Achieving sub-diffraction imaging through bound surface states in negative-refracting photonic crystals at the near-infrared
报道了在负折射光子晶体中，由于表面束缚态的存在，在衍射极限之外的成像现象。我们实现了有效的负折射率品质因数[-Re（n）/Im（n）]至少为380，比最近在近红外方面的努力提高了约125倍，带宽为0.4 THz。支持的数值和理论分析，观察到的近场分辨率为0.47 λ，明显小于衍射极限0.61 λ。重要的是，我们表明这种子衍射成像是由于表面板模式的共振激发，允许重新聚焦非传播的倏逝波。
2008-03-06 physics.optics
Tackling the phase problem of diffraction for retrieval of photonic structures formed in nanocomposite materials
我们实验演示了如何解决衍射相位问题，使用多波干涉与标准衍射实验装置，而不需要采取任何辅助数据。特别是，我们表明，通过故意选择远小于晶格常数的衍射辐射的探测波长，可以完全恢复的周期性结构的傅立叶分量的相位。在演示过程中，我们准确地确定了纳米复合材料的相位光栅的折射率分布的光和中子衍射测量。
2020-11-13 physics.optics
Time-dependent Bragg diffraction and short-pulse reflection by one-dimensional photonic crystals
在耦合波理论框架下，研究了一维光子晶体布拉格衍射的时间依赖性及其对短脉冲反射的影响。计算了光子晶体的指数响应，发现它呈现出一种时延效应，其瞬态时间受消光长度的影响。数值模拟的布拉格反射镜在X射线域和脉冲包络建模的正弦平方形状。强调了短脉冲含时光学中时延效应的潜在后果。
2015-09-01 physics.optics
Diffraction anomalies in hybrid structures based on chalcogenide-coated opal photonic crystals
衍射异常（所谓的共振伍德异常）的光谱研究的结果在空间周期性的混合结构的基础上halcogenide（GST 225）涂层蛋白石膜的各种厚度。利用波导表面层有效折射率的概念，从唯象的角度对Wood反常的光谱-角度依赖性进行了理论分析。
2013-06-13 physics.optics
Origins and conservation of topological polarization defects in resonant photonic-crystal diffraction
本文提出广义拓扑荷定义，揭示光子晶体平板共振衍射中偏振缺陷源于晶格耦合或带间耦合导致的模式简并，并证明给定衍射级的总拓扑荷在整个布里渊区内守恒且仅由晶格几何决定。
2023-10-31 physics.optics
Nonspreading Light Pulses in Photonic Crystals
研究了光脉冲在光子晶体中零衍射点附近的传播。我们发现，高斯脉冲，由于其频谱的非零宽度传播过程中的空间和时间弱。我们还发现了在光子晶体的零衍射点附近不扩展的脉冲族。
2005-05-23 physics.optics
Tilted Dirac cones and asymmetric conical diffraction in photonic Lieb-kagome lattices
Lieb晶格和kagome晶格，这两个都是众所周知的狄拉克锥和平带，可以连续转换成彼此的剪切变换。在这个转变过程中，平带被破坏，但狄拉克锥保持不变，并变得倾斜，在不同的参数下出现I、II和III型。在这项工作中，我们首先使用紧束缚模型研究这些倾斜的狄拉克锥，揭示它们如何被设计成不同的类型。然后，我们证明锥形衍射的光子晶格实现的Lieb-kagome晶格使用分步光束传播模拟，获得的狄拉克锥在不同方向倾斜的存在的证据。最后，我们进行了实验与光子晶格激光写在熔融石英（SiO $_2$），以验证模拟的结果。这些研究推进了对Lieb-kagome晶格和倾斜狄拉克锥的理解，并为进一步研究这个有趣的可调晶格系统提供了基础。
2022-11-08 physics.optics
Generation of radiation in free electron lasers with diffraction gratings (photonic crystal) with the variable spacial period
得到了描述衍射光栅（光子晶体）参数变化时自由电子激光产生过程的方程。结果表明，采用周期可变的衍射光栅（光子晶体）可以显著提高辐射输出。指出了利用衍射光栅（光子晶体）可以在系统中产生周期可变的动态摇摆器。这为研制双级联变参数自由电子激光器提供了可能，其效率可明显高于常规系统。
2006-08-07 physics.acc-ph physics.optics
Meta-material photonic funnels for sub-diffraction light compression and propagation
我们提出的波导与光子晶体核心，支持在亚波长区域的模式结构类似的电信光纤中的能量传播。我们设计了近，中，远红外频率的超材料，并证明了有效的能量转移到和从小于1/25的波长的区域。示出了正折射率和负折射率光透射。我们的方法，虽然在这里展示了一些特定频率的圆形波导，很容易从光学到IR到THz频率范围，并可以实现在各种波导几何形状。我们的设计可用于超高密度能量聚焦，纳米分辨率传感，近场显微镜和高速全光计算。
2005-12-21 physics.optics
Modal formulation for diffraction by absorbing photonic crystal slabs
基于有限元法建立了光伏应用中平面波在任意几何形状的吸收光子晶体平板上衍射的模式方程。半解析法可以有效和准确地计算具有复杂单元的阵列的吸收。这种方法提供了直接的物理洞察吸收机制，在这样的结构，这可以用来提高吸收。将该方法应用于硅纳米线阵列，验证了该方法的有效性和准确性。该方法非常适合于研究光谱特性（例如，吸收）随阵列的厚度而变化，并且我们用可以识别最佳几何形状的有效计算来证明这一点。
2015-11-24 physics.optics
Narwhal-shaped Wavefunctions Enabling Three-dimensional Sub-diffraction-limited Dielectric Photonics
本文提出独角鲸形波函数，并据此实现三维奇异腔，在无损耗介电体中突破衍射极限，获得5×10^-7 λ^3的超小模式体积。
2025-04-10 physics.optics
The Harper-Hofstadter Hamiltonian and conical diffraction in photonic lattices with grating assisted tunneling
介绍了一种光栅辅助的光子晶格中可调谐合成磁场的隧穿方案，该方案可以在光诱导的一维和二维介质光子晶格中实现光频合成.我们证明了一个圆锥形衍射图案在特定的实现这些晶格具有狄拉克点在$k$ -空间，作为一个签名的合成磁场。光栅辅助隧穿的二维光子晶格构成了Harper-Hofstadter哈密顿量的实现。
2015-06-11 cond-mat.quant-gas physics.optics
Model of acousto-optic diffraction of light in 2-D photonic crystals
建立了光子晶体固有波与平面声波非线性相互作用的模型。该模型的制定减少到特征值问题，这可以通过计算机模拟来解决。利用本文给出的公式，可以预测TE或TM偏振光波的布拉格衍射是由声波的哪种偏振引起的。计算机模拟允许获得布拉格衍射时满足相位匹配条件的情况下的相互作用波的振幅。
2010-01-10 physics.comp-ph physics.optics
Nonlinear Bloch modes in two-dimensional photonic lattices
利用相位印迹技术在正方形光子晶格中产生了不同类型的二维布洛赫波。通过分析与布里渊区高对称点相关的光束的线性衍射，我们探测了光子晶格中布洛赫模的局部色散，并通过观察非线性自作用效应区分了正常，异常和各向异性衍射的制度。
2006-01-07 physics.optics
A Diffractive Study of Parametric Process in Nonlinear Photonic Crystals
通过推广固体中的X射线衍射理论，给出了非线性光子晶体（NLPC）中准相位匹配参量过程的一般描述。在虚波近似下，相位匹配谐振等效为散射虚波的衍射。由此可以建立一种改进的NLPC Ewald结构，它说明了NLPC虚波衍射的偶然性，并进一步揭示了空气-介质接触和介质-介质接触的虚波衍射的完整集合。我们给出了一维NLPC中两种基本的线性序列，即反堆积和准堆积线性序列，并给出了一维NLPC中多重相位匹配共振的一般规律。研究了影响NLPC结构因子的参数，结果表明，不仅Ewald结构，而且NLPC原子的相对尺寸共同决定了二维NLPC中虚波的衍射。结果还表明，一维NLPC是一个更好的选择比二维NLPC的单参数过程。
2008-01-09 physics.optics
Magneto-optics of dichroic chiral photonic crystals: resonant diffraction transmission and higher-order reflections at grazing angles
本研究通过Berreman方法分析二色性胆甾相液晶的磁光效应，发现掠射角下出现共振衍射透射及高阶反射，外磁场可调控狄拉克点并抑制偏振转变，适用于可调谐窄带滤波器。
2025-10-23 physics.optics
Determination of the Zak phase of one-dimensional photonic systems via far-field diffraction
本研究提出通过远场衍射光谱测定一维光子系统Zak相位的方法，推导了区中心与边界的衍射规律，经模拟与实验验证，并展示了拓扑保护界面态，为非厄米系统能带拓扑表征提供了简便途径。
2023-05-07 physics.optics
Multiple Scattering of Waves in 3D Crystals (Natural or Photonic) Formed by Anisotropically Scattering Centers
本文考虑波在各向异性散射中心形成的三维晶体中的折射和波的衍射。用分波展开法研究了晶体中各中心对波的多次再散射效应。导出了晶体折射率的表达式。它表明，而不是散射矩阵的对角元素$\mathbf{T}$，出现在一个混乱的介质的折射率的表达式，导出的表达式包括反应矩阵的对角元素$\mathbf{K}$。在写描述晶体中波的动态波的衍射的方程时，考虑了这一事实。这些结果可能对研究有意义，例如，冷中子和光子在晶体、纳米晶体材料中的衍射，以及用于描述由各向异性散射中心形成的电磁晶体中的参数和衍射辐射。
2013-07-05 physics.optics
Analytical determination of the stop band tuning of photonic crystals infiltrated with liquid crystals
我们证明了利用Von-Laue衍射条件可以计算液晶渗透的光子晶体的光学性质的调谐。我们提出了一个简单的公式来预测所有的衍射级使用的复合结构的有效折射率的阻带的移位。我们认为，我们的公式是有用的，以一种简单的方式确定的可调光子晶体的光学性质的偏移。我们比较我们的方法与平面波法得到的计算的准确性。
2010-12-29 physics.optics
Twist-Induced Beam Steering and Blazing Effects in Photonic Crystal Devices
本研究设计了一种扭转双层光子晶体器件，通过扭转角度控制光束偏转方向，实现高效路由至单一衍射级次，效率超90%，并揭示其类似闪耀光栅的机制。
2024-12-15 physics.optics
Photonic skin-depth engineering
最近，我们提出了光限制策略的范式转变，展示了放松的全内反射和光子趋肤深度工程如何导致没有金属的亚衍射波导（S。Jahani和Z. Jacob，“Transparent sub-diffraction optics：nanoscale light confinement without metal，”Optica 1，96-100（2014））。在这里，我们表明，这种极端趋肤深度（e-skid）波导可以反直观地限制光比最好的情况下的全介质设计的高折射率硅波导包围真空。我们还分析建立，在电介质波导中的光限制相关的品质因数从根本上依赖于包层中的波的趋肤深度，一个令人惊讶地在电介质光子学中被忽视的量。我们对比了e-skid波导和传统波导的基模的传播特性，表明e-skid波导中包层中的衰减常数显着较大，这是亚衍射限制的起源。我们还提出了一种方法来验证减少的光子趋肤深度在实验中使用的古斯-汉森相移的减少。最后，我们提供了一个概括，我们的工作使用的概念转换光学的光子趋肤深度工程可以被解释为一个变换的动量倏逝波。
2015-03-09 physics.optics
Interplay between diffraction and the Pancharatnam-Berry phase in inhomogeneously twisted anisotropic media
本文讨论了非均匀各向异性材料中电磁场的传播，其中光轴在横向平面内旋转，但沿传播方向不变。在这样的配置中，电磁波包的演化由潘查拉特南-贝里相位（PBP）控制，负责有效光子势的出现。在最近的一篇论文[A。Alberucci等人，“Electromagnetic confinement via spin-orbit interaction in anisotropic bonding”，ACS Photonics \textbf{3}，2249（2016）]，我们证明了有效势支持横向限制。在这里，我们发现的准模式的轮廓，并表明，光子势产生的Kapitza效应的光。数值模拟证实了理论结果，占介质双折射。最后，我们详细分析了能够支持非泄漏导模的配置。
2017-03-06 physics.optics
Nondifractive Propagation of Light in Photonic Crystals
我们表明，电磁辐射（特别是可见光）的衍射可以消失在传播通过材料的周期性在空间调制的折射率，即光子晶体。以这种方式，任意宽度的光束可以在没有衍射展宽的情况下传播，并且等效地，任意光图案可以在没有衍射拖尾的情况下传播。
2005-01-21 physics.optics
Ultrawide-angle diffraction-limited 2D beam steering via hybrid integrated metasurface-photonic circuit
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Pi Inc.（2Pi公司）；Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)（新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；NASA Langley Research Center（美国国家航空航天局兰利研究中心）；Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
本文提出了一种基于硅光子集成电路和光学元表面的混合集成平台，实现超宽角度衍射限的二维束流转向，适用于自由空间光学系统，如卫星间光学链路、航空LiDAR等。
2026-04-14 physics.optics
Nonlinear photonic crystals near the supercollimation point
我们揭示了光子晶体在超准直点处非线性与衍射之间的强耦合。我们表明这是由一个非线性薛定谔型方程的非线性衍射项，其中孤子的性质进行了研究。线性稳定性分析表明，孤子在满足Vakhitov-Kolokolov判据的存在域中是稳定的.此外，我们还研究了非线性衍射对孤子碰撞的影响。
2008-07-30 nlin.PS physics.optics
Refraction and Diffraction of Waves in Electromagnetic (Photonic) Crystals Formed by Anisotropically Scattering Elements
本文讨论了波在天然晶体和由各向异性散射中心形成的人工晶体中的折射和波的衍射。通过实例详细研究了电磁波在由平行线构成的二维光子晶体中的折射。导出了真空中单根细丝散射各向异性时，细丝（晶体中）对波散射的有效振幅的表达式。已经确定，对于具有正交偏振的波，与具有平行偏振的波不同，由金属线构建的晶体中的折射率可以大于1，并且瓦维洛夫-切伦科夫辐射在其中成为可能。在真空中单中心散射为各向异性的情况下，导出了描述波在晶体中的动态波的衍射的方程组。因为一个最一般的方法被应用到描述的散射过程中，从而获得的结果是有效的，为广泛的情况下，而不限于电磁波或晶体从线程。
2012-05-29 physics.acc-ph physics.optics
Gap maps and intrinsic diffraction losses in one-dimensional photonic crystal slabs
对强折射率衬度平板波导中一维晶格的光子带进行了理论研究。该方法依赖于扩展的电磁场的基础上的有效波导的导模，并在处理耦合到辐射模式的微扰理论。光子模式色散，间隙图，和固有的衍射损耗的准导模的情况下，自立膜以及绝缘体上硅结构的计算。波导中的光子带隙被发现强烈地依赖于芯厚度和偏振，使得横向电模式和横向磁模式的间隙通常不重叠。准导模的辐射损耗与结构参数、模折射率和波矢密切相关。本研究结果对于设计低辐射损耗的集成一维光子晶体结构具有一定的参考价值。
2004-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Discretization of Annular-Ring Diffraction Pattern for Large-Scale Photonics Beamforming
提出了一种用于集成光子平台的基于圆环衍射图样的固态有源波束形成器。这种圆形对称的环形孔实现了辐射元件限制的FOV。此外，它表明，一个多圆环孔与一个固定的线密度的元素保持了光束效率为更大的孔径，同时减少了波束宽度和旁瓣电平（SLL）。在标准光子学工艺中实现了具有主动波束形成的255单元多圆环OPA。510相位和幅度调制器使用该孔径实现波束成形和波束转向。行-列驱动方法将所需的电驱动器减少了5倍以上。
2021-09-10 cs.SY eess.SY physics.app-ph
Neutral Helium Atom Diffraction from a Micron Scale Periodic Structure: Photonic Crystal Membrane Characterization
由超音速膨胀产生的中性氦束的表面散射是在原子尺度上测量表面的结构和动力学性质的既定技术。氦束也被用于夫琅和费和菲涅耳衍射实验。由于原子束的波长通常为0.1 nm或更短，因此，迄今为止，夫琅禾费衍射实验中的透射仅限于周期（节距）高达200 nm的光栅结构。然而，较大的周期对于若干应用是有意义的，例如对于光子晶体膜结构的表征，其中周期通常在微米/高亚微米范围内。在这里，我们提出了氦原子衍射测量的光子晶体膜结构的二维正方形晶格的100 × 100圆孔。标称周期为490 nm，孔半径为100 nm。据我们所知，这是迄今为止用氦衍射测量的最大周期。氦衍射测量解释使用基于氦束特性的模型。它演示了如何成功地提取值从实验数据的平均周期的光栅，孔径和虚拟源的宽度用于模拟氦束。
2017-02-14 physics.class-ph physics.optics quant-ph
Development of integrated mode reformatting components for diffraction-limited spectroscopy
我们提出了我们的工作的结果，开发完全集成的设备（光子切割器）重新格式化多模光的衍射极限伪缝。这些器件可用于将视限望远镜点扩展函数耦合到在衍射极限下工作的摄谱仪，从而实现无模态噪声的紧凑型高分辨率摄谱仪。
2015-10-07 physics.optics
The Photonic TIGER: a multicore fiber-fed spectrograph
我们提出了一个概念验证的紧凑型衍射有限的高分辨率光纤光谱仪，通过使用一个二维多芯阵列输入。这种高分辨率光谱仪由一个2D伪狭缝，光子TIGER，一个近衍射极限单模芯的六边形阵列馈电。我们研究了这种新的平台的可行性有关的核心阵列的分离和旋转的色散轴。研制了一台7芯紧凑型TIGER光纤光谱仪，其分辨率约为R~31000，中心波长为1550 nm的红外波段带宽为8 nm。我们还描述了可能的架构基于这个概念，用于建立小型紧凑型衍射限制积分场谱仪（IFS）。
2012-08-15 astro-ph.IM physics.optics
Analytical Fresnel Treatment of Double-Slit Diffraction with Multiple Coherent Waves
本文提出了一种利用多相干波进行双缝衍射分析的方法，通过解析表达式和数值模拟展示了其在光束整形和传感应用中的潜力。
2025-11-28 physics.optics
One- and two-dimensional photo-imprinted diffraction gratings for manipulating terahertz waves
基于含有金属结构的人造材料的新兴技术通过滤波器，吸收器和偏振器等组件提出了前所未有的太赫兹波控制前景。这些器件的功能性由于其金属或极化激元组成的性质而是静态的，尽管可以通过并入电偏置半导体来实现一定程度的可调谐性。在这里，我们展示了一个光子结构的金属掩模的光学图像投影到薄GaAs衬底上使用飞秒脉冲激光源。我们表明，由此产生的高对比度图案的光激发载流子可以创建衍射元件的传输操作。随着金属掩模被数字光刻设备所取代，我们的光压印光子结构提供了一条通往具有可重构功能的太赫兹组件的路线。
2014-05-31 physics.optics
Diffraction control in PT-symmetric photonic lattices: from beam rectification to dynamic localization
我们解决了光束在纵向调制PT对称晶格中的传播问题，这些晶格是作为耦合器阵列构建的，它们的通道之间具有周期性变化的间隔，并显示了在这种非保守结构中有效的衍射控制的一些可能性。光在这种晶格中的动态特性主要取决于每个耦合器的直段的切换长度与纵向晶格周期的比率。根据纵向周期，可以实现光束整流，当输入光以固定角度传播穿过结构而没有衍射展宽时，或者动态定位，当初始强度分布在每个纵向周期之后周期性地恢复时。重要的是，这两个不同的传播制度之间的过渡，可以通过调整只在系统中作用的增益和损耗，只要PT对称性保持不破。克尔非线性的影响也进行了讨论。
2016-01-06 nlin.PS physics.optics
Hybrid Bound States in the Continuum beyond Diffraction Limit
Loughborough University（拉夫堡大学）；University College London（伦敦大学学院）
本研究提出了一种超越衍射极限的混合连续态，通过调控对称性和参数实现光子晶体中高阶衍射态的抑制与控制，为新型光子器件开发提供新思路。
2026-01-11 physics.optics
Discrete interband mutual focusing in nonlinear photonic lattices
本文研究了一维光诱导光子晶格中不同Floquet-Bloch波相互相干光束的非线性耦合。我们通过实验证明了这种相互作用如何导致不对称的相互聚焦，并且对于具有相反衍射特性的波，同时聚焦和散焦以及离散性引起的光束定位和整形效应。
2005-06-10 physics.optics
Parametric (quasi-Cherenkov) cooperative radiation produced by electron bunches in natural or photonic crystals
利用数值模拟方法研究了在散粒噪声存在下，电磁波动态衍射条件下，电子束团通过晶体（天然或人工晶体）时产生的参量（准切伦科夫）合作辐射的特性。它表明，在劳厄和布拉格衍射的情况下，参量辐射由两个强脉冲：一个相对于粒子速度方向以小角度发射，另一个相对于粒子速度方向以大角度发射。在布拉格衍射条件下，以与粒子速度方向成小角度发射的参量辐射的强度在粒子数量充分小于参量辐射的强度时达到饱和以大角度发射的辐射。在劳厄衍射条件下，每个脉冲都包含两个强峰，这与聚束前端和后端的电磁波发射有关。噪声的存在导致在两个峰值之间的间隔中的混沌信号。
2013-04-03 physics.acc-ph physics.optics
Modulational instability in non-Kerr photonic Lieb lattice with metamaterials
本文分析了具有非克尔非线性的面心正方形晶格波导中无衍射波的调制不稳定性。晶格的晶胞由具有不同光学性质的三种不同波导组成。晶格的色散曲线支持平坦带，因此描述模型的基本方程具有对应于沿波导传播的无衍射波的特定解。我们还观察到一个独特的分支的非线性控制的平带光学。导出了无衍射波的解，并采用标准线性稳定性方法对这些分布的稳定性进行了研究。
2020-12-08 nlin.PS physics.optics
Seeking celestial Positronium with an OH-suppressed diffraction-limited spectrograph
在天文学上，电子偶素（Ps）只能通过其湮灭产生的伽马射线发射来观察。然而，在其三重态中，Ps原子具有足够长的平均寿命以使电子跃迁在量子态之间发生。这就产生了一个原则上在近红外波长处可观察到的复合光谱，其中角分辨率可能大大超过伽马射线观测的角分辨率。然而，在近红外背景是由非常明亮的大气羟基（OH）的发射线。在本文中，我们提出了一个衍射限制光谱系统的设计，使用新的光子组件-光子灯笼，OH光纤布拉格光栅滤波器，和光子TIGER二维伪缝-观察的Ps巴耳末α线在1.3122微米的第一次。
2021-06-18 astro-ph.IM physics.optics
Observation of sub-Bragg diffraction of waves in crystals
本文研究了具有不同布拉菲晶格的晶体中波的衍射条件和相应的阻隙的形成。我们确定了一个突出的权宜之计，在高对称性的方向，发生在频率低于无处不在的一阶布拉格条件。这种亚布拉格衍射条件是由反射光谱与中心矩形晶格的二维光子晶体，揭示了突出的衍射峰的亚布拉格和一阶布拉格条件。这些结果对5种二维布拉菲晶格中的2种和14种三维布拉菲晶格中的7种（如中心矩形、三角形、六边形和体心立方）中的波传播具有一定的意义。
2011-12-15 physics.optics
Coherent perfect absorber and laser induced by directional emissions in the non-Hermitian photonic crystals
在本研究中，我们提出应用非厄米光子晶体（PC）与各向异性发射。与各向同性非厄米特PC中的例外点（EP）环不同，各向异性非厄米特PC的EP表现为关于$Γ$点对称的线。非厄米哈密顿量表明，EP的形成与非厄米强度有关。有效介质理论（EMT）证实了在$Γ$ Y方向上存在复共轭介质（CCM）。但对于$Γ$ X方向，EMT表明有效折射率具有较大的虚部，这在PC内部形成倏逝波。因此，在$Γ$ Y的定向发射中可以实现相干完美吸收体（CPA）和激光效应。$Γ$ X方向的出射波较弱，可显著降低泄漏波造成的损耗和电磁干扰。此外，非Hermitian PC可以实现许多有趣的应用，如信号放大，准直和角度传感器。
2023-03-28 physics.optics
Anomalous reflection at the interface of binary synthetic photonic lattices
通过对两个光纤环的光强投影和相位分布的精确调节，在理论上构造了一个具有有效磁场的二元合成光子晶格。通过调节有效波导的相位调制器、波矢和传播常数，可以控制界面的透射率。进一步的光动力学研究表明，当相位分布和波矢满足一定条件时，光脉冲可以实现全反射而无衍射，并在两个光纤环中完全交换光能。该研究为实现光互连和光通信中的光开关提供了一种新的途径。
2021-03-16 physics.optics
Impact of loss on the wave dynamics in photonic waveguide lattices
我们分析了耦合光波导晶格中损耗的影响，发现在这种情况下，相邻波导之间的跳变必然是复杂的。这不仅导致光从弹道传播到漫射传播的转变，而且还导致由损耗色散引起的新型衍射。我们证明了我们的理论结果与实验观察。
2014-09-12 physics.optics
Optical rogue waves in multifractal photonic arrays
根据素元在复二次域中的非周期分布设计了光子阵列，在远场散射辐射中发现了光学异常波。具体来说，通过研究光从爱森斯坦和高斯素数阵列衍射，我们建立了光学流氓波的形成和多重分形在可见光单散射制度之间的连接。我们链接强多重分形与重尾概率分布，描述从制造的阵列散射辐射的波动。我们的研究结果铺平了道路，以控制高强度流氓波使用确定性阵列的介电纳米结构增强传感和光刻应用。
2021-06-24 physics.optics
Is the Rayleigh-Sommerfeld diffraction always an exact reference for high speed diffraction algorithms?
在光学和光子学的几个领域，如波传播、数字全息术、全息显微术、衍射成像、生物医学成像和衍射光学，电磁波的行为必须通过计算方法用衍射的标量理论来计算。基于快速傅立叶变换的这些高速衍射算法中的许多在原理上是瑞利-索末菲衍射（RSD）理论的近似。然而，为了研究它们的数值精度，它们应该与RSD进行比较和验证。所有的数值模拟原则上都是基于模拟连续场的采样。在这篇文章中，我们证明了一个新的有效性条件，以及RSD中的采样，这使得系统的处理RSD中的可能。我们显示的基本限制，由于这个条件和它的违反所造成的异常。我们还证明，通过低于阿贝分辨率限制的采样，可以完全消除这些限制。此外，我们提出了一个非常普遍的统一的方法，适用于RSD的有效域以外的正向和反向计算相结合。
2017-10-02 physics.optics
Drifting Electrons: Nonreciprocal Plasmonics and Thermal Photonics
光在大多数材料和结构中以相反的方向对称传播。这一事实--洛伦兹互易原理的一个结果--对整个电磁波谱的科学和技术有着巨大的影响。在这里，我们研究了一种新兴的方法来打破互易性，不依赖于磁光效应或时空调制，而是基于偏置的等离子体材料与直流电流。使用3D格林函数形式主义和微观考虑，我们阐明了表面等离子体激元（SPPs）的传播特性，支持这种类型的通用非互易平台，揭示了一些以前被忽视的，异常的，波传播效应。我们发现，SPP可以传播的形式可操纵的，慢光，单向光束与模式色散中的双光子点。我们还澄清了耗散（由于碰撞和朗道阻尼）对非互易效应的影响，并阐明了在漏波结构中的非互易点，带边缘的例外点和复杂的模态转换之间的连接。然后，我们将这些概念应用到热光子学的重要领域，并提供了第一个理论证明漂移诱导的非互易近场辐射热传递两个平面体之间。我们的研究结果可能会为开发非互易无磁器件提供新的机会，这些器件将等离子体激元和非互易光子学的优点结合起来，用于波导和能源应用。
2021-11-29 physics.optics
Full-Wave Harmonic Balance Framework for Dispersive Time-Varying Photonic Structures
School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院电气与计算机工程学院）；School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院材料科学与工程学院）
本研究提出全波谐波平衡框架，用于精确建模色散时变光子结构，经卷曲石墨烯圆柱、ITO基ENZ时空超表面验证，为相关有源光子结构设计提供通用平台。
2026-08-11 physics.optics
Breakthroughs in Photonics 2014: Relaxed Total Internal Reflection
全内反射（TIR）是一种普遍存在的现象，用于从波导和谐振器到激光器和光学传感器的光子器件中。控制这种现象和光限制是未来在同一硅平台上集成纳米电子学和纳米光子学的关键。我们在2014年引入了弛豫全内反射的概念，以控制TIR过程中产生的倏逝波。这些未受抑制的倏逝波是光子器件不可避免地受到衍射限制并且无法小型化的根本原因。我们的关键设计概念是设计的各向异性的介质中的倏逝波延伸，从而允许没有任何金属组件的趋肤深度工程。在这篇文章中，我们给出了我们的方法的概述，并比较它的关键类的光子器件，如等离子体波导，光子晶体波导和槽波导。我们展示了我们的工作如何克服光子学纳米级光限制与完全透明的电介质中的一个长期存在的问题。
2015-11-14 physics.optics
Optical modes of multilayered photonic structure containing nematic layer with abnormal electroconvective rolls
研究了以扭曲液晶为缺陷层的多层光子结构的光学模式。对流层中的电对流在空间上形成一种异常卷状的周期性结构。偏振光在缺陷层中的非绝热传播导致对应于普通$o$波的光学模式的独特特征。由于交叉偏振衍射损耗的影响，这些模式的衰减已被证明随着电压的增加。实验和数值计算都发现了非绝热几何相位对光波在光子结构中往返传播的总相位延迟的贡献所导致的模式短波位移
2019-12-01 physics.optics
Super-resolution imaging with patchy microspheres
衍射极限是光学显微镜中的一个基本障碍，它限制了显微系统的最小可分辨特征尺寸。基于微球的显微镜已被证明是挑战衍射极限的促进工具。然而，微球在空气中的成像对比度较低，这阻碍了该技术的应用。在这封信中，我们证明，这一挑战可以有效地克服使用部分镀银微球。沉积的Ag膜充当孔径光阑，其阻挡入射光束的一部分，形成具有倾斜近场照明的光子钩。这种光子钩显着增强成像对比度，如通过成像蓝光光盘表面和二氧化硅颗粒阵列实验验证的。
2021-08-13 physics.optics
Optimized design of a Silica encapsulated photonic crystal nanobeam cavity for integrated Silicon-based nonlinear and quantum photonics
光子谐振器允许将电磁场限制在超小体积中并且具有长的衰减时间，对于许多需要增强非线性效应的应用是至关重要的。对于片上集成光子器件的应用，紧凑性和优化的面内传输也成为相关的品质因数。在这里，我们优化封装的Si/SiO $_2$光子晶体纳米梁腔在电信波长的全局优化程序，其中只有前几个孔周围的腔是不同的，以减少其辐射损耗。该策略允许在具有约$8~μ$ m $^2$的创纪录小覆盖区的结构中实现接近1000万的固有品质因数、子衍射极限模式体积和高于65\%的面内透射。我们的地址和定量评估的主要数字的品质对纳米梁长度和制造混乱的依赖。最后，我们从理论上给出了这种器件的单光子非线性的实际估计，这为低功耗非线性和量子光子学的前瞻性实验提供了希望。
2019-10-23 physics.optics
Optical probing of long range spatial correlation and symmetry in complex biophotonic architectures on the transparent insect wings
我们通过一种简单的、非侵入性的、实时的光学技术，对透明昆虫翅膀上复杂的生物光子结构进行了实验研究。利用准直的连续波和宽带飞秒脉冲，观察到了稳定的、可再现的透射远场衍射图样。对所观察到的衍射图样的定量分析揭示了一种新的形式的长程半周期有序的微结构超过毫米尺度。这些意见同意与傅立叶分析的SEM图像的机翼在不同的长度尺度。我们提出了一个简单的定量模型的基础上光学衍射的阵列的非重叠的微结构与最小的障碍，支持我们的实验观察。我们的技术的两个不同的应用程序被证明。首先，通过将激光束扫描穿过机翼样品，我们观察到原始衍射轮廓的旋转，这给出了微观结构的组织对称性的直接签名。其次，我们报告了第一次光学检测重组的各种基因突变的果蝇翅膀上的光子结构。这些结果具有潜在的衍射光学元件的设计和开发的应用程序和确定路线的遗传控制的生物呕吐设备。
2014-05-25 physics.optics
A Multi-Core Fibre Photonic Lantern Based Spectrograph for Raman Spectroscopy
我们报告一个紧凑的（体积$\approx$ 100\：cm $^3$），多模衍射限制拉曼光谱仪和探头的发展，尽可能紧凑的设计。光谱仪使用“现成的”光学器件，一个定制的3D打印的两部分外壳，并利用多芯光纤（MCF）光子灯笼（多模到少模转换器），它将一个大的40~ \textmu m多模输入切成一个近衍射限制的6~ \textmu m孔径。我们独特的设计利用了MCF的六边形几何结构，在紧凑的设计中实现了高多模收集效率和近衍射极限的性能。我们的方法不需要复杂的重新格式化器或掩模，从而在形成光谱仪的入口狭缝时保留光谱信息和吞吐量。我们展示了在800 nm到940 nm（200 cm $^{-1}$到2000 cm $^{-1}$）的范围内的技术，分辨率为0.3 nm（4 cm $^{-1}$），但是从UV到近红外的其他光谱区域和分辨率也是可能的。我们证明了我们的系统的性能，通过记录拉曼光谱的几种化合物，包括药物扑热息痛和布洛芬。
2020-03-02 physics.ins-det physics.optics
Deep Learning for Design and Retrieval of Nano-photonic Structures
我们对周围环境的视觉感知最终受到衍射极限的限制，衍射极限规定，小于大约一半照明波长的光学信息是不可检索的。在过去的几十年里，许多突破已经导致了前所未有的成像能力超越衍射极限，在生物学和纳米技术的应用。在这种情况下，纳米光子学已经彻底改变了光学领域，近年来，使操纵光与物质的相互作用与亚波长结构。然而，尽管在这一领域取得了许多进展，但其在我们日常生活中的影响和渗透受到了一个复杂和迭代过程的阻碍，通过建模，纳米纤维和纳米表征循环。其根本原因在于，不仅光学响应的预测非常耗时，而且需要用专用的数值包求解麦克斯韦方程组。但是，更重要的是，逆问题，即设计具有按需光学响应的纳米结构，由于问题的高度非线性，即使使用最先进的数值工具，目前也是一项令人望而却步的任务。在这里，我们利用深度学习的力量，这是现代机器学习的一条新途径，并展示了它仅基于远场响应预测纳米结构几何形状的能力。这种方法还以直接的方式解决了目前无法实现的逆问题，为传感、成像等应用的光学响应的按需设计以及等离子体介导的癌症热疗开辟了道路。
2017-03-01 physics.optics
