Photonic Realization of a Transition Between Topological Phases Residing in the Weak and Strong Floquet Driving Regimes
光子Floquet拓扑绝缘体先前已在实验上实现了一个阵列的倏逝耦合螺旋波导。在该实验探索的拓扑区域中，单个拓扑边缘模式的手征性与螺旋的手征性相同。在这里，我们证明了丰富的结构存在于Floquet系统固定的螺旋手性，同时移动到强驱动制度，以观察拓扑转变，其中边缘模式反转其传播方向，产生违反直觉的结果，驱动振幅的增加可以有相同的效果反转螺旋手性。我们通过实验观察到这种转变，同时克服了通常与强驱动机制相关的弯曲损耗，尽管螺旋半径与整个阵列的大小在相同的尺度上。在我们的实验中观察到的两个拓扑相可以被理解为源自于Halflion模型的Floquet实现。
2017-11-07 physics.optics
Does a Surface Polariton Have Spin?
我们考虑真空与金属或左手介质界面上的p极化表面电磁波（一种经典的表面极化激元）。我们证明了形成表面极化激元的倏逝电磁波不可避免地具有一个后向自旋能流，它与超光速轨道能流一起形成总的坡印廷矢量。这种自旋能量流产生了一个明确定义的（但不是量子化的）自旋角动量的表面极化激元，这是正交的传播方向。倏逝波的自旋来自于电场的虚纵向分量，该虚纵向分量使得偏振在传播平面中有效地为椭圆。我们还研究了倏逝模的自旋和手征之间的联系。
2012-05-24 cond-mat.other physics.optics
Laser-launched evanescent surface plasmon polariton field utilized as a direct coherent pumping source to generate emitted nonlinear four-wave mixing radiation
提出了一种基于表面等离子体激元（SPP）的四波混频（4 WM）概念，利用激光发射的倏逝SPP场作为相干泵浦源，直接参与介质/金属界面的非线性4 WM过程。由于局部场增强效应，预期所得4 WM辐射的转换效率将显著增加。通过数值模拟进一步研究了在空气/金膜和石墨烯片/金膜界面处实施该概念的可行性。这一概念在新兴的纳米光子学、光电子学和有源等离子体学中的应用前景诱人。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling the broadband enhanced light chirality with L-shaped dielectric metamaterials
本文设计了基于倾斜纳米柱的全介电硅基L形超材料，通过掠射角沉积实现晶圆级制备，在透射模式下获得宽带增强且振幅与频率均可调控的手性光学响应。
2024-03-27 physics.optics
Chirality in non-Hermitian photonics
手征性在物理学和生物学中从微观到宏观现象都是普遍存在的，如费米子相互作用和DNA复制。在光子学中，手征性传统上表示右圆偏振和左圆偏振的不同光学响应。在偏振域中的光学手性的这种定义包括手性依赖的相速度或手性介质内的光学吸收，这使得能够测量材料浓度的偏振法和用于感测生物或化学对映体的圆二色性光谱。近年来，非厄米光子学的兴起为研究光子学中的手征性提供了一个新的视角，它不再局限于传统的偏振域，而是扩展到了其他物理量，如轨道角动量、传播方向和系统参数空间。在这里，我们介绍了非厄米光子学中手性光-物质相互作用的最新里程碑，并展示了光子器件在自旋和轨道角动量、方向性和非对称模式转换方面的增强的设计自由度。
2019-05-28 physics.optics
Evanescent-wave and open-air chiral sensing via signal-reversing cavity-enhanced polarimetry
手性检测在分析化学、生物化学、药理学和基础物理学等许多领域都具有重要意义。最近的发展已经扩展了使用微波，飞秒脉冲，超手征光和光致电离的光学手征传感。最广泛使用的方法是传统的圆二色性和旋光（OR）方法。然而，手性信号通常非常弱，并且它们的测量受到较大的时间依赖性背景以及不完美和缓慢的减法程序的限制。在这里，我们展示了一个脉冲激光蝴蝶结腔增强偏振仪与反向传播光束，它解决了这些背景问题：手性信号的增强腔通过的数量;线性双折射的影响被抑制由一个大的诱导腔内法拉第旋转;和快速的信号反转的影响，通过扭转法拉第旋转和减去信号从反向传播光束。这些优点允许在背景扣除不可行的环境中测量绝对手性信号：我们在露天测量手性蒸汽的旋光度，并在棱镜表面通过全内反射产生的倏逝波（EW）中测量手性液体的旋光度。（+）-麦芽糊精和（-）-果糖溶液的EW-OR证实了各向同性光学活性介质中麦克斯韦方程的Drude-Condon模型。特别地，在折射率匹配附近，有效旋光路径长度等于EW的古斯-汉欣位移。当使用锁定到稳定的高精细度腔的连续波激光器时，该偏振计的极限应与线性双折射（$3\times 10^{-13}$ rad）的灵敏度测量相匹配，该线性双折射比当前手性检测极限灵敏几个数量级，从而改变了许多领域中手性感测的能力。
2014-05-27 physics.chem-ph physics.optics
Broadband enhanced chirality with tunable response in hybrid plasmonic helical metamaterials
设计宽带增强的手性对于新兴的手性化学和传感领域，或者在最近引入的纳米光子手性量子和经典光学应用中控制光子的自旋轨道动量具有强烈的兴趣。然而，手征光-物质相互作用具有极其微弱的性质，难以控制和增强，并且不能调谐或宽带化。此外，在技术上重要的可见光到紫外光谱处实现强、宽带和可调谐手性的平面双纳米光子结构仍然是难以捉摸的。在这里，我们解决这些重要的问题，通过实验证明和理论验证光谱可调，极大的，和宽带手旋光响应的纳米螺旋超材料。报道的全介电和介电-金属（混合）等离子体超材料的新设计允许通过大规模纳米光子结构实现有史以来最大和最宽的测量手性库恩不对称因子。此外，所提出的自下而上制造的光学超材料的强圆二色性可以通过改变它们的尺寸和它们的电介质和等离子体螺旋子部分之间的比例来调谐。目前展示的超材料有望为手光学领域的发展提供实质性的推动，从而在纳米尺度上显著增强和宽带手征光-物质相互作用。
2021-01-28 physics.optics
Topological Control of Chirality and Spin with Structured Light
University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学）；University of East Anglia（东英吉利大学）
本文通过结构光的拓扑特性实现对自旋角动量和光学手性的精确控制，揭示了自由空间中的光学霍尔效应，并提出两种拓扑机制。
2026-03-11 physics.optics
Optical Forces in Coupled Chiral Particles
由于固有的对称性，结构手性可以引起反直觉的光学力。虽然瑞利区域中单个手征粒子上的光学力已经得到了很好的研究，但耦合手征粒子中的光学力仍然很少探索。采用全波数值模拟、源表象和耦合模理论的解析方法，研究了平面波作用于两个通过倏逝近场相互耦合的手征粒子上的光学力。我们发现，手征粒子的感应电偶极子和磁偶极子具有复杂的耦合，从而产生暗模和亮模。粒子之间的相互作用力可以是吸引力也可以是排斥力，并且其大小可以通过共振模式显著增强。两个粒子旋向相反时的引力比旋向相同时的引力大得多。对于两个旋向相同的粒子，电偶极子力和磁偶极子力的符号相同，而对于两个旋向相反的粒子，电偶极子力和磁偶极子力的符号不同。研究结果有助于更好地理解手性诱导的光学力，在光学操纵和手性光-物质相互作用中具有潜在的应用价值。
2020-07-24 physics.optics
Towards Chiral Sensing and Spectroscopy Enabled by All-Dielectric Integrated Photonic Waveguides
手征光谱是一种强大的技术，能够通过光学手段来识别物质的手性。到目前为止，已经使用自由空间传播光束进行了检查物质或纳米结构的手性的实验。然而，为了小型化，期望在光子集成平台中执行手征光谱学，具有这种手征光学装置的大规模并行检测、低成本生产、可重复性和便携性的额外益处。在这里，我们表明，全介质集成光子波导可以支持手征模式下的基本本征模式的适当组合。特别是，我们研究了两种主流配置：一个介质线与方形截面和开槽波导。我们数值分析三种不同的情况下，这种波导可用于手性检测：全介质波导作为近场探针，倏逝诱导的手征领域，和手征光相互作用的空隙。在所有的情况下，我们认为金属纳米螺旋作为手性探针，虽然所有的方法可以扩展到其他种类的手性纳米结构以及物质。我们的研究结果表明，手性应用，如传感和光谱可以实现在标准的集成光学，特别是与硅基技术。
2019-11-25 physics.optics
Emerging Multidimensional Real-Space Topological Structures at Chiral Bound States in the Continuum
Fudan University（复旦大学）
本研究通过磁控光子晶体揭示了连续体束缚态在实空间的多维拓扑结构，并展示了其在操控复杂拓扑状态中的应用潜力。
2026-02-26 physics.optics
Hybrid Symmetry Breaking for Chiral Quasi-Bound States in the Continuum
University of Exeter（埃克塞特大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Monash University（蒙纳士大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
研究如何通过混合对称性破缺产生和控制连续统中手性准束缚态，结合多个正交对称微扰，实现了偏振态控制及动态手性重构，证明光学手性可由对称性工程产生，为手性光子态设计提供通用框架。
2026-07-17 physics.optics
Phonon-induced geometric chirality
本文提出利用线偏振声子在非手性晶体中诱导几何手性，通过非线性声子耦合降低晶格对称性至手性点群，并可通过激光偏振选择性诱导对映异构体，为光致手性结构创造和手性物性工程提供新途径。
2024-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unveiling Chirality: Exploring Nature's Blueprint for Engineering Nanostructured Materials
本文概述了手性仿生等离激元学与超材料领域，通过自组装和纳米加工技术设计手性超材料及等离激元纳米结构，实现了对光响应的显著控制与光学手性增强，为传感、催化和光电器件开辟了新前沿。
2023-06-29 physics.app-ph physics.optics
Effects of resonances and surface texturing on light emission in emerging thin-film devices
本文理论研究共振与表面纹理化对薄膜器件光发射的影响，发现腔效应可显著增强超薄有源层发射，辐射传输方法可准确预测较薄层发射，并扩展自洽辐射传输—漂移扩散方法以优化纹理化薄膜器件。
2025-01-02 physics.optics
Controlled synthetic chirality in macroscopic assemblies of carbon nanotubes
人们逐渐认识到，手性自由度的成功利用可以为不同的研究领域带来新的科学和技术机会。因此，正在寻求以不复杂和可再现的方式产生具有可控手性的人工物质的方法。在这里，我们报告了两个简单的方法来制造晶圆级手性架构的有序碳纳米管（CNT）与可调和巨大的圆二色性（CD）的发展。这两种方法都采用简单的方法，（i）机械旋转和（ii）扭曲堆叠，基于受控的真空过滤，不涉及任何复杂的纳米纤维工艺。我们使用外消旋混合物的碳纳米管作为起始材料，所以手性碳纳米管的固有手性是不负责观察到的手性。特别是，通过控制（ii）中的堆叠角和旋向性，我们能够最大化CD响应并实现40 $\pm$ 1 mdeg/nm的创纪录高的深紫外椭圆率。我们的理论模拟使用的传输矩阵方法再现实验观察到的CD光谱的显着特点，并进一步预测，扭曲堆叠的碳纳米管与优化的厚度的膜将表现出高达150 mdeg/nm的椭圆率。创建的晶圆级物体代表了一类新的合成手性物质，由有序的量子线组成，其宏观性质由纳米级电子签名（如van Hove奇点）控制。这些人工手性结构不仅为揭示新的手性现象提供了舞台，而且为开发高性能手性光子和光电子器件开辟了新的机会。
2023-01-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-destructive profilometry of optical nanofibres
单模纳米光纤是广泛应用和新兴技术的核心组成部分。在过去十年中，对它们的制造进行了广泛的研究，但最终亚微米产品的成像仅限于破坏性或低精度技术。在这里，我们展示了一种基于光散射的扫描方法，该方法使用探针纳米纤维来局部散射样品纳米纤维的倏逝场。该方法不会损坏样品纳米纤维，并且仅使用与标准纤维拉拔器设置相同的设备就可以容易地实现。我们展示了亚纳米径向分辨率在视频速率（0.7纳米，10毫秒）的单模纳米纤维，允许一个完整的高精度的配置文件，以获得在几分钟内的制造。因此，该方法能够对光学纳米纤维进行非破坏性，快速和精确的表征，其应用范围从光学传感器和冷原子陷阱到非线性光学。
2016-10-06 physics.optics
Coupling Dichroism in Strong-Coupled Chiral Molecule-Plasmon Nanoparticle System
本研究使用RT-TDDFT方法模拟L/D-苯基氨基醇分子与手性铝簇的强耦合系统，揭示了分子与团簇手性对极化激元模式、耦合因子及衰减率的调制作用，为原子尺度手性传感器设计提供依据。
2025-01-31 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Multimode optically adiabatic silica glass submicron taper
由锥形光纤制成的二氧化硅纳米纤维作为高效率光-物质相互作用的最终平台引起了相当大的兴趣。虽然先前展示的应用仅依赖于基模的低损耗传输，但是实现多模锥形的多模式传输仍然非常具有挑战性，阻碍了它们在多模非线性光学和量子光学中的各种新兴应用中的使用。在这里，我们报告的第一个实现的多模亚微米锥，允许同时绝热传输的多个高阶模式，包括LP 02模式，通过引入深湿蚀刻的传统光纤之前，光纤锥形。此外，作为一个关键的应用，我们展示了“基波到基波”的全光纤三次谐波产生与高转换效率。我们的工作为超高效率的多模非线性和量子光学铺平了道路，促进了多模区域中的非经典光的产生，多模孤子相互作用和光子量子门，以及操纵原子和纳米颗粒的倏逝场诱导的光捕获势。
2020-09-20 physics.optics
Chiral photonic circuits for deterministic spin transfer
手征量子光学在量子信息科学领域引起了人们极大的兴趣。利用量子发射体的自旋极化特性和设计合理的光子纳米结构使得信息从自旋编码转换为路径编码成为可能。在这里，紧凑的手征光子电路与确定性的圆偏振手征路由和分束使用两个横向相邻的波导与量子点耦合。光波导中的电磁场具有手征性，从而产生手征路由，通过倏逝场耦合实现分束。通过空间选择性微光致发光测量实现了自旋和位置相关的定向自发发射，在手性光子电路中手性对比度高达0.84。这对于拓宽手征量子光学的应用场景和开发可扩展的量子光子网络具有重大意义。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Phase-matched locally chiral light for global control of chiral light-matter interaction
本文提出生成相位匹配局域手性光的方案，通过数值模拟证明其在纳秒尺度上实现对甲基环氧乙烷对映选择性电子态转移的稳健高效全局控制，为发展更高效手性光学技术奠定基础。
2023-10-03 physics.optics
Photonic torons, topological phase transition and tunable spin monopoles
Harbin University of Science and Technology（哈尔滨理工大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Stanford University（斯坦福大学）
该研究通过光子结构光实验性构建了托尔顿，并展示了多种拓扑状态之间的相变，同时实现了单极子对的可调旋性，为研究非平凡光-物质相互作用提供了新平台。
2024-12-11 physics.optics
Dielectric metasurface-assisted cavity ring-down spectroscopy for thin-film circular dichroism analysis
提出介电超表面辅助EW-CRDS平台，通过超表面将线偏振光转换为具有光学手性的近场，实现薄膜手性分子的超灵敏圆二色检测。
2023-05-10 physics.optics
Chiral optics without chiral matter
State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices, School of Optoelectronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室）
该研究打破手性光-物质相互作用需依赖结构手性材料的传统认知，揭示非手性各向异性系统可产生手性光学效应，拓展了手性光学应用的技术路径。
2026-08-05 physics.optics
Continuous-variable entanglement of two bright coherent states that never interacted
研究了一对倏逝耦合非线性$χ^{(2)}$波导在简并下转换下亮量子态的连续变量纠缠。我们考虑的情况下，只有能量的非线性产生的字段之间的波导交换，而泵场保持独立地引导在每个原始波导。我们表明，该设备，当操作在耗尽制度，纠缠的两个非相互作用的明亮的泵浦模式，由于非线性级联效应。当适当地设置某些系统参数时，可以产生双色四体纠缠。该器件工作在行波配置中，使得产生的量子光显示出宽光谱。所提出的设备可以很容易地实现与当前的技术，因此代表作为一个很好的候选人源的二分或多分纠缠态的新兴领域的光学连续变量量子信息处理。
2017-11-09 physics.optics quant-ph
Quantifying nanoscale electromagnetic fields in near-field microscopy by Fourier demodulation analysis
将光限制在尖锐的金属尖端已经成为研究远低于衍射极限的光学和电子特性的多功能技术。特别是近场显微镜在中红外光谱范围内发现了各种应用在探测纳米结构和它们的动力学。然而，正在进行的追求，最终高空间分辨率下降到单纳米制度和定量三维纳米断层扫描，这在很大程度上取决于从探头出现的近场的空间分布的精确知识。在这里，我们进行有限元模拟的尖端与现实的几何形状以上的电介质样品振荡。通过引入一种新的傅立叶解调分析的电场在空间中的每一点，我们可靠地量化的近场分布的样品上方和内部。除了推断横向场延伸（其可以小于尖端的曲率曲率半径）之外，我们还量化了样品内的探测体积。最后，我们可视化的散射过程到远场在一个给定的解调顺序，为第一次，和棚光的纳米级分布的近场及其演变的尖端样品的距离是不同的。我们的工作是理解和剪裁光学纳米显微术中倏逝场的空间分布的关键一步。
2021-10-18 physics.optics
Quantum Printing: Laguerre-Gaussian Beam Induced Topological Magnetic Textures
Nordita, Stockholm University（诺迪塔，斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Department of Physics, IMS, University of Connecticut（康涅狄格大学物理系，物质科学研究所）
本文提出利用拉盖尔-高斯脉冲的光学磁场空间结构直接打印非共线磁纹理，无需材料各向异性或电流驱动，通过微磁模拟展示了拓扑电荷密度的产生和光学拓扑性质与偏振的控制。
2026-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photonic Floquet Topological Insulators
拓扑绝缘体是一种全新的物质相，它具有一个惊人的特性，即电子的传导只发生在它的表面，而不是在本体内，而且这种传导是拓扑保护的。拓扑保护，即完全没有无序电子波的散射，也许是这种材料最迷人和技术上最重要的方面：它提供了只有超导体才知道的鲁棒性。然而，与超导和量子霍尔效应不同，它们需要低温或磁场，拓扑绝缘体对无序的免疫力发生在室温下，没有任何外部磁场。因此，拓扑保护在容错量子计算和自旋电子学中具有广泛的应用前景。最近，大量的理论研究致力于将这一概念引入光子学领域：实现光频率下光的拓扑保护。除了涉及有趣的新物理学之外，光子拓扑绝缘体还有望在光学隔离和稳健的光子传输方面应用。在这里，我们从理论上提出并实验证明了第一个光子拓扑绝缘体：一个光子晶格表现出拓扑保护的晶格边缘上的运输，而不需要任何外部字段。该系统由螺旋波导阵列组成，这些螺旋波导彼此渐逝地耦合，并且布置在石墨烯状蜂窝晶格中。波导的手征性导致无散射的单向边缘状态，其在拓扑上被保护免受散射。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
A Heterogeneous 200 mm Silicon Nitride Photonics Platform for Visible-to-Near-Infrared Applications via Micro-Transfer Printing
imec；Ghent University（根特大学）；Ferdinand-Braun-Institut (FBH)（费迪南德·布劳恩研究所）
该研究开发了一款200毫米CMOS中试线制备的异质氮化硅光子学平台，通过微转移印刷集成有源组件，实现了低损耗特性与近红外激光发射，可支撑可见光至近红外波段的光子学应用。
2026-08-04 physics.optics
Electrical switching of a chiral lasing from polariton condensate in a Rashba-Dresselhaus regime
本文提出一种基于液晶与CsPbBr₃钙钛矿腔的电可调器件，利用Rashba-Dresselhaus自旋轨道耦合调控极化激元凝聚体的手性激光发射，并通过电压实现手性发射的开关切换。
2022-11-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Light's symmetry, asymmetry, and their role in nonlinear optics and ultrafast phenomena
本文综述了非线性光学中光场对称性与非对称性的最新理论进展，涵盖光的全部动力学自由度，并建立选择定则数据库，以推动超快光谱学和光-物质相互作用的精确控制。
2025-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Spin-canting-induced Giant Nonlinear Optical Magnetochirality in a 2D Ferrotoroid
Wuhan University（武汉大学）；Huazhong University of Science & Technology（华中科技大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；National University of Singapore Suzhou Research Institute（新加坡国立大学苏州研究院）
该研究在二维铁环体双层CrSBr中，通过场诱导自旋倾斜打破PT对称性，利用i型与c型SHG极化率的相干干涉实现磁可切换圆偏振SHG信号，演示了磁光存储与逻辑操作，提供了二维自旋纹理的光学探针。
2026-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
