Tight-binding photonics
本文综述了类紧束缚光子学，通过将麦克斯韦方程映射为矩阵哈密顿量来简化光子晶体分析，涵盖理论、实验、效应及应用前景。
2025-08-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Deep learning in nano-photonics: inverse design and beyond
纳米光子学背景下的深度学习主要讨论其在光子器件或纳米结构逆向设计方面的潜力。最近许多关于机器学习逆向设计的工作都是非常具体的，并且各自方法的缺点通常并不清楚。因此，在这篇综述中，我们希望对深度学习在逆向设计中的能力以及迄今为止所取得的进展进行批判性的回顾。我们在更高的层次上对不同的基于深度学习的逆向设计方法进行了分类，并根据其各自的应用背景对其进行了分类，并批判性地讨论了它们的优缺点。虽然社区的注意力很大一部分集中在纳米光子逆向设计上，但深度学习已经发展成为各种应用的工具。因此，评论的第二部分将重点关注纳米光子学中的机器学习研究“超越逆向设计”。这从物理学通知的神经网络到光子学模拟的巨大加速，从稀疏数据重建，成像和“知识发现”到实验应用。
2021-01-12 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Plasmonic nanowire coupled to zero-dimensional nanostructures: A brief review
促进表面等离子体激元的金属纳米线和纳米颗粒在纳米光子学、热等离子体激元学和光电子学中是当代感兴趣的。它们不仅促进了亚波长光的传播和定位能力，而且还为限制在纳米尺度的体积内的光热效应提供了一个极好的平台。这篇简短的综述文章旨在提供一个特定的纳米光子几何形状的概述：一个等离子体纳米线耦合到零维纳米结构。我们讨论了制备这种纳米结构的方法，并回顾了一些有趣的纳米光子应用，我们最后讨论了一些新兴的研究方向，可以通过采用耦合纳米结构。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Photonics of Time-Varying Media
时变介质最近已经成为波操纵的新范例，这要归功于新型高度非线性材料（如ε-近零材料）的发现与对新型波应用（如无磁非互易性、多模光整形和超快开关）的探索之间的协同作用。在这篇综述中，我们提供了一个全面的讨论，最近取得的进展与光子超材料whoseproperties源于他们的调制的时间。我们回顾了支撑时间开关的基本概念及其与空间散射的关系，并部署由此产生的洞察力来回顾光子时间晶体及其新兴的研究途径，如拓扑和非厄米物理。然后，我们将讨论扩展到时空调制及其在非互易性、合成运动、巨各向异性、放大等效应中的应用。最后，我们总结了最近证明的最有吸引力的实验途径的审查，并提供了一些观点，对未来实现光子学中的时间调制的新兴趋势。
2021-11-18 cond-mat.other physics.optics
Recent Advances in Programmable Photonic-Assisted Ultrabroadband Radio-Frequency Arbitrary Waveform Generation
本文综述了光子辅助射频任意波形发生器（RF-AWG）的最新进展，重点介绍了可编程超宽带微波和毫米波波形。这些技术中的关键使能组件是可编程光脉冲整形、通过色散传播的频率到时间映射以及高速光电探测。讨论了几种不同的光子RF-AWG方案的主要优点和挑战。我们进一步审查了一些超宽带RF-AWG应用的概念验证演示，包括高分辨率测距和超宽带非视距信道补偿。最后，我们提出了最新的进展与增加的时间孔径和时间带宽产品的RF-AWG。
2015-10-13 physics.optics
Chandrasekhar polynomials -- A brief review
本文综述了关于Escherasekhar多项式的研究。多项式经常出现在输运理论中。阐明了三维辐射输运方程与旋转参考系方法的关系。
2020-05-25 cond-mat.dis-nn math-ph math.MP
Graphene based functional devices: A short review
石墨烯是一种理想的二维材料体系，是电子和光子器件的桥梁。它还分别打破了电子学和光子学的基本速度和尺寸限制。石墨烯具有宽带、高速、体积小、损耗低的信号传输、发射、调制和检测等多种功能。在这里，我们简要介绍了微波、太赫兹和光频下基于石墨烯的功能器件。讨论了它们的基本物理和计算模型。
2018-10-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Engineering photonic environments for two-dimensional materials
二维（2D）材料是一个迷人的光子平台，具有小器件规模、快速运行速度以及低能耗，这要归功于它们的面内晶体结构和面外量子限制。该研究领域进一步发展的关键是能够修改2D材料的光学特性。这些改变通常来自材料本身，例如改变其化学成分。本文通过对光子环境的工程设计，综述了一种探索较少但很有前途的方法。而不是修改材料本身，这意味着操纵电介质和金属环境，均匀和纳米结构，直接与材料相互作用。对于只有一个或几个原子厚的2D材料，与环境的相互作用可以非常有效。本文综述了这种相互作用的三个自由度：弱耦合，强耦合和多功能性。此外，它回顾了一个相对定时的工程概念，直接应用到二维材料的图案化。受益于纳米光子学的蓬勃发展，光子环境工程提供了一种多功能和创造性的方法来重塑2D材料中的光-物质相互作用。
2020-09-19 physics.optics
Topological photonic crystals: physics, designs and applications
近年来，拓扑光子学的研究不仅提出并实现了光的单向宽带传输和鲁棒传输等新颖的拓扑现象，而且设计并制备了具有高性能指标的光子器件，这些光子器件不受缺陷或无序等制造误差的影响。光子晶体是一种周期性的光学结构，具有良好的光场限制和多个调节自由度的优点，为控制光的流动提供了一个强有力的平台。光子晶体具有倒易空间中的拓扑结构，被广泛应用于揭示光的不同拓扑相位，展示拓扑光子学功能。本文综述了不同尺度、不同模型和不同拓扑相的拓扑光子晶体物理。介绍了拓扑光子晶体的设计方法。此外，我们还综述了拓扑光子晶体在有源和无源光子学中的应用。这些研究为拓扑光子晶体在实际光子器件中的应用奠定了基础。
2022-01-17 physics.app-ph physics.optics
High Temperature Thermal Photonics
控制和检测热辐射对于从能量转换系统和纳米级信息处理设备到红外成像、光谱和传感的各种应用至关重要。我们回顾了高温热光子学领域，其目的是控制极端环境中工程材料热辐射的光谱，偏振，可调谐性，可切换性和方向性。我们总结了候选材料正在追求的社会，同时具有极化激元/等离子体特性以及高温稳定性。我们还提供了一个详细的讨论常见的光子平台，包括元光栅，光子晶体，和超材料用于热发射工程。我们回顾了广泛的应用，包括热光电转换，高温辐射冷却，热辐射源，和嘈杂的纳米热器件。通过提供在这一领域的最新成就的概述，我们希望这篇评论可以加快进展，以克服在现代热工程的主要突出问题。
2020-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Controlling light propagation: a brief review
Hoffman等人最近的研究结果表明，使用当前的纳米纤维技术，通过交错InGaAs/AlInAs来构建负折射材料（NIM）是可能的。他们的发现提供了第一个实验证据，证明了长期以来由变换光学假设的负折射半导体。本文综述了半导体折射率理论和负折射现象，着重介绍了Hoffman等人的研究成果，并以变换光学理论为基础，展望了这一学科的发展前景及其对材料电动力学性质剪裁的重要性。
2013-03-05 physics.optics
Diamond Integrated Quantum Photonics: A Review
金刚石中的集成量子光子器件在许多量子应用中具有巨大的潜力，包括长距离量子通信、量子信息处理和量子传感。这些设备受益于钻石卓越的热、光学和机械性能的结合。其宽的电子带隙使金刚石成为各种光学活性自旋量子位的理想宿主，这些量子位是量子技术的关键构建块。在具有里程碑意义的实验中，金刚石自旋量子比特已经实现了远程纠缠、存储增强量子通信和具有容错量子纠错的多量子比特自旋寄存器的演示，从而实现了多节点量子网络。这些进步使金刚石成为量子信息处理的固态材料平台的前沿。金刚石纳米纤维技术的最新发展为进一步将这些具有里程碑意义的实验扩展到现实生活中的量子技术提供了一条有希望的途径。在本文中，我们集中在创建集成金刚石量子光子器件的最新进展，特别强调自旋光子接口，腔光机械器件，和自旋声子转导。最后，我们讨论了在可扩展的量子技术中使用钻石的前景和仍然存在的挑战。
2022-07-18 physics.optics quant-ph
Interfacing single photons and single quantum dots with photonic nanostructures
光子纳米结构提供了剪裁光与物质之间相互作用的手段，并且在过去的十年中见证了这一主题的巨大实验和理论进展。特别是，与半导体量子点的结合已被证明是成功的。本文综述了光子纳米结构中单量子点中激子的量子光学。在集成光子纳米结构中设计光-物质相互作用强度的能力使得能够进行一系列基本量子电动力学实验，例如，自发发射控制、修改的兰姆位移和增强的偶极-偶极相互作用。此外，高效的单光子源和巨光子非线性可以实现与光子量子信息处理的直接应用。综述总结了光子发射的一般理论框架，包括退相过程的作用，并将其应用到当前感兴趣的光子纳米结构，如光子晶体腔和波导，介电纳米线和等离子体波导。所介绍的概念通常适用于量子纳米光子学，并且在很大程度上也适用于其他量子发射体，例如分子、氮空位中心或原子。最后，讨论了量子信息处理的研究进展和应用前景。
2014-10-16 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Vertical One-Dimensional Photonic Crystal Platforms for Label-Free (Bio)Sensing: Towards Drop-And- Measure Applications
在这项工作中，全硅，集成光流体平台，制造的电化学微加工技术，利用垂直，一维高纵横比光子晶体的流通（生物）传感应用进行审查。讨论了这种平台用于即时护理应用的潜力，用于压力驱动和毛细作用驱动的操作，并参考折射法和生化传感。
2015-10-19 physics.optics
Nonlinear optics and light localization in periodic photonic lattices
我们回顾了光子晶格领域的最新进展，强调了它们在控制光的线性和非线性传播方面的独特性质。我们绘制了光晶格和光子晶体之间的一些重要联系，指向在光通信和计算，光束整形和生物传感的实际应用。
2007-05-13 physics.optics
Towards field-programmable photonic gate arrays
本文综述了现场可编程光子场阵列（FPPGA）的基本原理、基本原理、技术、体系结构和最新进展。
2020-02-22 cs.ET physics.optics
Nonlinear response of Silicon Photonics microresonators for reservoir computing neural network
目前，信息光子学得到了广泛的研究和应用。对这一突破性技术的兴趣主要是由实现高带宽应用的实时数据处理的可能性所激发的，这些应用仍然通过小尺寸设备来实现，这些设备将允许打破摩尔定律所施加的限制。信息光子学的一个潜在的突破性实现是通过集成光子电路。在这种方法中，最合适的计算方案是通过集成光子神经网络实现的。在这一章中，我们提供了一个审查的一种可能的方式来实现一个神经网络使用硅光子。具体来说，我们回顾了我们在特伦托大学纳米科学实验室进行的工作。我们目前的方法，结果，和未来的挑战，延迟复杂的感知器的快速数据处理，利用非线性动力学的储备池计算方法的microwave谐振器，和microwave谐振器的反馈延迟回路的时间序列处理。
2023-02-20 cs.ET physics.optics
Bound states in the continuum in photonic structures
连续介质中的束缚态提供了一个显著的例子，说明一个大约一个世纪前在量子力学中解决的简单问题如何能够推动对波动物理学中整个共振现象谱的研究。由于其巨大的辐射寿命，连续介质中的束缚态在致力于波过程的物理学的各个领域中找到了多种应用，包括流体力学，原子物理学和声学。在这篇综述论文中，我们提出了一个全面的描述束缚态的连续和相关的影响，主要集中在光子介电结构。我们回顾了这一领域的历史，在连续体中形成束缚态的基本物理机制，以及支持这种状态的结构的具体例子。我们还讨论了它们在光学、光子学和辐射物理学中的可能应用。
2022-07-05 physics.optics quant-ph
Astronomical photonics in the context of infrared interferometry and high-resolution spectroscopy
我们回顾了天体光子学的潜力，一个相对年轻的领域之间的接口光子学和天文仪器，光谱干涉。我们回顾了推动天体光子学出现的光子科学的一些基本方面，并强调了观测天体物理学的成就。我们分析了进一步技术发展的前景，同时考虑到与其他物理领域（例如凝聚态物理中的非线性光学）的潜在协同作用。我们还强调了纤维光学在路由和传输光、提供复杂滤波器或连接仪器和望远镜方面的核心作用，更具体地说，是在自适应光学使用日益增长的背景下。
2016-08-08 astro-ph.IM physics.optics
Integrated Nonreciprocal Photonic Devices with Dynamic Modulation
非互易元件，如隔离器和环行器，是光子系统的关键部件。本文综述了基于动态调制的非互易光子器件的理论和实验研究进展。特别是，我们专注于在光波长和设备架构，有可能芯片级集成的方法。我们首先讨论使用动态调制构造隔离器或环行器的要求。我们回顾了一些不同的隔离器和环行器架构，包括波导和谐振器件，并描述其基本的工作原理。然后，我们从系统级性能的角度比较这些器件架构，考虑它们的品质因数，如占用空间，带宽，隔离和插入损耗的规模相对于器件参数。
2020-09-29 physics.app-ph physics.optics
Exploiting metamaterials, plasmonics and nanoantennas concepts in silicon photonics
光与亚波长金属纳米结构的相互作用是当前不同科学热点的核心，即等离子体，超材料和纳米天线。在过去的十年中，这些学科的研究已经产生了新的，强大的概念，提供了前所未有的程度的控制光操纵在纳米级。然而，直到最近，这些概念才被用于增加当前光子集成电路（PIC）中的光处理能力，传统上，光子集成电路仅依赖于元件尺寸大于光波长的电介质材料。在不同的PIC平台中，硅光子学有望成为主流，因为使用成熟的CMOS工艺制造能够大规模生产低成本PIC。在这篇综述中，我们讨论了引入超材料，等离子体和纳米天线领域的最新概念到硅光子集成平台的好处。我们回顾了这一方向的现有工作，并讨论了这种混合方法如何能够改善目前的PIC，使新的和破坏性的光子学应用。
2020-01-07 physics.app-ph physics.optics
Two-dimensional solitons in nonlocal media: a brief review
本文综述了非局域非线性系统中的类孤子态。这方面的工作有着悠久的历史。一些发现，如支持的光学孤子的热非线性，并在液晶中的取向非线性，已在文献中进行了审查，因此，他们在本综述中进行了概述。一些其他的研究，如那些解决模型与分数衍射，这是由一个线性非局部算子，最近已经开始，因此，它将是相关的，以详细审查他们当更多的结果积累;本文提供了一个简短的概述后一个主题。文章的主要部分是一个总结的结果，二维（2D）孤子在特定的模型起源于研究的玻色-爱因斯坦凝聚体（BECs），这是足够成熟，但尚未进行审查。这些是，特别是，各向异性准二维孤子支持的长程偶极-偶极相互作用的凝聚体中的磁性原子，巨涡旋孤子，这是稳定的高值的缠绕数，以及二维涡旋孤子的后一种类型的自加速移动。涡旋孤子是一种混合型的状态，其中包括物质波和电磁波分量。在由两个不同原子态组成的二元BEC中，它们由两个分量的物质波与耦合两个原子态的微波场的共振相互作用来支持。其他一些主题以简短的形式包括在审查中。
2022-07-19 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
