通过实验测量的折射率，GaAs和Al $_{0.929}$ Ga $_{0.071}$ As，存在于外延分布布拉格反射器。可以使用各种装置来获得透射光谱（例如，FTIR，基于光栅的分光光度计）和层厚度（例如，SEM、TEM、AFM），所讨论的方法易于适用于几乎任何波长区域和许多感兴趣的透明材料组合。随后的模型拟合方法产生折射率值与$10^{-4}$级的不确定性为两种材料。
2023-01-18 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
A study on refractive index sensors based on optical micro-ring resonators
在这项工作中，光学微环谐振腔的行为，特别是当用作折射率传感器，进行了详细的研究。考虑了两种结构，即一个线性波导耦合到一个圆形波导和两个线性波导通过一个圆形波导相互耦合。导出了最佳耦合条件，结果表明，在这两种情况下的谐振波长的条件，即在该波长处的透射光谱表现出下降（峰值），是相同的，只取决于圆形波导的几何特性和传播模式的有效折射率。后者，以及相应的模式分布，可以很容易地通过数值分析计算。基于有效折射率对环境折射率的依赖性来定义传感器的灵敏度。利用波导微扰理论的结果，确定了使系统灵敏度最大化的圆波导芯的几何特性。考虑单核和双核配置。我们发现，如果设计最佳，传感器可以检测到10^-4数量级的相对折射率变化，假设实验装置可以检测到3 × 10 ^-5数量级的相对波长偏移。最后，通过考虑在波导芯的表面上附着一薄层生物材料来检查系统作为生物传感器的行为。结果发现，当进行最佳设计时，该系统可以检测到10 nm层厚时10^-3量级的折射率变化，以及0.05折射率变化时0.24 nm量级的层厚变化。
2017-01-24 physics.optics
A fully automatized method for the unambiguous wavelength-by-wavelength determination of the thickness and optical property of a very thin film with a transparent range
本文提出一种全自动三步法，利用透明区间先定厚度，再通过一阶泰勒展开和数值回归，在 3.5-6.5 eV 范围内高精度无歧义地同时确定超薄膜的厚度、折射率和消光系数，并在 TiO2 理论与 Hf0.5Zr0.5O2 实验中验证。
2023-03-13 physics.optics
General scaling limitations of ground-plane and isolated-object cloaks
我们证明了，对于任意的三维变换为基础的不可见性伪装的物体以上的地平面或孤立的对象，有实际的约束，随着对象的大小而增加。特别是，我们表明，斗篷的厚度必须比例的厚度被掩盖的对象，假设有界的折射率，和吸收的差异和其他缺陷必须比例与对象的厚度成反比。对于孤立的物体，我们还表明，有界折射率意味着有效截面上的下限。
2011-08-11 physics.ins-det physics.optics physics.pop-ph
Topological phase singularities in atomically thin high-refractive-index materials
原子薄的过渡金属二硫属化物（TMDC）由于激子光谱特征、通过外部选通、掺杂或光调节其常数的可能性以及机械稳定性而为许多光子应用提供了有希望的平台。将此类材料用于传感或光学调制目的需要巧妙的光学设计，因为2D材料本身只能提供很小的光学相位延迟--这是原子厚度的结果。为了解决这个问题，我们结合薄膜的二维半导体表现出激子线与标准的商业SiO $_2$ /Si基板的法布里-珀罗谐振器，以实现反射的拓扑相位奇点。在这些奇异点周围，反射光谱表现出快速的相位变化，而结构表现为完美的吸收体。此外，我们证明，这种拓扑相位奇点是无处不在的整个类的原子薄TMDC和其他高折射率材料，使其成为一个强大的工具，在平面光学相位工程。作为一个实际的演示，我们采用PdSe $_2$拓扑相位奇异的折射率传感器，并证明其优越的相位灵敏度相比，典型的表面等离子体共振传感器。
2021-06-23 physics.app-ph physics.optics
Methods for fast and accurate material properties estimate with terahertz time-domain spectroscopy in transmission and reflection with optically thick materials
本文提出一种基于太赫兹时域光谱的新方法，通过将衰减表示为折射率函数并匹配理论解卷角与实验值，结合现有厚度估计方法，推导光学厚样品的介电性质，适用于透射和反射光谱。
2024-03-27 physics.optics
Resolving the wave-vector and the refractive index from the coefficient of reflectance
我们解决了现有的争议有关的符号的选择正常的界面分量的波矢量$k_z$的电磁波在一个积极的（增益）介质。我们的方法利用的事实，即不存在歧义的情况下，{ \em膜}的活性介质，因为它的反射系数是不变的下反转的符号$k_z$。然后，我们表明，无限膜厚度的限制决定了一个独特的和物理上一致的波矢和折射率的选择。确定和讨论了该理论的实际重要意义。
2007-10-24 physics.optics
Giant gate-tunability of complex refractive index in semiconducting carbon nanotubes
材料中的电可调光学性质对于从显示器到激光和光通信的许多应用是期望的。在大多数二维薄膜和其他量子限制材料中，这些常数已经被精确测量。然而，单壁纳米管（SWCNT）作为静电调谐的函数的光学常数尚未被测量，由于缺乏电子纯度和大面积的空间均匀性。在这里，我们测量的基本光学常数的高纯度（>99%）的半导体单壁碳纳米管（s-SWCNT）薄膜的光谱椭圆偏振法。我们提取了s-SWCNT薄膜的门可调复折射率，并观察到在近红外（IR）区域（1.3-1.55 μm）由所施加的电场诱导的实际折射率（~11.2%或绝对值>0.2）和消光系数（~11.6%）的巨大调制，其显著高于该波长范围内所有现有的电光半导体。我们进一步通过组合s-SWCNT和单层MoS 2异质结构来设计多层IR反射相位调制器叠层，其可以在1600 nm波长下获得>45°反射相位调制，总叠层厚度< 200 nm。我们的研究结果突出了s-SWCNT作为一个有前途的材料系统，在电信应用中的红外光子学和电光。
2020-09-24 physics.app-ph physics.optics
Average Transmission Decrease in One-Dimensional Photonic Structures by Widening the Random Layer Thickness Distribution
在这项工作中，我们研究了无序光子结构的光学特性，其中我们已经控制了随机层厚度的分布。这种结构的特征在于高折射率层和低折射率层的交替，但是层厚度遵循上述分布。我们使用了两种类型的分布：一种是每个厚度都有相同的发生概率，另一种是厚度遵循高斯函数。我们模拟了具有不同宽度分布的光子结构的整个光谱的平均透射率。我们已经发现，层厚度分布的选择是随机光子结构的平均透射率的控制。
2015-02-02 physics.optics
Scattering of a plane wave by an inhomogeneous 1D dielectric layer with gradient refractive index
本文提出了一种计算任意极化电磁平面波入射到一维有限厚度介质上的反射和透射系数的新方法，介质的介电常数是坐标的任意连续函数。我们已经表明，平面波散射的非均匀层的问题被减少到一个系统的一阶微分方程，包含该层的折射率或介电常数的导数，它可以被使用，例如，当搜索一个解析解。该方法还使得容易获得层内的场强分布。用这种方法得到的反射谱和场分布与基于Mathieu函数的解析解进行了比较。
2022-01-03 physics.optics
Properties of defect modes in periodic lossy multilayer with negative index materials
利用特征矩阵方法研究了由正折射率层和负折射率层组成的一维有耗光子晶体的传输特性。结果表明，随着缺陷层折射率和厚度的增加，缺陷模的频率降低。此外，它表明，缺陷模式的频率是敏感的入射角，偏振和缺陷层的物理性质，但它是不敏感的小的晶格损耗因子。缺陷模的高度对损耗因子、入射角、偏振态、折射率和缺陷层厚度非常敏感。研究还表明，缺陷模的高度和宽度受晶格周期数和损耗因子的影响。研究结果可用于设计新型窄带滤光片结构和其他光学器件。
2013-01-24 physics.optics
Refractive index evaluation of porous silicon using Bragg reflectors
制作一维光子晶体结构和形成理想的光子带隙需要两个主要的物理性质：厚度周期性和折射率。多孔硅（PS）是一种纳米结构材料，由于其易于通过改变制备条件来调节其孔隙率和折射率而被广泛用于制备一维光子晶体。由于多孔硅的形貌随孔隙率的变化而变化，因此多孔硅折射率的测定并不容易。为了找到PS的光学性质，我们可以使用不同的有效介质近似（EMA）。在这项工作中，我们提出了一种方法来评估性能的PS层的折射率，以建立光子布拉格反射器。通过一个品质因数，我们测量的理论和实验之间的协议，并提出了一个简单的程序来确定的可用性的折射率。我们测试得到的折射率在更复杂的结构，如宽带可见-近红外反射镜，并通过一个优点函数，我们发现理论和实验之间的良好协议。通过这项研究，我们提出了定量参数来评估PS布拉格反射器的折射率。这一过程可能会对不同应用的一维光子结构的设计和制造产生影响。
2017-11-08 physics.optics
D-shaped photonic crystal fiber plasmonic refractive index sensor based on gold grating
提出了一种基于金光栅的高分辨率D型光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。引入金光栅调制谐振波长，提高折射率（RI）灵敏度。为了优化SPR传感器的结构参数，采用有限元法对PCF和金光栅的结构参数进行了分析。仿真结果表明，空气孔间距、空气孔直径、金厚度和光栅常数对折射率灵敏度的影响很小，降低了对精密加工的要求。为了提高共振成像传感器的分辨率，采用了波长解调和振幅解调相结合的双特征解调方法，在1.36-1.38范围内，SPR传感器的最大理论分辨率达到5.98 × 10-6 RIU，波长灵敏度达到3340 nm/RIU。该SPR传感器在开发高灵敏度、实时、快速响应的SPR RI传感器方面具有潜在的应用价值。
2018-06-26 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
Optical contrast and refractive index of natural van der Waals heterostructure nanosheets of franckeite
我们通过定量光学显微镜研究了机械剥离的硅镁矾纳米片。透射模式和落射照明模式的光学显微镜图像的分析提供了一种快速的方法来估计剥离的薄片的厚度一眼。通过显微反射率的光学对比光谱的定量分析允许通过将所获得的光谱拟合到基于菲涅耳定律的模型来确定在宽范围的可见光谱中的钙钛矿的折射率。
2018-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Reflectivity-based refractive index measurement of van der Waals materials
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
针对传统椭圆偏振法难以测量小尺寸vdW薄片折射率的问题，提出基于反射率最小值光谱位置的测量方法，无需假设光谱形状，在HfS₂上验证了有效性，为vdW材料折射率表征提供替代方案。
2025-11-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Refractive indices of Y$_2$SiO$_5$ in the near-infrared
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内耳研究所）
针对Y$_2$SiO$_5$在近红外波段折射率数据缺失的问题，采用干涉测量技术测定主折射率，并基于Sellmeier方程建立宽光谱模型，给出了系数与精度。
2026-08-12 physics.optics
Optical characterization of PZT thin films for waveguide applications
为了研制电光波导，采用改进的溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了Pb（Zr，Ti）O3陶瓷铁电薄膜。为了研究PZT薄膜的光学特性，建立了一套精确的折射率和厚度测量装置，称为M线装置。对PZT薄膜折射率和厚度的测量结果进行了实验不确定度评定和精度计算。利用该装置进行了两种不同工艺的压电陶瓷的制备研究。本文对一种制作工艺的再现性进行了测试，并给出了结果。
2014-05-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
W-Band Pancharatnam Half Wave Plate Based on Negative Refractive Index Metamaterials
电磁超材料，由亚波长大小的结构排列制成，可以用来操纵辐射。设计沿一个轴具有正折射率且沿正交轴具有负折射率的超材料可导致双折射$Δn>1$。这种效应可以用来制造具有亚波长厚度的波片。以前以这种方式制作波片的尝试导致了非常窄的可用带宽。在本文中，我们使用Pancharatnam方法来增加可用带宽。有限元法和传输线模型的组合用于优化最终设计。实验结果进行了比较的建模数据。
2014-02-21 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Colloidal superlattices for unnaturally high-index metamaterials at broadband optical frequencies
金属纳米颗粒（NP）组装的最新进展使光学领域前所未有的光物质相互作用的复杂工程成为可能。在这项工作中，我扩大了NP光学超材料的设计灵活性，将可达折射率的上限推到不自然的高制度。对NP超晶格单层的几何参数的精确控制赋予了电共振和相关有效介电常数的显著增加，远远超出了自然可达的制度。同时，有效的渗透性，实现高折射率的另一个关键因素，被有效地抑制通过减少纳米粒子的厚度。通过建立这一设计规则，我已经实现了不自然的高折射率（15.7在电谐振和7.3在准静态极限）在宽带光频率（100 THz ~ 300 THz）。我还将这种NP超材料与石墨烯结合起来，以在宽的光学频率上电气控制高折射率。
2015-07-24 physics.optics
The effect of the stagnant layer on the photon mean-free-path length in concentrated suspensions of nanoparticles
本文通过推广单次散射强度概念并超越Born近似，提出一种无需详细多粒子建模即可评估纳米颗粒浓缩悬浮液中停滞层折射率和厚度的方法，揭示了停滞层参数对光子平均自由程的复杂影响机制。
2023-09-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Scalable van der Waals Photonics: High-Refractive-Index Gallium Sulfide Films with Single-Crystal Optical Properties
Emerging Technologies Research Center, XPANCEO（XPANCEO 新兴技术中心）；Moscow Center for Advanced Studies（莫斯科高级研究中心）
本文提出通过原子层沉积制备高折射率氧化镓薄膜，实现可扩展的范德瓦耳斯光子学平台，其光学性能接近单晶材料，适用于高集成度波导应用。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Optimizing achromaticity in metalenses, and development of a layered thin-film metalens
超透镜是设计成利用纳米级谐振结构来重定向入射光以复制常规折射透镜或透镜阵列的行为的微透镜光学装置。这些通常由离散的元原子组成，例如纳米级电介质柱。消色差聚焦-与传统的多元件折射对应物相关联-经常尝试单层超透镜设计，这已被证明难以用有界折射率和总透镜厚度实现。最近的一项研究（F.Presutti和F.Monticone，2020年）将此形式化，将光学延迟线限制应用于超透镜，导致聚焦系统的消色差性的普遍权衡。在这项工作中，我们（1）从理论上探讨了消色差超透镜设计，（2）提出了一个薄膜多层设计作为替代离散元原子的方法大数值孔径（NA）消色差超透镜。它示出，波前调制也可以实现光谱变化的传输幅度，而不是纯粹匹配的相位分布。事实上，即使折射率有界，在给定光谱范围内的完美消色差操作也可能被其他地方的不完美操作所抵消，导致NA受到控制的最小一般光谱特征的限制。这些考虑导致了一个广义的相位匹配优化程序，并模拟了一个薄膜超透镜，使用分层的TiO 2/MgF 2的总厚度小于1 μm（20层），在6个同时波长（350-740 nm，Δλ~65 nm）聚焦。对于中等NA（~0.35），反射光的显著比例（>40%光谱平均值）被聚焦。随着光学涂层工业的成熟，保形薄膜方法从其离散纳米级元原子等效物降低了制造复杂性。
2022-02-08 physics.optics
Enhanced Reflectivity Change and Phase Shift of Polarized Light: Double Parameter Multilayer Sensor
在此，基于偏振光相位差和光吸收的暗点的概念通过使用低折射率和消光系数半导体和电介质以及高折射率非氧化金属多层薄膜结构的模拟来证明。几种多层传感器结构通过测量反射率比λ和相移Δ显示出对可检测材料的厚度和折射率变化的极大灵敏度。重点是这样的多层膜，它具有在可见光谱范围内的两个参数（λ，Δ）的灵敏度，从而打开了进一步研究的可能性，一个新的生物医学传感器的发展与增强的双参数传感。
2022-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Broadband and omnidirectional anti-reflection layer for III/V multi-junction solar cells
报道了一种基于自下而上生长的锥形GaP纳米线的III/V四极太阳能电池的新型折射率梯度减反射膜。本文计算了具有MgF_2/ZnS双层减反射膜和渐变折射率膜的InGaP-GaAs-InGaAsP-InGaAs太阳电池的光电流密度。在太阳电池上镀上厚度为1μm的渐变折射率层，光电流密度可提高5. 9%。我们建议通过在III/V太阳能电池上生长锥形GaP纳米线来实现这样的渐变折射率层。对于第一次演示的锥形纳米线的III/V太阳能电池上的生长的可行性，我们已经在AlInP/GaAs衬底上生长锥形GaP纳米线。我们的实验表明，从纳米线涂层基板的反射减少，并增加到基板的透射率为一个广泛的光谱和角度范围。
2012-10-24 physics.optics
Integral refractive index imaging of flowing cell nuclei using quantitative phase microscopy combined with fluorescence microscopy
我们提出了一种新的多模态成像技术，用于定量测量悬浮液中活生物细胞核的积分（厚度平均）折射率。为此目的，我们将定量相位显微镜与同步二维荧光显微镜相结合。我们使用2-D荧光显微镜定位细胞内的定量相位图的细胞核，以及测量核半径。如通过3-D共聚焦荧光显微镜和通过2-D荧光显微镜同时在流动期间旋转细胞所离线验证的，不在分裂期间的悬浮液中的细胞核可以假定为椭圆体。悬浮液中细胞的整个形状可以假定为球形。然后，细胞和细胞核的3-D形状可以分别基于可从2-D相位和荧光测量获得的它们的平面内半径来评估。最后计算了原子核的积分折射率分布。我们在癌细胞上展示了新技术，获得了低于细胞质的细胞核折射率值，与最近的发现一致。我们相信，所提出的技术有可能被用于流式细胞术，其中全三维折射率断层扫描是太慢，在流动过程中实施。
2019-09-03 physics.bio-ph physics.optics
Unambiguous determination of optical constants and thickness of ultrathin films by using optical anisotropic substrates
本文利用各向异性衬底在椭圆偏振测量中解耦 n、k、d 耦合，实现厚度低于 1 纳米超薄膜光学常数与厚度的同时高精度确定，并证明其广泛适用性。
2025-02-28 physics.optics
Refractive index retrieval of 3D printed materials for photonic applications
Newcastle University（纽卡斯尔大学）
本文通过理论和实验方法评估了四种聚合物的复折射率，包括一些回收版本，以确定它们在电信波长下的光子应用潜力。
2026-05-21 physics.optics
High Performance Atomically Thin Flat Lenses
我们的实验表明，具有7 μ m的厚度，这对应于材料的厚度的基本物理限制，是在一个大面积，单层，CVD制备的钨硫族化合物单晶使用低成本的灵活的激光写入方法制造。该透镜应用超高折射率来引入入射光的突变幅度调制，以实现三维（3D）聚焦衍射极限分辨率（0.5λ）和高达31%的聚焦效率。基于衍射理论建立了一个解析物理模型，模拟了聚焦过程，与实验结果吻合较好。
2016-11-20 physics.optics
Label-Free Microrefractometry of Interfacial Processes Using Fluorescent Smart Coverslips
Institute of Nanotechnology and Advanced Materials (BINA)（纳米技术与先进材料研究所（BINA））；Department of Chemistry, Bar-Ilan University（巴伊兰大学化学系）；Université Paris Cité, CNRS, Saint-Pères Paris Institute for the Neurosciences（巴黎西岱大学、法国国家科学研究中心、圣佩雷斯巴黎神经科学研究所）
利用荧光智能载玻片实现无需标记的界面过程微折射率测量，通过折射率依赖的发射位移实现高灵敏度微折射率测量，适用于纳米生物光子学、化学传感和原位材料分析。
2026-05-02 physics.optics q-bio.QM
Zitterbewegung-like effect near the Dirac point in metamaterials and photonic crystals
本文对超材料平板在零折射率点附近的类齐特贝韦根效应进行了物理解释。在以零折射率点为中心的负折射率区和正折射率区之间，超材料平板的透射谱分布是不对称的。当对称脉冲传播通过超材料板时，由于板的透射光谱的不对称性，其透射光谱变得不对称，导致具有不对称时间形状的透射脉冲。这种不对称性表现出一种时间上的拖尾振荡，即，Zitterbewegung效应。此外，还讨论了脉冲的时间和空间宽度以及超材料板的厚度对传输脉冲拖尾振荡的影响。我们的结果与其他研究人员在相对论量子概念的强度上获得的结果一致;然而，我们分析的观点是经典的，与相对论量子力学无关。
2010-10-26 physics.optics
White light interferometry analysis for measuring thin film thickness down to few nanometers
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本文提出了一种基于白光干涉的薄膜厚度测量方法，通过开源库实现自动光谱到厚度的推导，适用于几纳米尺度的薄膜测量。
2025-11-26 cond-mat.soft physics.optics
Metasurface array for single-shot spectroscopic ellipsometry
本文提出一种基于硅基超表面阵列的单次光谱椭偏测量系统，结合迭代优化重建完整Stokes偏振光谱，从而无机械运动地高精度测定薄膜厚度与折射率。
2023-07-13 physics.ins-det physics.optics
Transmission Character of General Function Photonic Crystals
本文提出了一种新的广义函数光子晶体，其介质折射率是空间位置的任意函数。与传统的光子晶体（PC）不同，其结构由两种介质$A$和$B$生长，具有不同的恒定折射率$n_{a}$和$n_{b}$。基于费马原理，给出了光在一维GFPC中的运动方程，并计算了其传输矩阵，这与传统的光子晶体不同。对$A$和$B$两种介质分别选取线性折射率函数，发现一维GFPC的透射率在不同斜率的线性折射率函数下可以远大于或小于1，这与传统的光子晶体的透射率（其透射率在0和1之间）不同。另外，我们还研究了不同的入射角、周期数和光学厚度对透射率的影响，得到了一些不同于传统光子晶体的新结果。
2012-12-01 physics.optics quant-ph
Enhanced opposite Imbert-Fedorov shifts of vortex beams for precise sensing of temperature and thickness
本文实验展示了在双棱镜谐振结构中，具有大反向轨道角动量的涡旋光束的相对伊姆伯特-费多罗夫位移显著增强，并利用该位移精确传感空气间隙的厚度和温度，灵敏度随反向OAM绝对值增大而提高。
2023-11-16 physics.optics
Gradient Index Devices for the Simultaneous Focusing of the S0 and A0 Lamb Modes
梯度折射率器件的S 0和A 0兰姆模式的同时控制和数值分析。发现这两种模式的折射率之间存在一种特殊的关系，这种关系允许通过梯度声子晶体和板的厚度变化来同时控制这两种模式。设计了平面梯度折射率透镜和圆Luneburg透镜。数值模拟结果表明，这些设备的性能是良好的两个模式在宽带频率范围内，这种方法可以用来设计更先进的折射装置的引导振动模式的总控制。
2015-02-18 physics.class-ph physics.optics
Anomalous refractive index modulation and giant birefringence in 2D ferrielectric CuInP$_2$S$_6$
本工作报道了室温下二维铁电CuInP$_2$S$_6$中高达23.2%的反常厚度依赖性折射率变化及蓝紫光波段1.24的巨双折射，并将其归因于Cu(I)极化贡献，为电控光响应器件开辟了新途径。
2025-06-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Large tuning of the optical properties of nanoscale NdNiO3 via electron doping
本文通过电场驱动锂离子插层将NdNiO3薄膜从金属相切换为绝缘体相，发现掺杂梯度形成绝缘体-金属双层结构，并测得绝缘相带隙约3-4 eV，展示了电控大幅调谐光学折射率的新途径。
2024-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Analytic Fourier ptychotomography for volumetric refractive index imaging
本文提出解析傅里叶叠层衍射层析成像（AFP），通过解析求解逆散射问题，无需迭代优化或轴向扫描，实现无像差三维折射率成像，显著提升分辨率与图像质量。
2025-04-22 physics.optics
Design of Carrier-Depletion-based Modulators on Commercially Available SOI Substrates of Varying Device-Layer Thickness
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
本研究设计了基于载流子耗尽效应的SOI衬底调制器，通过比较厚膜和薄膜MZMs的调制速度，发现厚膜支持几Gbps，薄膜可达到20Gbps。
2025-12-17 physics.optics
Surface sensitivity of Rayleigh anomalies in metallic nanogratings
基于金属纳米光栅中的瑞利异常（RA）的传感方案表现出令人印象深刻的体积折射率灵敏度仅由光栅周期决定。然而，需要仔细研究表面灵敏度（这是无标记化学和生物传感的关键品质因数），以评估该技术平台的实际适用性。在本文中，我们探讨的敏感性RA在金属纳米光栅时，局部折射率的变化被认为是。我们的研究表明，与相应的体积值相比，表面灵敏度降低了两个数量级;有趣的是，这种剩余灵敏度并不归因于RA的波长偏移，RA对局部折射率变化完全不敏感，而是严格连接的等离子体效应。我们的分析增加覆盖厚度揭示了最终的表面灵敏度接近RA体值，这原来是光栅辅助表面等离子体极化激元灵敏度的上限。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
The Refractive Index of Gallium Antimonide
University of Vienna（维也纳大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Université de Neuchâtel（纳沙泰尔大学）；RhySearch（莱茵搜索）
本文通过高精度测量提供了 gallium antimonide 的复折射率数据，用于近红外和中红外光子学技术的发展。
2026-02-13 physics.optics
Entangled Photon-pair Generation in Nonlinear Thin-films
本文提出了一种完全矢量且非近轴的理论形式，用于描述非线性薄膜中的自发参量下转换，深入研究了纠缠光子对产生的动力学，并给出了产生最大偏振纠缠光子对的条件。
2024-06-04 physics.optics quant-ph
Impact of Pauli-blocking effect on optical limiting properties of WSe2 thin films
我们提出了一个详细的研究厚度依赖的三阶（\c{hi}^( 3））非线性光学性质的射频溅射WSe 2薄膜使用超短脉冲在不同的激发波长为中心。单光束Z-扫描为基础的调查，在可见光谱揭示了突出的作用，保利阻塞诱导饱和吸收或光限幅在WSe 2薄膜的各种厚度。研究还探讨了WSe 2薄膜的三阶非线性极化率（\c{hi}^( 3）的色散。有趣的是，任何厚度的WSe 2薄膜都表现出描绘正非线性折射率（n2 > 0）的自聚焦效应。频率依赖的非线性吸收（\b{eta}）与薄膜的带隙具有明显的相关性，这也通过基于密度泛函理论（DFT）的模拟进行了研究。能带结构的变化主要是由于硒缺陷引起的缺陷带在WSe 2薄膜的光限幅特性具有明显的影响。
2022-04-23 physics.optics
Film Thickness Gauge Based on Interferometric Principle of Y-shaped Optical Fiber
本研究提出基于Y型光纤干涉原理的薄膜厚度测量仪，利用Y型光纤传输与探测光信号，结合光谱仪解析干涉信号计算膜厚，经设计验证其具备高精度与稳定性，可满足实际应用需求。
2024-12-10 physics.optics
Ultra-Thin Metal Films for Enhanced Solar Absorption
本文介绍了模拟结果的光学吸收超薄膜的镍，金和银在整个太阳光谱。发现在镍的情况下，对于最大太阳能吸收，存在约10- 13 nm的最佳厚度。据信，这是其折射率的实部和虚部在整个太阳光谱上具有相似幅度的结果，这可以引起非常强的薄膜吸收。
2012-03-07 physics.optics
