Nanophotonic control of circular dipole emission: toward a scalable solid-state to flying-qubits interface
利用纳米结构控制单量子发射体的光子发射对于可扩展的片上量子信息处理至关重要。如今，纳米谐振器可以影响发射器的寿命，并最终在发射器和光场之间引起强耦合，而纳米天线可以控制发射的方向性。将这种控制扩展到操纵轨道角动量变化跃迁的发射，将使长寿命固态量子比特和飞行量子比特之间的耦合成为可能。由于这些过渡与圆形，而不是线性偶极子，这样的控制需要详细的知识的空间依赖的相互作用的复杂偶极子与高度结构化的光学本征态包含本地螺旋。使用一个经典的模拟，我们在实验上映射的圆偶极子的光子模式的模型结构，一个光子晶体波导。我们表明，根据当地的螺旋偶极子可以耦合到模式传播到左边或右边。这些地图与计算结果非常吻合。因此，我们的测量结果表明，自旋光子耦合的途径与近单位（0.8 $\pm$ 0.1）的效率。
2014-11-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spontaneous radiation of a finite-size dipole emitter in hyperbolic media
研究了均匀单轴介质中有限尺寸偶极子辐射源的辐射衰减率和Purcell效应。我们证明了当介质的纵向和横向介电常数的符号相反时，辐射率强烈增强，并且等熵线具有双曲线形状。我们发现，即使在没有损失的情况下，Purcell增强因子仍然是有限的，它取决于发射极的大小。
2011-05-28 physics.optics
Stabilization of dipole solitons in nonlocal nonlinear media
本文用两种不同的方法研究了非局域非线性介质中偶极孤子的稳定性。首先，我们研究了热非线性介质中孤子的性质，其中激光束诱导的折射率景观强烈依赖于边界条件和样品的几何形状。我们展示了样品几何形状如何影响热非线性介质中高阶孤子的稳定性，并揭示了偶极孤子可以在矩形几何形状中动态稳定，而不是在正方形横截面的热样品中。其次，我们讨论了非局域非线性响应的饱和对多极孤子性质的影响。我们发现，即使在对称的几何结构中，只要输入功率超过一个临界值，饱和响应也能稳定偶极孤子。
2008-03-31 nlin.PS physics.optics
A unified framework for determining transition dipole polarization in solid-state spin defects
Kavli Institute of Nanoscience, Department of Quantum Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子纳米科学系卡弗里纳米科学研究所）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）；Department of Applied Physics, University of Geneva（日内瓦大学应用物理系）；Constructor University Bremen（不来梅建构大学）
提出从系综光谱重建固态自旋缺陷电跃迁偶极极化的框架，结合磁场、光偏振和应变响应，应用于硅中铒离子，确定光学偶极极化和应变-轨道耦合张量，并预测腔-离子耦合依赖关系。
2026-06-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Attosecond high-harmonic interferometry probes orbital- and band-dependent dipole phase in magnesium oxide
本文利用锁相XUV阿秒干涉测量技术，首次定量测量了氧化镁固态高次谐波产生中强度与频率依赖的偶极相位，并结合解析与全能带数值模拟揭示了轨道和能带分辨的相位贡献机制。
2025-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Interface solitons in thermal nonlinear media
我们证明了在一维线性折射率阶跃的热非线性介质中存在基界面孤子和偶极界面孤子。基界面孤子总是稳定的，偶极界面孤子的稳定性依赖于线性折射率的差异。界面孤子的质心总是位于折射率较高的一侧。与均匀热介质中的偶极界面孤子不同，偶极界面孤子的两个强度峰在特定条件下是不相等的。
2011-04-27 physics.optics
Physical meaning of the dipole radiation resistance in lossless and lossy media
在本教程中，我们将讨论从赫兹偶极子到均匀各向同性有耗介质的无限范围的辐射。如果介质是无损耗的，则辐射功率传播到无穷远，并且表观耗散由偶极子的辐射电阻测量。如果介质是有损耗的，则功率呈指数衰减，并且辐射电阻的物理意义需要澄清。在这里，我们提出了明确的计算在无限有损主机空间中吸收的功率，并讨论了零损耗的限制。我们表明，偶极天线的输入阻抗包含辐射电阻的贡献，它不依赖于折射率的虚部。这一事实意味着由偶极天线传递到周围空间的功率总是包含来自远场的贡献，除非折射率的实部为零。基于这种理解，我们讨论了两个天线之间的功率耦合的基本限制和消除辐射阻尼的限制的可能性。
2019-12-18 physics.class-ph physics.optics
Collapse suppression and stabilization of dipole solitons in two-dimensional media with anisotropic semi-local nonlinearity
研究了具有扩散非线性的二维光学介质模型中各向异性非局域性对偶极模（DM）孤子崩溃和稳定的影响。通过椭圆扩散系数使非局部非线性各向异性。在一维扩散率的极限情况下，介质成为半局部的。通过变分近似（VA）和数值形式的基本和DM孤子的家庭。我们证明了即使在半局域系统中，二维梁的坍缩也是被阻止的。各向异性的非局域性很容易稳定DM孤子，这是完全不稳定的各向同性介质。
2010-03-18 nlin.PS physics.optics
Dipole emission and coherent transport in random media II. Density of states vs. index of refraction
这是第二个一系列的文件，致力于发展一个微观方法的偶极发射过程及其关系到相干运输随机介质。在这封信中，我们推导出了虚腔中发射体的横向衰减率与主介质的复折射率之间的关系。我们认为，在过渡频率和主机散射体的相关长度的函数的自发发射的抑制/增强的标准的可能性。此外，我们研究了辐射/非辐射性质的净功率发射通过微观分析所涉及的散射事件。这项研究揭示了与以前的解释的本质差异。
2009-03-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Dynamical instabilities of spectroscopic transitions in dense resonant media
本文研究了局域场作用下的近偶极-偶极相互作用对连续激光辐射下二能级和V型三能级原子动力学的影响。V型三能级原子间的偶极-偶极相互作用导致了运动方程稳态解的Poincaré-Andronov-Hopf分岔。结果，能级的布居随时间周期性地变化。在二能级模型的框架下，动力学不稳定性被证明是不可能的。
2012-07-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Intense-Laser Nondipole-Induced Symmetry Breaking in Solids
本研究通过引入非偶极项，揭示了强激光在固体中诱导拓扑相依赖的手性，突破偶极选择规则，拓展高谐波生成的极化特性。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Radiation from a dipole perpendicular to the interface between two planar semi-infinite magnetoelectric media
考虑由平面界面分隔的两个半无限磁电介质，其电磁响应由非动力学轴子电动力学描述，并研究了垂直于界面的点状电偶极子的辐射.我们从电磁势的精确格林函数出发，其远场近似是用修正的最速下降近似得到的。这个过程产生的标准球面波以及轴对称的圆柱形表面波，但被限制在一个区域非常接近的接口。我们计算的角度分布的辐射和总辐射功率找到不同的干扰模式，根据相对位置偶极子观察员，和偏振混合效应，这都是在标准偶极子辐射缺席。它们是由轴子电动力学引起的磁电效应的表现。我们说明我们的研究结果与一些数值估计采用现实的媒体以及一些假设的选择，以照亮的磁电耦合的影响，这通常是非常小的。
2022-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.other hep-ph
Global polarizability matrix method for efficient modeling of light scattering by dense ensembles of non-spherical particles in stratified media
我们介绍了一种数值方法，该方法能够有效地模拟分层介质中包含的非球形颗粒的大型无序集合的光散射，包括当颗粒彼此非常接近时，平面界面和/或局部光源。该方法包括在寻找一个小的一组虚构的极化元件-或数值偶极子-定量再现场散射的单个粒子的任何激励和在任意距离的粒子表面。一组数值偶极子描述了一个全球极化率矩阵，这是通过求解依赖于全波模拟的反问题数值确定。后者是经典的，可以用任何麦克斯韦方程求解器来执行。空间非局部性是数值偶极子集的一个重要特征，与经典耦合偶极子相比，它提供了额外的自由度来重建复杂的散射场。一旦极化率矩阵描述散射由一个单独的粒子被确定，由这样的粒子在分层介质中的合奏的多重散射问题可以解决使用格林张量形式主义和只有几个数值偶极子，从而与低物理内存的使用，即使是密集的系统在界面附近。以大长径比高折射率介质柱为例，研究了该方法的性能。该方法易于实现，并可能为复杂的纳米结构表面的研究提供新的可能性，这在新兴的光子技术中正变得越来越普遍。
2019-12-09 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Temperature-tuning of near-infrared monodisperse quantum dot solids at 1.5 um for controllable Forster energy transfer
我们提出了第一个时间分辨低温观测福斯特能量转移的大，单分散的硫化铅量子点的基态跃迁近1.5 μ m（0.83 eV），从160 K到室温的环境。用我们的共焦单光子计数装置在1.5 μ m波长下测量，所观察到的温度依赖性偶极-偶极转移速率发生在（30-50 ns）^（-1）的范围内。通过温度调谐的点，94%的共振能量转移效率可以实现供体点。共振传输速率与所提出的理论模型相匹配。
2008-04-21 physics.optics
Directivity patterns of laser-generated sound in solids: Effects of optical and thermal parameters
本文从理论上研究了固体中激光声的指向性。讨论了两种主要的方法来计算的方向性图案的激光产生的声音的最重要的情况下的热光制度的产生。第一种方法，这是在实践中广泛使用的，是基于简单的建模的等效热光源作为一个机械偶极子，包括两个水平力施加到表面上的相反方向。第二种方法基于严格的理论，该理论考虑了固体材料的所有声学、光学和热参数以及激光束的所有几何和物理参数。激光产生的体纵向和剪切弹性波的方向性图案，以及产生的瑞利表面波的振幅，计算不同值的物理和几何参数，并与偶极源表示的情况下计算的方向性图案进行比较。它表明，简单的方法，使用偶极源表示的激光产生的声音是相当有限的，特别是对所产生的纵向声波的描述。一个实用的标准，建立了定义条件下的偶极源表示给出预测与可接受的误差。结果表明，对于垂直于表面的辐射，纵波的振幅对热参数值和自由固体表面的声反射系数值特别敏感。讨论了使用这种高灵敏度的反射系数的值的真实固体的表面性质的调查的可能性。
2014-02-25 physics.class-ph physics.optics
Controlling Laser Parameters by Electrical Polarization of Solid State Gain Media
激光晶体在外加电场作用下的电极化可以显著改变激光输出参数，如激发波长、光谱带宽、激发截面、发射截面、效率等，这为宽范围控制这些参数提供了新的可能性，扩大了现有激光器的应用范围，创造了新的激光器件。本文以钛宝石晶体为例，计算了外电场对激光固体增益介质的直接影响。结果表明，在20 kV/cm的外电场下，该晶体中的金属配体距离位移可以与先前在实验中测量的150 kbar的机械压力所引起的位移相媲美。这些位移的晶体上的激发和发光性能的后果进行了讨论。
2018-03-27 physics.optics
Spontaneous emission in dispersive media without point-dipole approximation
我们研究了一个嵌入色散环境中与电磁场耦合的二能级量子系统。我们扩展了光-物质相互作用的理论，包括系统的空间扩展，通过其波函数考虑。这是一个超越点偶极子近似的发展。这个成分使我们能够克服与格林张量传播子有关的发散问题。因此，我们可以重新制定的自发发射率和兰姆位移的表达式。特别是，包括原子系统的空间结构澄清了原子状态的不对称性相对于这些量的空间反转的作用。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Nonlocal surface dipoles and vortices
我们预测了在非局域热介质的界面上，具有拓扑复杂形状的二维表面孤子的存在性和稳定性，包括偶极子、涡旋和涡旋孤子的束缚态。不同于他们的同行在散装介质中，表面偶极子被发现是稳定的，在整个存在域。表面涡被发现表现出强烈的不对称强度和相位分布，并被证明是稳定的，太。表面涡旋孤子的束缚态是一类在体介质中不存在的新型表面孤子。这种状态被认为是稳定的，只要它们的能量流不超过上限阈值。我们的研究结果构成了第一个已知的例子，拓扑复杂的孤子位于非局域二维界面。
2008-02-18 nlin.PS nlin.SI physics.optics
Electromagnetic Vacuum of Complex Media: Dipole Emission vs. Light Propagation, Vacuum Energy, and Local Field Factors
我们提供了一个统一的方法来处理与点电偶极子组成的复杂介质的电磁真空有关的几种现象。为此，我们将线性响应理论应用于极化场传播子的计算，并研究了真空涨落的谱。明确了进入光传播谱的局域态密度、总偶极辐射、相干辐射、总真空能和Schwinger体能量之间的物理区别。导出了偶极辐射谱和真空能量的解析表达式。找到了它们与外光光谱和Schwinger体能量的关系，并由Dyson传播子确定了光谱和Schwinger体能量。发射光谱和真空总能量由偏振传播器确定。两个传播子之间的比例关系被发现在当地的领域因素。本文研究了单偶极子的受激发射的性质。关于相干发射，它包含两个组成部分。一种直接光，从发射器直接辐射到介质中，其光谱是外部光的光谱。一个是由感应偶极子辐射的间接辐射。诱导是由一个（且只有一个）局部场因子介导的。关于真空能量，我们发现，除了Schwinger体能量的有效介质的真空能量包含本地场的贡献成正比的谐振频率和谱线宽度。
2011-02-22 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Topological transitions induced by cavity-mediated interactions in photonic valley-Hall metasurfaces
光的拓扑相位表现出超越传统光子学领域的独特性质。特别地，谷-霍尔拓扑绝缘体已经在各种光子结构中实现，因为它可以通过打破某些晶格对称性而容易地诱导。然而，谷陈数通常是固定的设计和相应的拓扑边缘状态被迫在一个固定的方向上传播。在这里，我们提出了一种机制，诱导拓扑结构的转变，通过意外的狄拉克点在元表面组成的相互作用的偶极发射器/天线。对于一个固定的安排偶极子，我们表明，拓扑相位严重依赖于周围的电磁环境介导的偶极-偶极相互作用。为了访问不同的拓扑相位，我们将超表面嵌入腔波导内，其中可以通过减小腔宽度将主导偶极耦合从短程库仑相互作用调谐到长程光子介导的相互作用;这导致拓扑转变，其特征在于valley-Chern数的反转。因此，我们表明，可以切换的手征性的拓扑边缘状态，通过修改只有电磁环境中的偶极子被嵌入。这种机制可能对其他拓扑相，如光子高阶拓扑绝缘体有重要的影响。
2020-10-04 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Super-Coulombic atom-atom interactions in hyperbolic media
偶极-偶极相互作用控制的现象，如合作兰姆位移，超辐射衰减率，范德华力，以及共振能量转移率通常限于库仑近场。在这里，我们揭示了一类真实的光子和虚拟的光子长程量子电动力学（QED）的相互作用，有一个双曲色散介质中的奇异性。偶极-偶极耦合中的奇异性，称为超库仑相互作用，是有效相互作用距离的结果，该距离在理想极限中为零，而与物理距离无关。我们研究了双曲介质中原子-原子相互作用的整个景观，并提出了在红外光谱范围内的声子极化激元六方氮化硼和在可见光范围内的等离子体超晶格结构的实际实现。我们的工作为控制双曲介质中的冷原子和研究光学声子介导量子相互作用的多体原子态铺平了道路。
2016-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
How to obtain complex transition dipole moments satisfying crystal symmetry and periodicity from ab-initio calculations
固体能带间的跃迁偶极矩（TDM）值得特别关注，因为强激光可以很容易地驱动受激电子波包穿过布里渊区的非绝热跃迁。TDM要求是连续的，满足晶体对称性，并在区域边界周期性。虽然目前的从头算算法在计算固体的能带结构方面是强大的，但它们都在每个晶体动量k处的本征函数中引入了随机相位。在本文中，我们将展示如何选择一个“平滑的”规范，其中TDM可以是光滑的与k，保持晶体对称性，以及保持周期性的区域边界。基于从头算方法计算的“smooth-bottom”规范下的能带结构和时间差模，我们重新讨论了具有反转对称性的MgO和对称性破缺的ZnO的高次谐波产生. TDM相对于k的对称性确保了在具有反转对称性的系统中不存在偶次谐波，而ZnO的“平滑”规范中的TDM被证明可以增强在以前的模拟中被低估的偶次谐波。这些结果揭示了正确处理激光与固体非线性相互作用中复杂时间调制的重要性。
2020-03-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Impact of material properties on the spectral broadening process in thin solid media
本研究实验和数值研究了毫焦级25飞秒脉冲在熔融石英、蓝宝石和YAG薄板中的光谱展宽，以优化高能量后压缩条件。
2025-08-07 physics.optics
Construction of Planar Multilayer Dyadic Greens Functions by Fourier Expansion Method - Part I: Isotropic Media
本文用傅里叶展开法导出了平面多层膜并矢格林函数，并通过与已有文献中偶极辐射反射电场的计算结果进行了比较，验证了本文方法的正确性。此外，我们展示了如何这些并矢格林函数可以应用于计算反射场从偶极子源与任意取向。我们相信我们的配方将是强大的在这些结构附近的分子荧光建模。
2017-10-23 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
Visualization of two-dimensional transition dipole moment texture in momentum space using high-harmonic generation spectroscopy
高度非线性光学现象可以提供对电子系统的性质的访问，否则难以通过传统的线性光学光谱来访问。特别是，高次谐波产生（HHG）在结晶固体中是惊人的不同，在原子气体中，它使我们能够访问电子特性，如能带结构，贝里曲率，和价电子密度。在这里，我们表明，偏振分辨高次谐波测量可以用来探测在二维半导体动量空间中的跃迁偶极矩（TDM）纹理。TDM与电子系统的内部结构直接相关，并控制光学性质。我们研究了黑磷中的高次谐波，它提供了一个简单的两带系统，带隙共振激发。我们观察到一个独特的晶体取向依赖的HHG产量和偏振，并成功地重建TDM纹理相关的原子间的键合结构。我们的研究结果表明高次谐波光谱探测晶体中的电子波函数的潜力。
2021-04-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhanced wave localization in multifractal scattering media
在本文中，我们研究了多重分形阵列的电点偶极子产生的乘法随机场具有不同程度的多尺度相关的结构，散射和波的本地化特性。具体而言，使用严格的格林矩阵方法，我们调查的散射共振和波的本地化行为的系统与$N=10^{4}$偶极子和证明增强本地化行为在高度不均匀的多重分形结构相比，均匀的分形，或单分形。我们表现出独特的光谱特性，如在强多重散射制度和幂律统计的水平间距，这表明一个明确的本地化过渡增强非均匀多重分形的水平排斥的情况下。我们的研究结果揭示了多重分形结构相关性的电偶极子阵列的多重散射制度的重要性，并提供了一个有效的模型，设计多尺度纳米光子系统增强光-物质耦合和本地化现象超出了传统的分形系统是可能的。
2022-08-17 cond-mat.dis-nn physics.optics
Light propagation in atomic stratified media: breakdown of the transfer-matrix method at high density
Ioffe Institute（约费研究所）；Université Côte d’Azur, CNRS, Institut de Physique de Nice（尼斯蓝色海岸大学，法国国家科学研究中心，尼斯物理研究所）
本文研究了在高密度下传递矩阵法在原子分层介质中光传播的有效性，发现其在低密度时表现良好，但在高密度时因偶极子相互作用失效。
2026-01-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
