Tunable optical bistability and tristability of nonlinear graphene-wrapped dielectric nanoparticles
基于自洽平均场近似下的全波散射理论,研究了石墨烯包裹的介电纳米粒子的光学多稳态特性。我们证明了石墨烯包裹的纳米颗粒的光学双稳性(OB)存在于近场和远场光谱,并显示出光学多稳性所产生的入射外场的高阶项的贡献。此外,光学稳定区和开关阈值都可以通过改变费米能级或纳米颗粒的尺寸来调节。我们的研究结果为石墨烯包裹的介电纳米颗粒在多态光开关、光存储器和相关的光电子器件中的应用提供了可能。
2017-01-04 physics.optics
Tunable Directional Filter for Mid-Infrared Optical Transmission Switching
控制红外(IR)辐射的光谱和角度响应是一项具有挑战性的任务,对于各种新兴的光子应用至关重要。在这里,我们克服了这些问题,提出并分析了一种新的设计的可调谐窄带定向光传输滤波器。所提出的热控多层滤波器利用二氧化钒(VO 2)的温度依赖性相变特性,通过使用泵浦-探测激光激发设置来实现高效且可逆的快速光开关。更具体地,由于在升高的温度下引起的VO 2金属性质,高强度探测激光的透射被阻挡,而在低探测激光强度下,仅对于被限制在接近法向入射角的窄带IR范围,通过滤波器的高透射发生。这种多层复合介质滤光片有望在光通信领域中得到应用,它可以作为红外滤光片和光开关的双重功能。
2022-09-26 physics.app-ph physics.optics
On-Chip Optical Switching with Epsilon-Near-Zero Metamaterials
本研究提出利用ENZ超材料的多功能片上光学器件,通过相位调制实现精准光束控制,兼具全光开关与可调谐分束器功能,为集成光子领域提供紧凑可扩展的方案。
2025-01-16 physics.optics
Switching between positive and negative group delay of the optical pulse refection from layer structures with a Graphene sheet
在本文中,我们研究的光脉冲从层系统与石墨烯层反射的传播。我们展示了由石墨烯层的性质控制的这种分层系统中光脉冲反射的正群延迟和负群延迟之间的可调转变,并揭示了控制从这种系统反射的光的传播特性的两种机制。它表明,反射群延迟是很大的可调从正面和负面的共振和表面等离子体共振,这是通过调整费米能量和温度的石墨烯层的激发机制的值。我们的研究结果有助于控制脉冲的传播,并为石墨烯基光学器件的设计提供了参考。
2017-05-26 physics.optics
All-optical switching and strong coupling using tunable whispering-gallery-mode microresonators
我们回顾了我们最近的工作,可调谐,高品质因数回音壁模式瓶微谐振器,并强调其在非线性光学和量子光学实验中的应用。我们的谐振器结合了高达Q = 3.6 \times 10^8的超高品质因数、小模体积和近无损光纤耦合,以及可实现完全可调谐性的简单可定制模式结构。我们从理论和实验上研究了当谐振腔工作在分插结构时,通过克尔效应实现的非线性全光开关。这使我们能够以高效率在两个光纤端口之间光学路由单波长cw光信号。最后,我们报告了单个铷原子与主动稳定的瓶形微谐振器的超高Q模式的强耦合的进展。
2011-07-27 physics.optics quant-ph
High-directivity multi-level beam switching with single-gate tunable metasurfaces based on graphene
本文提出一种基于石墨烯单栅调谐的介质超表面,通过逆向设计实现高定向性多级波束切换,在8 μm波长下两级切换定向性超95%、衍射效率近50%,并展示了向三级和四级切换推广的可行性。
2024-10-01 physics.comp-ph physics.optics
Electrically tunable VO2-metal metasurface for mid-infrared switching, limiting, and nonlinear isolation
本研究提出一种电控金属-VO₂中红外超表面,通过金属焦耳加热实现调谐,可同时作为可调光开关、阈值可调光限幅器和工作范围可调非线性光隔离器,验证了多模式红外调控性能。
2023-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Tunable wavefront control in the visible spectrum using low-loss chalcogenide phase change metasurfaces
全电介质超颖表面提供了独特的解决方案,先进的波前操纵的光与完全控制的振幅和相位在亚波长尺度。然而,对于大多数这些设备的一个限制是缺乏它们的响应的任何制造后可调谐性。为了打破这一限制,一种有前途的方法是采用相变材料(PCM),它提供了一种快速,低能量和非易失性的手段,赋予超颖表面开关机制。在这方面,使用不同的硫属化物在中红外和近红外光谱中已经取得了很大的进步。然而,在可见光谱范围内,很少有器件表现出完全的相位操纵、高效率和可逆切换。在这里,我们实验证明了一个可调的全电介质惠更斯超颖表面硫化锑(Sb2S3)PCM,低损耗和高折射率的材料在可见光谱范围内,其非晶和结晶状态之间的大对比度(近0.5)。我们展示了接近2pi的相位调制与高相关的透射率,并使用它来创建可切换的光束转向和全息显示设备。这些新型硫属化物PCM超颖表面有可能成为下一代空间光调制器的平台,并影响可调和自适应平面光学器件、激光雷达等应用领域。
2022-06-15 physics.optics
Flexible-Resolution, Arbitrary-Input and Tunable Rotman Lens Spectrum Decomposer (RL-SD)
我们提出了一个增强的设计-在分辨率的灵活性,输入端口位置的任意性和频率范围的可调谐性-的平面罗特曼透镜光谱分解器(RL-SD)。这种增强是通过操纵输出端口的位置,通过适当的采样的RL-SD的频率位置的法律,插入一个校准阵列补偿由输入修改和引入端口切换引起的频率偏差,分别实现的。提供了一个完整的设计过程和两个增强RL-SD原型,具有均匀的端口分布和均匀的频率分辨率,分别进行了数值和实验证明。
2017-10-25 physics.optics
Electric Switching of Fluorescence Decay in Gold-Silica-Dye Nematic Nanocolloids Mediated by Surface Plasmons
通过将固体纳米结构的独特光学性质与软物质对弱外界刺激的简单响应相结合,可以设计出具有有趣物理行为的可调谐复合材料,但这种方法仍然受到其在介观尺度上难以控制的共组装的挑战。使用可扩展的湿化学合成程序,我们制造了各向异性的金-二氧化硅-染料胶体纳米结构,然后通过同时调用分子和胶体自组装将它们组织成设备规模(平方英寸电池)的电可调复合材料。我们表明,随后有序的胶体分散体的形状各向异性纳米结构表现出可调的荧光衰减速率和强度。我们表征这些属性如何依赖于低电压场和偏振的激发和发射光,展示了一个有趣的品种的纳米结构复合材料的实际实现的巨大潜力。
2017-01-31 cond-mat.soft physics.optics
Tunable optical bistability in grapheme Tamm plasmon/Bragg reflector hybrid structure at terahertz frequencies
提出了一种由石墨烯、Tamm等离子体激元和带缺陷层的布拉格反射器组成的复合多层结构,实现了太赫兹波段的低阈值可调谐光学双稳。这种低阈值的光学相干性起源于Tamm等离子体激元(TP)和缺陷模(DM)的耦合。我们讨论了石墨烯和DM对TM偏振反射光的滞后响应的影响。研究发现,由于TP和DM的激发,观察光致伸缩行为所需的开关上升和开关下降阈值显著降低。此外,通过耦合TP和DM可以进一步降低开关阈值。我们相信,这些结果将为实现低阈值、可调谐的光开关器件和其他非线性光学器件提供一条新的途径。
2022-03-07 physics.optics
Topological Switching via Exceptional Point Pairs in an Optical Microcavity Laser
Department of Mathematics and Research Institute for Basic Sciences, Kyung Hee University(庆熙大学数学系与基础科学研究院);Research Institute of Mathematics, Seoul National University(首尔大学数学研究院);Korea Research Institute of Standards and Science(韩国计量科学研究院);Digital Technology Research Center, Kyungpook National University(庆北国立大学数字技术中心);School of Computational Sciences, Korea Institute for Advanced Study(韩国高等科学研究院计算科学学院)
本文提出利用光学微腔中的例外点对配置,通过拓扑结构实现稳健的模式切换控制和可调Q因子,提升光学开关和逻辑门应用的性能。
2025-02-13 physics.optics
Identification of competing ultrafast all-optical switching mechanisms in Si woodpile photonic crystals
本文利用宽带可调谐非简并泵浦-探测光谱系统地研究了硅光子带隙木堆晶体的超快全光开关。在泵浦-探测符合条件下,我们研究了在很宽的泵浦和探测频率范围内,在阻带蓝边的微分反射率的行为。在符合条件下,从探测光谱中观察到色散和吸收特征。随着泵浦频率被调谐通过Si的电子带隙的一半,这两个特征的幅度增加。我们首次明确地将这种色散效应与光子晶体中的电子克尔效应联系起来,并将这种吸收特性归因于非简并双光子吸收。提取了色散和吸收非线性系数,发现与文献吻合良好。最后,我们提出了一个非简并品质因数(NFOM),它定义了所有非简并光开关过程的开关质量。
2009-04-22 physics.optics
Enhanced Infrared Emission by Thermally Switching the Excitation of Magnetic Polariton with Scalable Microstructured VO2 Metasurfaces
动态辐射冷却由于其对环境变化的适应性和比静态辐射冷却更节能的承诺而引起了人们越来越多的关注。在这里,我们展示了增强的红外发射,通过热开关的激发磁极化激元与微结构的二氧化钒(VO 2)超颖表面通过可扩展的和无蚀刻的工艺制造。温度依赖的红外光谱清楚地表明,制造的可调超颖表面的光谱发射率从2到6微米的波长显着增强时,加热超过其相变温度,其中的磁极化激元与金属VO 2激发。可调谐发射光谱也被证明是不敏感的入射角和偏振角,这样的VO 2超颖表面可以被视为一个漫反射红外发射器。数值光学模拟和解析电感-电容模型阐明了绝缘或金属VO 2在相变时对磁极化激元的抑制或激发。通过热真空测试,实验证明了可调VO 2超颖表面增强热发射的效果。对于相同的加热功率为0.2 W,稳态温度的可调VO 2超颖表面发射体后,相变被发现是20摄氏度低于参考V2 O 5发射体的静态光谱发射率几乎是相同的VO 2超颖表面之前,相变。发现可调超颖表面发射器的辐射热导率在较高温度下为3.96 W/m2 K,金属VO 2为0.68 W/m2 K,在较低温度下为绝缘VO 2,清楚地表明辐射热耗散几乎增强了六倍。
2020-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
All-optical photon transmission switching in a passive-active optomechanical system
本文提出了一种在由一个普通无源腔、一个有源腔和一个完全反射的可动膜振子组成的无源-有源光机械系统中实现全光光子传输开关的可行方案,该系统由两个强控制场和两个弱探测场对称驱动。利用有源腔的增益效应,可以产生许多新颖的、有价值的现象,如本文首次提出的与频率无关的完全反射(FIPR)、可调的光子双向传输、相位相关的非互易性等,通过调节控制场的强度和探测场的相对相位,可以精确地调节用于控制全光开关的相关参数。此外,通过精确调节相关参数,我们的系统可以实现可调谐的快、慢光,这在实验中是容易和可行的。这些新颖的现象来源于有效的光机耦合和增益效应,为光子器件、量子网络节点的制作和量子信息处理(QIP)提供了一个很有前途的平台。
2018-01-08 physics.optics quant-ph
Dynamical ultrafast all-optical switching of planar GaAs/AlAs photonic microcavities
研究了平面GaAs/AlAs微腔的超快开关特性。高达0.8%的折射率变化是通过光学激发自由载流子在1720 nm和1.8微焦耳的脉冲能量。腔谐振动态跟踪通过测量反射率与时间延迟与可调谐激光脉冲,并被发现在几皮秒内移动多达3.3线宽。关断发生在大约50 ps的衰减时间。作者推导出载流子密度和复折射率的动态行为。他们提出,通过优化样品生长,推断出的10 GHz开关速率可以提高10倍。
2007-09-11 physics.optics
Electro-Optical Switching in a Nonlinear Metasurface
本文展示了一种结合电学和光学切换的高可调谐非线性超表面器件,通过电可调混合石墨烯-金等离激元将中红外脉冲转换为可见光,实现了比纯石墨烯强3.5倍的电学调制和太赫兹速率的全光切换,为超快信号处理等新应用开辟了道路。
2024-07-23 physics.app-ph physics.optics
Transition-Metal-Dichalcogenide Tunable Quantum Relay Device
一般而言,量子线路或光子集成电路的实现中的最大挑战之一是由于小的退相干时间、高延迟和恶化退相干和延迟问题的不良互连而不能创建有效的中继设备。提出了一种可行的中继设备设计,可以与各种源一起工作,在相当大的带宽上高度可调,并且可以忽略不计的切换延迟。这是通过过渡金属二硫属化物MoSe 2 WSe 2异质结的帮助来实现的,并且施加调制啁啾应变/声波来控制器件的工作频率和其他工作特性。应变波的啁啾意味着控制激子在器件上的输运。开关延迟建议,以减少利用激子动力学,使载流子的非平衡状态永远不会受到干扰,因此没有延迟发生,而开关。选择MoSe 2 WSe 2异质结是因为它们的结合能比GaAs量子阱大近两个数量级,因为它们表现出即使在室温下也可电调谐的高激子响应。此外,可以使用特定技术在Si基衬底上生长TMDC膜,使得它们的性质是完整的。这种器件可以应用于量子光电集成电路中的各种组件,如开关,逻辑门,传感器和缓冲器。
2017-09-19 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Controlling slow and fast light and dynamic pulse-splitting with tunable optical gain in a whispering-gallery-mode microcavity
我们报道了在由掺铒(Er 3+)的二氧化硅制成的回音壁模式(WGM)微环谐振器中对慢光和快光的可控操纵。我们观察到连续过渡的光纤锥形波导和微谐振器之间的耦合从欠耦合到临界耦合,然后到过耦合制度,通过增加泵浦功率,即使谐振器和波导之间的空间距离保持固定。这反过来又使得能够通过增加光学增益从快光切换到慢光,反之亦然。在慢光区观察到比无源石英谐振器(无光增益)延迟增加两倍。此外,我们显示动态脉冲分裂和控制慢/快光系统中使用光学增益。
2016-05-24 physics.optics
Optically tunable topological photonic crystal
拓扑光子绝缘体为具有最小散射损耗的高效集成光子器件铺平了道路。迄今为止提出的大多数拓扑结构的光学性质是通过设计固定的,使得一旦制造了器件,就不能对其性能进行改变。然而,可调谐性对于许多应用是重要的,包括调制器、开关或光缓冲器。因此,我们提出了一个简单的方法,用于动态控制传输的硅基拓扑光子晶体,使全光自由载流子激发允许快速折射率调制。折射率的实部和虚部的变化导致透射光谱的高达20 nm的蓝移和透射率的约85%的降低。利用这里使用的控制机制,可以实现纳秒量级的切换时间。这里提出的结构与标准半导体工业制造工艺兼容,并在电信波长下工作。
2019-01-30 physics.optics
Mode Switching Through Exceptional Points Induced by Lasing-Inversion Coupling
University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校)
通过激光-反转耦合诱导的例外点实现模式切换,揭示了克服强增益竞争并驱动第二个模式达到阈值的机制,为可调谐光子系统提供新机遇。
2026-01-29 physics.optics
Tunable all-optical logic gates based on nonreciprocal topologically protected edge modes
本文提出基于钇铁石榴石Y形结构的可调全光逻辑门,利用拓扑保护边缘模式实现高鲁棒性,并支持工作、跳过和停止模式切换。
2023-05-16 physics.optics
Design optimization of band-pass filter based on parity-time symmetry coupled-resonant
基于微谐振器的集成光滤波器在从波分复用、光开关到信道路由的许多应用中起着至关重要的作用。带宽可调滤波器具有可扩展性、多功能性和节能性等优点,能够满足复杂场合下的按需灵活操作。近年来,人们研究了奇偶时间(PT)对称耦合谐振系统在带宽可调谐滤波器中的应用。然而,由于在带宽可调对比度和系统插入损耗之间的权衡,该方法的带宽可调对比度受到严重限制。这里,带宽可调对比度被定义为最大带宽除以最小带宽。在这项工作中,我们表明,高带宽可调的对比度和低插入损耗的系统可以同时实现通过增加输入端口和谐振之间的耦合强度。不同耦合状态下的系统特性表明,当系统初始工作在过耦合条件下时,可以获得较低的插入损耗。一个高带宽可调的对比度PT对称带通滤波器具有中等插入损耗的硅平台上显示。该方案为降低片上可调谐滤波器的插入损耗提供了一种有效的方法,同样适用于高阶级联微波系统。
2022-04-25 physics.optics
Exciton-Tunable Phase Control and Superstrong Coupling Through Multimode Polariton Engineering in Planar Waveguides
CNR Nanotec, Institute of Nanotechnology(国家研究委员会纳米技术研究所);School of Physics and Astronomy, University of Southampton(南安普顿大学物理与天文学学院);Istituto di Fotonica e Nanotecnologie—Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)(国家研究委员会光子学与纳米技术研究所)
本文研究可见光半导体波导中的多模激子-光子耦合,通过严格耦合波分析和耦合振子模型,展示了从常规多模强耦合到超强耦合的光子带结构工程,并利用激子共振位移实现相位调制和模态切换。
2026-10-20 physics.optics
Photonic Integrated Circuit for Rapidly Tunable Orbital Angular Momentum Generation Using Sb2Se3 Ultra-Low-Loss Phase Change Material
快速可调谐的光涡旋(OV)光束的产生是当今时代最苛刻的研究领域之一,因为它们具有额外自由度的轨道角动量(OAM),可以通过在光通信中使用模分复用和信息编码来利用所述额外自由度来增强信号承载能力。特别是,在电信波段的固定波长处的快速可调谐OAM器件在经典和量子应用中引起了研究人员的广泛兴趣。本文展示了一个硅集成光子器件的现实设计,用于快速可调谐OAM波产生在1550 nm波长的使用超低损耗相变材料(PCM)嵌入硅环谐振器与角光栅。不同的OAM模式,通过调整有效的折射率,使用快速的电气开关的Sb2Se3膜从非晶态到晶态,反之亦然。OAM波的产生依赖于微环的折射率的行波调制,这打破了相反取向的回音壁模式的简并性。所提出的设备是能够产生快速可调谐的OV光束,携带不同的OAM模式,通过使用电控开关的超低损耗PCM Sb2Se3。
2022-01-27 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Sensitive singular-phase optical detection without phase measurements with Tamm plasmons
光与材料界面的光谱定制相互作用在传感,光电探测和光能转换方面提供了许多令人兴奋的应用。特别是,在选定的频率伴随着反射信号中的急剧相位变化的光反射率的完全抑制形成了超灵敏的单相位光学检测方案,如布鲁斯特和表面等离子体干涉测量的发展的基础。然而,平面界面上的布鲁斯特效应和表面等离子体介导的吸收都限于入射光的一个偏振和倾斜激发角,并且可能具有由材料介电指数和等离子体频率决定的有限带宽。为了减轻这些限制,我们设计了窄带超吸收器等离子体材料嵌入到介电光子纳米结构与拓扑保护的界面Tamm等离子体状态。这些结构具有平面几何形状,并且不需要纳米图案化来实现入射光在宽范围的入射角(包括法向入射)中的两种偏振的完美吸收。它们的吸收线通过介电光子纳米结构的光子带结构的工程设计在非常宽的光谱范围内是可调谐的,以实现跨与等离子体吸收体的界面的几何相位的反转。我们概述了通过共轭阻抗匹配在具有耗散损耗的Tamm结构中实现理想吸收率的设计策略。我们通过建模进一步展示了如何设计这些结构以支持尖锐的非对称振幅共振,这可用于提高仅振幅检测方案中光学传感器的灵敏度,该方案不需要使用庞大且昂贵的椭圆偏振测量设备。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pulsed laser deposition of Sb2S3 films for phase-change tunable nanophotonics
具有大光学对比度的非挥发性相变材料是未来可调谐纳米光子学的关键。三硫化锑(Sb2S3)由于其在可见光谱区的低吸收最近在该领域中得到普及。虽然在文献中已经报道了几种Sb2S3沉积技术,但是它们中没有一种在相变时关于最低可能的吸收和最大光学对比度进行优化。在这里,我们提出了一个全面的多参数优化的脉冲激光沉积Sb2S3为此。我们将特定的沉积和退火参数与所得的光学性质相关联,并提出了导致具有非凡品质的薄膜(在633 nm处Δn = 1.2)的组合。最后,我们确定晶体取向和振动模式与折射率的最大变化,并提出他们作为有用的指标的Sb2S3开关对比度。
2022-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
All-optical switching of continuous-variable entanglement in an absorption-suppressed plasmonic nanodimer
Institute of Nuclear Sciences, Hacettepe University(哈契特佩大学核科学研究所);Department of Nanotechnology and Nanomedicine, Graduate School of Science and Engineering, Hacettepe University(哈契特佩大学理科学院纳米技术与纳米医学系);Department of Nanoscience and Nanotechnology, Faculty of Arts and Science, Burdur Mehmet Akif Ersoy University(布尔杜尔·穆罕默德·阿基夫·埃尔索伊大学文理学院纳米科学与纳米技术系);Department of Astronomy and Space Sciences, Atatürk University, Faculty of Science(阿塔图尔克大学理学院天文学与空间科学系);Türkiye National Observatories, TUG(土耳其国家天文台);Hacettepe University(哈契特佩大学);Burdur Mehmet Akif Ersoy University(布尔杜尔·穆罕默德·阿基夫·埃尔索伊大学);Atatürk University(阿塔图尔克大学)
提出正交等离激元纳米棒二聚体,通过控制偏振实现近零消光并调谐二次谐波参量相互作用,在吸收抑制下实现量子关联的全光控制,展示了可切换的对数负性和单模非经典性。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical tristability and ultrafast Fano switching in nonlinear magneto-plasmonic nanoparticles
我们考虑了一个涂层的磁等离子体纳米粒子(MPNP)与克尔型非线性等离子体外壳和磁光核心的光散射。这样的结构具有两个等离子体振子偶极模式,与壳的内表面和外表面上的电子振荡相关联。在非线性状态下驱动,每个模式都表现出一种非线性响应。内部等离子体的双稳态导致在该状态和Fano共振之间切换(Fano切换)。一旦外部光强度超过临界值,两个本征模式的双稳区重叠产生光学三稳性,其特征在于对于给定的波长和光强度的三个稳定的稳态。我们开发了一个动态的非线性稳态之间的过渡理论和估计的特征切换时间短至0.5 ps。我们还表明,磁光(MO)效应允许红色和蓝色的光谱移位的Fano配置文件的右和左圆偏振的外部光,呈现Fano开关敏感的光偏振。具体地,可以实现右圆偏振的Fano切换,同时消除左圆偏振的Fano切换。我们的研究结果指出,一类新的超快Fano开关可调的磁场在纳米光子学的应用。
2018-02-19 nlin.AO physics.optics
Electrical Tuning of Plasmonic Conducting Polymer Nanoantennas
传统金属的纳米结构提供了纳米级的光操纵,但由于其固定的材料特性而限于静态行为。为了开发动态纳米光学和超颖表面的下一个前沿领域,我们利用导电聚合物的氧化还原可调光学特性,这些聚合物最近被证明能够在其最导电的氧化状态下维持等离子体。使用聚(3,4-乙撑二氧噻吩:硫酸盐)(PEDOT:Sulf)的纳米盘作为模型系统,我们提出了第一个电调谐导电聚合物纳米光学天线。除了重复的开/关开关的聚合物纳米天线,我们证明了逐步电调谐的纳米光学响应,这被发现是相关的聚合物中的移动极化载流子的密度和迁移率的调制的可能性。所提出的概念采取了重要的步骤,实现电可调超颖表面与真正的动态光学纳米天线像素,不仅具有变化的远场,但也可调近场。这项工作为从可调平面超光学到自适应智能窗户的应用铺平了道路。
2021-08-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable plasmon modes and topological transitions in single- and bilayer semi-Dirac materials
University of Regensburg(雷根斯堡大学);Instituto de Estructura de la Materia, CSIC(物质结构研究所,西班牙国家研究委员会);Escuela Superior Politécnica del Litoral(拉蒂拉尔高等理工学院);Universidad Complutense(康普顿斯大学)
研究通过调节参数δ,在单层和双层半狄拉克材料中实现等离子体模的可调性,揭示拓扑转变与等离子体响应的关系,为拓扑等离子体学和干涉应用提供新途径。
2025-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable double notch filter on thin-film lithium niobate platform
本文提出薄膜铌酸锂双微环可调谐双陷波滤波器,仅用单电压即可反向调谐谐振并保持中心波长不变,实现16.1–89.9 GHz间隔调谐、0.82 GHz/V调谐率和超小尺寸。
2024-03-02 physics.app-ph physics.optics
Tunable nanophotonics enabled by chalcogenide phase-change materials
纳米光子学由于其在亚波长范围内塑造光流动的独特能力而引起了广泛的关注。超颖表面(MS)和光子集成电路(PIC)使得能够实现用于成像、传感和通信的可批量生产、具有成本效益且高效的平面光学组件。为了实现具有多用途功能的纳米光子学,硫族化物相变材料(PCM)已经被引入作为用于可调谐和可重构纳米光子框架的有前途的平台。具有独特性质(例如剧烈的光学对比度、快速切换速度和长期稳定性)的非易失性硫属化物PCM的集成给予更常规的静态纳米光子平台实质上的重新配置。在这篇综述中,我们讨论了国家的最先进的发展,以及新兴的趋势,可调MS和PIC使用硫属PCM。我们概述了独特的材料性能,结构转换,电光,热光效应的硫属化物PCM的完善的类。还讨论了新兴的基于深度学习的方法,用于优化可重构MS和分析轻物质相互作用。审查的结论是讨论现有的挑战,在实现可调纳米光子学和在这个有前途的领域可能的发展前景。
2020-01-17 physics.app-ph physics.optics
Continuously-tunable light-matter coupling in optical microcavities with 2D semiconductors
两种不同的光-物质耦合制度之间的理论变化,即弱耦合和强耦合,在具有低模体积的开放光学法布里-珀罗微腔中变得唯一可行,如这里所讨论的。结合单层的过渡金属二硫属化物(TMDC),如WS 2,它表现出一个大的激子振子强度和结合能,混合玻色子准粒子的室温观察,称为激子极化激元和特征在于拉比分裂,进入达到。在这种情况下,我们的模拟使用的传输矩阵方法显示了如何定制和改变耦合强度积极通过改变激子的位置的相对场强-利用可调腔长,透明的PMMA间隔层和角度依赖性的光学共振。在此提出了用于未来实验的连续可调耦合,能够实时可调拉比分裂以及两个耦合制度之间的切换。由于几乎与所选材料无关,所建议的结构也可以用于量子点、分子或量子阱的光物质耦合实验。虽然可调极化激元能级可用于极化激元化学或光学传感,但允许在例外点处工作的腔保证了对该点的拓扑性质的探索。
2019-11-27 physics.app-ph physics.optics
All-optical continuous tuning of phase-change plasmonic metasurfaces for multispectral thermal imaging
在从化学传感、高光谱成像到红外天文学的大量应用中,跨越任意光学波段的主动可调谐窄带光谱滤波是非常期望的。然而,主动重新配置固态窄带滤光片的光学特性的能力仍然难以捉摸。现有的解决方案要么需要移动部件,要么响应时间慢,要么提供有限的光谱覆盖范围。在这里,我们展示了一个连续可调,光谱不可知,全固态,窄带相变超颖表面滤波器的基础上的GeSbTe(GST)嵌入等离子体纳米孔阵列。所提出的可调谐滤波器的通带为~74 nm,具有~70%的透射率,并且在3 - 5 $μ$ m(热成像波段)范围内工作。连续,可重构的调谐是通过利用中间GST阶段通过光开关与一个单一的纳秒激光脉冲和材料的稳定性,通过多个开关周期进行验证。我们进一步展示了多光谱热成像在中波红外线使用我们的相变元表面。我们的研究结果为高功能、低功耗、紧凑的高光谱成像系统和光学滤波器铺平了道路。
2019-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Tunable quantum two-photon interference with reconfigurable metasurfaces using phase-change materials
相变材料在两个稳定相之间可逆且快速切换的能力已经驱动它们在许多应用中的使用,例如数据存储和光调制器。将这种材料嵌入超颖表面使得能够实现控制光场的新方法。在这篇文章中,我们提出了一种新型的可切换超颖表面的设计,使非经典双光子量子干涉的控制。这些结构不需要静态功耗,在室温下工作,并且具有高开关速度。对于本文中提出的第一个自适应超颖表面,预测从-97.7%(反聚结)到75.48%(聚结)的可调谐非经典双光子干涉。对于第二种自适应几何结构,在热驱动的晶体学相变时,量子干涉从-59.42%(抗聚结)切换到86.09%(聚结)。紧凑和快速可控的量子器件的发展为全新的量子应用开辟了有前途的道路,以及改进自由空间量子逻辑门、线性光学钟实验和量子相位估计系统的可能性。
2021-01-14 physics.app-ph physics.optics quant-ph
High-Speed Tunable Microcavities Coupled to Rare-Earth Quantum Emitters
片上光子器件的电光控制是实现高效集成光子学的重要手段。由于其大的电光系数和高的非线性,绝缘体上钛酸锂(LNOI)是用于片上光子学的新兴平台[1]。将量子发射器集成到LNOI中将其在经典光子学中的多用途扩展到量子计算和通信[2,3]。在这里,我们将单一的稀土离子(REI)的量子发射体在电光可调锂磷灰石(LN)薄膜,并展示LN微腔耦合到REI在160 GHz的频率范围内的控制与5 \mus开关速度。腔的动态控制使得能够以短的时间常数调制REIs的Purcell增强。使用Purcell增强,我们发现的证据,检测单个Yb 3+离子在LN腔。在快速可调谐光子器件中耦合量子发射体是一种有效的方法来塑造发射体的波形[4]。它还提供了一个平台,用于在频谱-时间-空间域的集成中编码量子信息,以实现高水平的信道复用,以及生成确定性单光子源的方法[5,6]。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Tunable shear strain from resonantly driven optical phonons
应变工程最近已经扩展到超快时间尺度,驱动金属-绝缘体相变和超声退磁前沿的传播。然而,非线性晶格动力学支撑界面光电相位开关尚未得到解决。在这里,我们专注于在LaAlO $_3$单晶,氧化物电子最广泛使用的基板之一的极性晶格振动的脉冲共振激发引发的晶格动力学。我们发现,离子拉曼散射驱动相干氧八面体旋转周围的高对称性的晶体轴,我们确定,通过DFT计算,底层的声子-声子耦合通道。共振晶格激发产生纵向和横向声波包,使各向异性光致应变平衡和平衡。重要的是,剪切应变波包被发现在声子共振时以非凡的效率产生,在振幅上与更传统的纵向声波相当,为超快材料控制开辟了令人兴奋的前景。
2020-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Electric field induced color switching in colloidal quantum dot molecules at room temperature
本研究利用具有双耦合发射中心的胶体量子点分子,实现了室温下电场诱导的无强度损失可逆颜色切换,为灵敏场感应和颜色可调设备开辟了新途径。
2023-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph