Simultaneous Measurement of Mid-Infrared Refractive Indices in Thin-Film Heterostructures: Methodology and Results for GaAs/AlGaAs
本文提出一种结合傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜的新方法,同步测量了GaAs和AlGaAs在2.0至7.1μm范围内的折射率,相对不确定度达$10^{-4}$量级,对中红外光学器件设计具有重要意义。
2023-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Determination of Mid-Infrared Refractive Indices of Superconducting Thin Films Using Fourier Transform Infrared Spectroscopy
本文提出基于FTIR透射/反射光谱、Drude-Lorentz建模与优化拟合提取超导薄膜中红外折射率的方法,并通过椭偏测量、误差模拟和Mattis-Bardeen模型验证了NbN与MoSi结果。
2025-05-16 cond-mat.supr-con physics.optics
Nanoscale Metamaterial Optical Waveguides with Ultrahigh Refractive Indices
提出了一种基于金属-介质多层无限异向介质的深亚波长光波导。基于金属-介质多层结构和有效介质方法,对不同模阶的波导模式进行了系统的数值模拟。研究了不同模式阶数、自由空间波长和波导截面尺寸对波导模式折射率、传播长度和模式面积的影响。此外,波导模式也示出了在波矢空间中的等频率轮廓,以研究波导模式截止高阶模式的机制。实现了尺寸小于λ0/50、模面积为10-4 λ 0 2量级的深亚波长光波导,在通信波长处的有效折射率达62.0。这种新型的超材料光波导为增强光-物质相互作用的各种应用开辟了机会。
2012-03-18 physics.optics
New Insights into Refractive Indices and Birefringence of Undoped and MgO-Doped Lithium Niobate Crystals at High Temperatures
本文利用光谱椭偏仪在450-1700 nm及室温至1000 °C条件下高精度测量未掺杂和MgO掺杂铌酸锂晶体的折射率与双折射,并结合拉曼光谱分析晶格动力学,揭示各向异性到各向同性的转变温度及MgO掺杂对光学损伤阈值的影响,为光子学应用奠定基础。
2025-04-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The role of refractive index in metalens performance
亚波长衍射光学器件,通常称为超表面,最近因其能够创建具有极短焦距的超薄平面透镜而受到极大关注。具有不同折射率的几种材料已被用于创建超表面透镜(超透镜)。在本文中,我们分析了这些超透镜的性能的材料折射率的作用。我们采用正向和逆向设计方法来进行分析。我们发现,虽然高折射率材料允许极大地减小焦距,但是对于中等焦距和数值孔径(<0.6),对于由折射率范围在n= 1.25至n=3.5之间的不同材料制成的超透镜,焦斑尺寸和聚焦效率没有明显差异。
2018-10-05 physics.optics
Frank-Condon principle and adjustment of optical waveguides with nonhomogeneous refractive indices
两个不同的自聚焦的调整被认为是使用两个精确的公式表示的埃尔米特多项式的几个变量和定性的方法的基础上的Frank-Condon原则的模式连接系数。折射率的依赖性的几个例子进行了研究,并为这些例子的说明图。建立了二维振子量子态的层析方法与Frank-Condon因子之间的联系。
2009-03-23 physics.optics quant-ph
Continuously tuning the refractive indices by restructuring materials on the 20-1000 atoms scale: improving anti-reflection coating designs
我们证明了嵌段共聚物模板的能力,以调整功能氧化物的折射率在很宽的范围内,通过结构化材料的20-1000个原子的规模,与简单的一锅合成。将该方法与基于遗传算法的优化方法相结合,探索其在减反射膜设计中的应用。合并这些技术允许实现用于硅的最小的两层抗反射叠层,其在120°角跨度上的宽带反射率仅为标称值38%的3%,通过制造和随后的光学测量来验证。
2020-04-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultra-precise determination of thicknesses and refractive indices of optically thick dispersive materials by dual-comb spectroscopy
精确测量样品的几何厚度及其折射率对于材料科学、工程和医学诊断是非常重要的。在可能的非接触式评估方法中,光学干涉技术具有提供优异分辨率的潜力。然而,在光学频率区域中,绝对相移的模糊性使得难以以足够的分辨率测量光学厚色散材料的这些参数。在这里,我们证明了双频梳光谱可以用来精确地确定绝对样品引起的相移通过分析数据的平滑度。该方法能够同时测定平面样品的几何厚度和折射率,精度为五位半和超宽的动态范围。通过该方法确定的硅晶片的厚度和在193.414 THz下的折射率分别为0.52047(3)mm和3.4756(3),而无需任何折射率的先验知识。
2022-03-17 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
High-Q photonic crystal cavities in all-semiconductor photonic-crystal heterostructures
光子晶体腔使得能够实现高Q因子和低模式体积谐振器,其中典型的架构由薄的悬置图案化层组成,以通过强折射率引导来最大化光的限制。我们研究了一种基于异质结构的方法,包括一个高折射率的核心和较低的折射率的包层。虽然限制通常随着芯层和包层之间的折射率对比度的减小而减小,但我们表明,与直觉相反,由于包层中的光子能带结构所提供的限制,可以仅用小的折射率对比度来实现Q因子$>10^4$。这为在传统半导体异质结构中实现高Q因子腔开辟了新的机会,并直接应用于使用传统制造方法的电泵浦纳米腔激光器的设计。
2017-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
Balanced Gain-and-Loss Optical Waveguides: Exact Solutions for Guided Modes in Susy-QM
利用达布-克拉姆变换的形式,研究了光波导中TE导模的精确可解折射率的构造。本文应用高阶超对称量子力学的有限差分算法,得到了点谱中包含全实本征值的复值折射率。新的折射率是这样的,如果在整个定义域上积分,则它们的虚部为零。这个性质,称为零总面积条件,确保光功率守恒,因此折射率显示平衡的增益和损耗。因此,在这项工作中报告的复值折射率包括但不限于奇偶时不变的情况。
2021-08-27 physics.optics quant-ph
Explaining negative refraction without negative refractive indices
利用阵列理论,可以在不赋予棱镜负折射率的情况下解释通过三棱镜的负折射。对于光束入射到楔形物上的情况,阵列理论准确地预测了光束通过棱镜的透射角,并提供了发生负折射的频率间隔的估计。负折射效应不仅发生在由传统的超材料晶胞(诸如磁介电球体)制成的棱镜中,而且发生在由完全填充的均匀晶胞制成的固体棱镜中。在这两种棱镜中,棱镜都具有阶梯形状,因为它们是由立方晶胞构成的。由每个单位单元赋予的大相位延迟,与阶梯形状的透镜相结合,为负折射创造了必要的条件。使用时域有限差分法的全波模拟表明,阵列理论准确地预测了固体棱镜和磁介质球制成的棱镜的光束传输角。
2017-12-09 physics.optics
Accuracy of Refractive Index Spectroscopy by Broadband Interferometry
对光谱分辨白光干涉法测量色散时折射率和群折射率的不均匀性进行了深入分析。首先,影响两个指数的不同参数的不确定性的贡献被确定。之后,结果为1.5毫米厚的熔融石英样品在一个广泛的光谱范围内,从400至1000纳米,和主要恶化的测量精度的影响建立。最后,不同的贡献二次合并,以确定两个指数的总不确定性。
2021-07-13 physics.optics
The optical applications of 3D sub-wavelength block-copolymer nanostructured functional materials
提出了一种在深亚波长区(<20nm)通过纳米结构化来设计功能材料(TiO_2、ZnO、SnO_2、SiO_2)折射率的方法。嵌段共聚物模板结合湿法工艺路线,用于实现3D功能纳米结构与连续可调的折射率从1.17到2.2。湿处理获得的折射率工程可以应用于解决各种可实现性问题,以获得设计指定的折射率值和1D、2D和3D中的折射率梯度,这些折射率值和折射率梯度是由于光学设计技术(例如薄膜优化方法、变换光学和保角映射)而产生的。采用湿法工艺,在晶体硅上制备了折射率优化的多层减反射膜,可将光反射率从38%降低到3%左右,且具有较宽的角度范围。还提出了一种利用纳米工程折射率实现的高温无氧光纤氢传感器。该传感器的功能的特点是光纤布拉格光栅,基于传输的询问,和光频域反射。后者证明了所开发的传感器用于检测化学梯度的应用,如在高温氢驱动的燃料电池的潜力。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exact solution of maximally flat antireflection coatings for coherent and incoherent light
本文针对相干光和非相干光两种情况,提出精确设计最大平坦增透膜的方法,并给出最多四层膜的显式解及更多层数的数值求解途径,同时提出一种近似折射率的新方法。
2023-08-08 physics.optics
Supersymmetric behavior of polarized electromagnetic waves in anisotropic media
本文提出,具有特定横向各向异性折射率的介质可使偏振电磁波表现出类似量子力学系统的超对称行为,偏振态互为超对称伙伴,从而为光学检验超对称性提供途径。
2023-05-07 physics.optics
Fundamental limits to the refractive index of transparent optical materials
增加光学和纳米光子系统的折射率为设计开辟了新的前景:对于从宽带超透镜到半导体光电子器件再到高品质因数谐振器的应用,更高的折射率直接导致具有更大功能的更好的设备。尽管标准透明材料在可见光中的折射率被限制为小于3,但是最近的超材料设计已经实现了高于5的折射率,伴随着高损耗,并且在铁电钙钛矿的相变附近,已经要求高于26的宽带折射率。在这项工作中,我们得到的基本限制的任何材料的折射率,只给出了潜在的电子密度和最大允许色散或最小带宽的利益。Kramers-Kronig关系提供了一个表示任何被动(从而因果)的材料,和一个众所周知的总和规则约束可能的振子强度分布。在小到适度色散的领域,我们的界限非常接近,并且没有被广泛的天然材料超越,这表明自然界已经接近折射率和色散的帕累托边界。令人惊讶的是,我们的边界显示出对电子密度的立方根依赖性,这意味着在所有可见频率上的折射率为26可能是不可能的。相反,对于窄带宽应用,自然界并不提供我们的边界建议应该是可能的高色散,高折射率材料。我们使用复合材料的理论来确定金属基超材料,可以表现出小的损失和相当大的增加折射率超过目前最好的材料。
2021-03-29 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
PCM-net: A refractive index database of chalcogenide phase change materials for tunable nanophotonic device modelling
最近,硫族化物玻璃基相变材料(PCM)已经显示出作为一系列纳米光子器件的调谐材料的实用性。由于它们的低损耗、超快切换速度和宽波段操作,PCM被集成在越来越多的下一代可调谐组件中,包括集成光子开关、超表面光学器件和可调谐光谱滤波器。尽管如此,基于PCM的设备的建模是具有挑战性的,无论是在不同相态的实验衍生材料特性的准确表示,以及整个研究界的结果的标准化。在这项工作中,我们介绍了PCMnet,一个在线数据库的各种硫系玻璃PCM(如GeSbTe)的复折射率,作为一个可访问的和索引存储库的PCM社区的数据共享。非晶态和晶态之间的折射率(n)和消光系数(k)直接从大量学术研究文章中的实验数据中提取,并整理到材料资源数据库中。由于与我们的数据收集方法相关的不准确性,该数据补充了通过WVASE(一种商业椭圆偏振分析软件包)获得的其他计算生成的数据。为了证明PCMnet的实用性,我们提供了一个NASA应用程序驱动的设备优化的例子,使用我们的数据库收集的PCM的光学特性。我们预计,该数据库为PCM社区提供了很大的用途,PCMnet支持的协调研究工作将促进共享存储库,用于为一系列应用选择合适的PCM,用于可调纳米光子器件设计。
2020-12-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
10 dB emission suppression in a structured low index medium
本研究提出一种由多个重叠光栅组成的准周期 3D 结构,在倒易空间球面上均匀分布 Bragg 峰,在低折射率(低至 1.30)介质中实现了 -10 dB 的发射抑制,且该抑制效果几乎与折射率对比度无关。
2022-09-30 physics.optics
Controlling Anderson localization in disordered heterostructures with Lévy-type distribution
在本文中,我们提出了一种无序异质结构,其中的一个组成部分的折射率分布遵循Lévy型分布的指数$α$。对于正入射和斜入射,在不同的频率范围内,研究了$α$变化对局域长度的影响。其结果是,安德森局域化的可控性可以通过改变具有重尾分布的无序结构中的指数$α$来实现。
2015-07-15 cond-mat.stat-mech 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
Guided Modes of Anisotropic van der Waals Materials Investigated by Near-Field Scanning Optical Microscopy
实验研究了各向异性二维范德华材料中的导模,并提取了可见光波段的折射率。我们的方法涉及波导(横向电)和表面等离子体激元(横向磁)模式的h-BN/SiO2/Si和Ag/h-BN堆栈,分别近场扫描光学显微镜。我们确定这些模式的色散,并使用这种关系来提取的h-BN薄片的各向异性折射率。在550-700 nm的波长范围内,面内和面外折射率分别在1.98-2.12和1.45-2.12的范围内。我们的方法,使用近场扫描光学显微镜允许直接研究光和二维范德华材料和异质结构之间的相互作用。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Breaking the Moss rule
Technical University of Denmark(丹麦技术大学);Rice University(莱斯大学)
本文探讨了超越Moss规则的超Mossian介电材料,分析其电子能带结构和计算筛选方法,揭示其在光子器件中的应用潜力。
2026-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Light Transmission Through Metallic-Mean Quasiperiodic Stacks with Oblique Incidence
用传输矩阵法研究了s和p偏振光通过由不同折射率的层组成的准周期多层膜的传输。特别是,我们专注于依赖于入射角和折射率的比率的系统的透射系数。我们获得额外的频带几乎完全传输的准周期系统中的频率范围内的光子带隙的系统与两种材料的两种类型的光偏振的周期性对齐。随着入射角的增加,这些频带向更高的频率弯曲,其中准周期堆叠中的透射带的曲率取决于构造规则的金属平均值。此外,在p-偏振光的准周期系统中,与s-偏振光的结果相反,在布鲁斯特角附近的带显示出几乎完全的透射。此外,我们提出的结果的折射率的影响,在midgap频率的周期性堆叠,其中准周期性被认为是最有效的。
2010-10-07 physics.optics
Transfer learning-aided, artificial intelligence approach to evaluate optical properties of materials for classical and quantum photonic applications
Aalborg University(奥尔堡大学);University of Cambridge(剑桥大学)
本研究采用迁移学习辅助的人工智能方法,通过人工神经网络快速准确估算贵金属与半导体的折射率,为经典和量子光子学应用的材料光学性质评估提供了高效方案。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Investigation of the anatase-to-rutile transition for TiO$_2$ sol-gel coatings with refractive index up to 2.7
本文研究了溶胶-凝胶TiO₂涂层在不同退火条件下锐钛矿向金红石的转变,制备出折射率高达2.7、光学损耗低至0.5%的薄膜,并揭示了片晶形成机制及其对光学损耗的影响。
2024-10-17 physics.optics
Measurement of optical constants of TiN and TiN/Ti/TiN multilayer films for microwave kinetic inductance photon-number-resolving detectors
我们在蓝宝石衬底上沉积了氮化钛(TiN)和TiN/Ti/TiN多层膜,并用分光光度计测量了400 ~ 2000 nm波长范围内的反射率和透射率。导出了包括折射率n和消光系数k在内的光学常数(复折射率)。利用提取的折射率,我们提出了一种使用低损耗非晶硅(a-Si)减反射涂层和背面铝(Al)反射镜的光学堆叠结构,理论上可以在1550 nm处实现100%的光子吸收。所提出的光学设计在提高TiN基微波动力学电感光子数分辨探测器的光学效率方面显示出很大的前景。
2018-02-19 physics.app-ph physics.optics
Optical Limiting Performance of a GaAs/AlAs Heterostructure Microcavity in the Near-Infrared
用分子束外延技术制备了GaAs/AlAs多层异质结构,形成了在1.1~ $μ$ m处窄共振的法布里-珀罗微腔。利用光学参量振荡器,在纳秒脉冲激光辐照下,实验记录到GaAs中的共振线发生蓝移,并伴随着光致折射率的负变化.光谱偏移伴随着峰值透射率的降低,与非线性腔内吸收相关。当光谱偏移和透射率降低都有助于限制效应时,这种腔可以用作谐振波长处的光限制器。在实验中观察到一个非常低的极限阈值,约为1 mJ/cm $^2$。
2017-07-03 physics.optics
Past Achievements and Future Challenges in 3D Photonic Metamaterials
光子超材料是一种人造结构,由密集堆积在有效材料中的定制微米或纳米结构金属介电亚波长构建块组成。这种看似简单,但功能强大,真正革命性的概念允许实现新颖的,不寻常的,有时甚至闻所未闻的光学特性,如在光学频率下的磁性,负折射率,大的正折射率,通过阻抗匹配实现零反射,完美吸收,巨圆二色性或增强的非线性光学特性。超材料的可能应用包括超高分辨率成像系统、紧凑型偏振光学器件和隐身设备。本文介绍了最近的实验进展,制作三维超材料结构,并讨论了一些剩余的未来挑战。
2011-09-01 physics.optics
Comments on "Amplifying magneto-optical photonic crystal, Appl. Phys. Lett. 97, 061116 (2010)"
这份报告关注的分析解决方案预测掺杂晶体的复折射率,基于掺杂剂和未掺杂晶体的折射率的经验值。另一位作者曾报道过一种计算掺铒钆镓石榴石折射率的解析方法。我的第一个评论与另一位作者提出的解决方案有关,在那里我展示了一种导致不同解决方案的替代方法。虽然我的评论是关于铒作为掺杂剂和钆镓石榴石作为未掺杂的晶格,我在这里提出的分析解决方案可以适用于任何掺杂的晶体。我的第二个评论是关于在这种情况下麦克伯关系的局限性和虐待。
2018-08-14 physics.optics
Dielectric environment engineering via 2D material heterostructure formation on hybrid photonic crystal nanocavity
RIKEN Pioneering Research Institute(理化学研究所先驱研究本部);RIKEN Center for Advanced Photonics(理化学研究所先进光子学中心);National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)(产业技术综合研究所);Kobe University(神户大学)
通过在混合光子晶体纳米腔上构建二维材料异质结构,实现对电介质环境的灵活工程,增强光-物质相互作用并提高腔体性能。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical polarizability of erbium-oxygen complexes in sol-gel-based silica films
对于掺铒的非晶氧化物,例如用于与硅接合的紧凑型光波器件中的那些,折射率的值通常凭经验获得。这项工作,结合实验和理论研究,检查二氧化硅作为示范主机和铒掺杂的折射率的影响。本文分析了在硅上旋涂溶胶-凝胶前驱体并随后真空退火制备的重掺铒二氧化硅薄膜在紫外到近红外波长范围内的光谱折射率数据。有效介质Lorentz-Lorenz数据分析确定掺杂剂组分具有1.76(0.24)的折射率,波长色散被限制在2%以内。考虑到掺杂剂作为一个本地化的ErO 6杂质络合物,相应的理论折射率为1.662推导出通过计算的光学极化率和体积的杂质。室温下(293 K)的光致发光在1.54微米附近的数据显示是一致的随机变异杂质网站。讨论了研究胶体基材料的固有优势。据作者所知,在文献中首次报道了与二氧化硅中铒杂质相关的折射率的详细研究。
2021-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Encapsulated void resonators in lossy dielectric van der Waals heterostructures
本文提出在高损耗介电材料中构造空气空腔谐振器,并通过范德华异质结构封装实现超过150 nm的谐振蓝移,为扩展光子器件材料与光谱范围提供了新平台。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Comparing omnidirectional reflection from periodic and quasiperiodic one-dimensional photonic crystals
我们确定的范围内的厚度和折射率的全向反射从准周期多层膜发生。通过诉诸的概念下的透射率曲线的面积,我们评估在一个系统的方式不同的准周期斐波那契多层膜的性能。
2005-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Recovery of graded index profile by cubic spline function
本文提出了一种利用三次样条插值函数由渐变波导的有效折射率恢复折射率分布的方法。通过对几种典型折射率分布的数值分析,证明了该插值模型可以很好地再现折射率分布。该方法可以可靠地反演多模(多于4个导模)和少模(2-4个导模)波导的折射率分布。
2004-11-18 physics.optics
Enhancing the Refractive Index of Polymers with a Plant-Based Pigment
聚合物材料因其可成形性、低密度和功能多样性而受到重视。然而,普通聚合物的折射率落在1.4和1.6之间的相对窄的范围内。实验结果表明,在市售聚合物中加入高浓度的植物色素可以有效地提高其折射率,当聚苯乙烯中加入67 w/w的$β$ -胡萝卜素时,在$531~\mathrm{nm}$的吸收边附近,折射率达到2.2,而在可见光谱的较长波长处,折射率保持在1.75以上.尽管颜料负载量高,但该共混物保持聚苯乙烯的热成型能力,并且$β$ -胡萝卜素保持分子分散。对于植物衍生的聚合物乙基纤维素也证明了类似的结果。由于折射率的增强是密切相关的强吸收的引入,它是最适合的应用程序,光通过材料,如反射镜和nanophotonic system.We实验证明增强反射率从薄膜,大到七倍的乙基纤维素在选定的波长。理论计算强调,这种简单的策略可以显着增加纳米颗粒的光散射,并提高布拉格反射器的性能。
2021-05-16 cond-mat.soft physics.optics
Heterostructure films of SiO$_2$ and HfO$_2$ for high power laser optics prepared by plasma-enhanced atomic layer deposition
吸收损耗和激光损伤阈值(LIDT)被认为是高功率激光光学薄膜发展的主要制约因素。这种涂层需要最重要的性能,如由于光吸收引起的低损耗、高机械稳定性和增强的抗损伤性,以承受高强度激光脉冲。本工作采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)技术,通过混合SiO $_2$和HfO $_2$制备了异质结构薄膜。薄膜表征技术,如椭圆偏振光谱法,分光光度法,衬底曲率测量,X射线反射率,和傅里叶变换红外光谱分别用于提取光学常数,光谱解释,残余应力,层的形成,和异质结构中存在的官能团。这些异质结构表现出可调的折射率,带隙,和改善的光损耗和LIDT性能。将膜并入减反射膜(多层堆叠和渐变折射率涂层)中,并且通过R-on-1方法在355 nm波长下测定LIDT。使用光热共光路干涉和激光诱导偏转技术,其特征在于在报告的波长的光学反射。
2022-12-16 physics.app-ph physics.optics
Transforming space with non-Hermitian dielectrics
坐标变换是塑造光的流动的多功能工具,能够实现许多令人惊讶的现象,例如用超材料进行光学隐身。远离通常的限制,链接各向同性材料与保角变换,我们展示了如何非保角扭曲的光学空间是密切相关的各向同性非厄米介质的复杂的折射率分布。值得注意的是,这种见解可以用来规避材料的要求,工作与折射率低于1,这限制了应用的变换光学。我们应用我们的方法来设计一个宽带单向介质斗篷,它依赖于非共形坐标变换,以定制的非厄米折射率分布在一个斗篷的对象。我们的见解桥梁领域的二维变换光学和非厄米光子学。
2022-05-04 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
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
Achieving precision in measuring birefringence characteristics of a periodically-poled Lithium Niobate waveguide
German Aerospace Center (DLR e.V.), Institute of Quantum Technologies(德国航空航天中心量子技术研究所)
针对集成光学中传播模式有效群折射率与体材料存在差异的问题,提出基于透射光谱傅里叶变换的原位测量技术,精确测定周期性极化铌酸锂波导双折射特性,实现光子对产生光谱品质因数的高精度预测。
2026-10-07 physics.optics quant-ph
Temperature dependent refractive index of silicon and germanium
硅和锗可能是固态器件技术以及最近的微加工和纳米技术背景下最广为人知的两种半导体材料。同时,这两种材料在红外镜头设计领域也有重要的应用。为这两种材料透射的波长范围设计的光学仪器在冷却至低温时实现最佳性能,以增强来自场景的信号超过仪器背景辐射。为了实现在低温下使用硅和锗的高质量透镜设计,我们使用NASA戈达德太空飞行中心的低温高精度折射测量系统(CHARMS)测量了这两种材料的多个棱镜的绝对折射率,作为波长和温度的函数。对于硅,我们报告的绝对折射率和热光系数(dn/dT)在温度范围从20至300 K,波长从1.1至5.6微米,而对于锗,我们覆盖的温度范围从20至300 K和波长从1.9至5.5微米。我们将我们的测量结果与文献中的其他测量结果进行比较,并根据我们的数据提供依赖于温度的Sellmeier系数,以便将指数精确插值到其他波长和温度。引用文献中这两种材料折射率的各种数值,我们重申,当绝对精度要求大于+/-5 x 10^-3时,测量来自同一批原材料的样品的折射率是非常重要的。
2006-06-19 physics.optics
Sensitivity Enhancement of Third-order Nonlinearity Measurement in THz Frequency Range
本文首次将灵敏度比传统方法高一个数量级的 eclipse Z-scan 技术用于太赫兹频段,测得 LiNbO3 非线性折射率约为 10^-11 cm^2/W,验证了该技术可用于表征更低非线性折射率材料。
2024-05-06 physics.optics
The equivalent medium theory within the linear response region
本文利用线性响应理论提出了等效介质理论。发现在线性响应条件下,一系列不同折射率$n_{i}(ω)$和长度$d_{i}$的介质可以等效为一个体积平均折射率为$\frac{1}{D}\sum_{i=1}^{N}n_{i}(ω)d_{i}$、总长度为$D=\sum_{i=1i}^{N}d_{i}$的有效介质,其中$N$为不同介质的个数.基于这种等效理论,设计具有任意色散特性的有效介质是一种简单而实用的方法。作为一个例子,我们提出了一个建议,以获得增强或减少的折射率无吸收和大的色散没有明显的吸收,通过组装不同的线性色散增益和吸收介质。
2008-01-29 physics.class-ph physics.optics
Broadband Chromatic Dispersion of Thermo-refractive Coefficients and its Impact in Silicon Nitride Nonlinear Photonics
Joint Quantum Institute, NIST/University of Maryland(联合量子研究所,美国国家标准与技术研究院/马里兰大学);Microsystems and Nanotechnology Division, National Institute of Standards and Technology(微系统与纳米技术部,美国国家标准与技术研究院)
本文通过实验和理论模型揭示了氮化硅微环谐振器中热折射系数在电信到可见光波段存在7%的色散变化,并基于色散洛伦兹振荡器模型实现了精确预测,从而改进了集成光子器件的热控制。
2026-06-04 physics.optics
Simultaneous optical trapping and magnetic micromanipulation of ferromagnetic iron-doped upconversion microparticles in six degrees of freedom
众所周知,磁性氧化铁颗粒的光学捕获是非常困难的,因为它们的高折射率,更不用说在捕获红外波长的高吸收率。我们合成了Fe共掺杂的NaYF 4:Yb,Er铁磁上转换粒子,其不仅具有有利于光捕获的折射率,而且在非共振波长处比赤铁矿粒子热少。这些颗粒呈六边形,尺寸约为3微米,并且还具有20 mT的高磁化率和1 Am^2/kg的饱和磁化强度。这使得能够同时使用光学捕获和磁力来在刚体的所有六个自由度中产生微操纵。我们还表明,这些粒子加热显着照射时,在975 nm的吸收共振,同时发射可见光与荧光显微镜和光热治疗的癌细胞可能的影响。
2022-03-07 physics.app-ph physics.med-ph physics.optics
Light propagation in magnetoelectric materials: The role of optical coefficients in refractive index modulation
本文在无损耗无色散条件下研究含线性与非线性光学系数的磁电材料中电磁波传播,推导磁电系数与折射率的直接关系,以实现各非线性系数分量的光学测量。
2025-07-23 physics.class-ph physics.optics
Reflection-less device allows electromagnetic warp drive
人工结构材料的显著特性之一是负折射,这是已知天然材料不具有的光学特征。在这里,我们提出了一个简单的设计,由两个平行的材料层具有不同的折射率$n_1=-n_2$,构建完美的无反射设备。电磁波可以从一层穿到另一层,这一特征类似于物理空间的截断,导致电磁曲速驱动。由于折射率不需要任何大的值,该方法首次证明了在完全没有反射现象和根本没有传输效率降低的情况下引导电磁场的实际可行性。
2010-12-28 physics.optics
Modified Transfer Matrix Method for the Extraction of Material Properties via Terahertz Time-Domain Spectroscopy
提出一种结合遗传算法优化的改进传输矩阵法,用于通过太赫兹时域光谱准确提取材料在0.1-15 THz宽光谱范围内的折射率,克服了传统数值近似的局限。
2025-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph