An Ultra-Sensitive Visible-IR Range Fiber Based Plasmonic Refractive Index Sensor
本文提出一种覆盖0.55–3.50 μm、检测RI 1.33–1.43的超灵敏PCF-SPR传感器，并结合ANN预测折射率，实现极高灵敏度与分辨率。
2024-01-19 physics.app-ph physics.optics
Refractive index measurements in absorbing media with white light spectral interferometry
本文利用白光光谱干涉法测量吸收性液体在400-1000纳米范围的折射率，通过两步过程（不同厚度样品）克服吸收影响，实现全光谱折射率测量。
2024-02-03 physics.app-ph 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
Complex refractive index measurements of Poly(methyl methacrylate) (PMMA) over the UV-VIS-NIR region
本文通过反射-透射法测量旋涂制备的PMMA薄膜，在紫外-可见-近红外波段提取其复折射率，并分析了强吸收与弱吸收极限下测量不确定度的优缺点。
2023-10-31 physics.optics
Anisotropic van der Waals Crystal with High Refractive Index and Transparency for UV-Visible Range Applications
针对可见光区缺乏透明vdW材料的问题，提出二硫化锗(GeS2)凭借高折射率、低损耗和双轴各向异性，可补充TiO2并填补vdW材料应用空白，推动紫外至红外纳米光子电路设计。
2024-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Retrieving the Aerosol Complex Refractive Index using PyMieScatt: A Mie Computational Package with Visualization Capabilities
粒子的复折射率m=n+ik是不能直接测量的固有性质，必须从其非固有性质如散射和吸收截面推断。Bohren和Huffman称这种方法描述了龙的轨迹，因为如果不使用计算机，洛伦兹-米氏理论方程的反演是难以处理的。本文介绍了PyMieScatt，一个Python的开源模块，包含使用广泛的光学和物理特性作为输入来解决复杂m的逆问题的功能，并计算有效解决方案可能存在于实验室测量误差范围内的区域。此外，该模块具有研究均匀和涂层单球的综合能力，以及具有用户定义尺寸分布的均匀球的集合，使其成为研究球形颗粒光学行为的完整工具。
2017-10-15 physics.optics
Negative Refractive Index in Artificial Metamaterials
讨论了具有负磁导率和负介电常数的人工超材料的光学常数。利用有效场论，我们计算了由成对的相同的金纳米柱组成的纳米材料在可见光谱内具有磁响应的有效磁导率。
2007-01-15 physics.optics
Measurement of the nonlinear refractive index of air constituents at mid-infrared wavelengths
我们测量了N $_2$、O $_2$和Ar在可见光到中红外波段（λ= 0.4 - 2.4 μm）的非线性折射率系数。研究的波长对应于大气中的透明窗口。与$χ^{(3)}$的理论模型吻合良好。我们的研究结果是必不可少的准确模拟超短中红外脉冲在大气中的传播。
2015-10-02 physics.optics
Humidity's influence on visible region refractive index structure parameter $C_n^2$
在红外和可见光波段，光传输理论通常假设湿度对大气湍流对光束的影响没有贡献。虽然这一假设可能是合理的干燥的位置，我们在本文中证明，有一个明确的效果，由于存在湿度湍流参数，$C_n^2$的强度，从收集的数据在切萨皮克湾地区超过100米长的水平传播路径。我们描述和应用一种新的技术，希尔伯特相位分析，相对湿度，温度和$C_n^2$数据显示的相关气候变量的贡献$C_n^2$作为时间的函数。
2006-11-24 physics.ao-ph physics.optics
Quantitative phase and refractive index imaging of 3D objects via optical transfer function reshaping
反卷积相位显微镜通过重建透明样品的透射相位或折射率，实现透明样品的高对比度可视化。在这里，我们提出了一种方法来扩展2D反卷积相位显微镜厚3D样品。通过仅测量优化照明模式下获得的四幅强度图像，即可获得样品在特定轴平面上的折射率分布。此外，可以使用不同的照明图案来测量样品的光学相位延迟。
2022-01-21 eess.IV physics.optics
High-Index Semiconductor Nanoparticles as Low-Loss Alternatives to Gold for Refractive Index Sensing
高指数半导体纳米颗粒在可见光范围内提供低损耗的折射率传感替代方案，通过多极共振实现方向性散射。
2025-12-27 physics.optics
Computational discovery of high-refractive-index van der Waals materials: The case of HfS$_2$
本研究结合从头算与实验筛选高折射率范德华材料，发现HfS₂在可见光区折射率超3且各向异性强，经实验验证其光学特性与环境稳定性方案，证实其可见光光子应用潜力。
2025-02-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Evaluation of Moderate Refractive Index Nanoantennas for Enhancing the Photoluminescence Signal of Quantum Dots
本研究系统对比金属、高/中等折射率介电纳米结构对可见光波段CdSe/ZnS单量子点激发与发射的优化效果，发现中等折射率结构可增强光致发光，而金属-高折射率混合结构的强度增强和Purcell因子最优，为单光子源开发提供参考。
2024-09-16 physics.optics
Refractive index evaluation of porous silicon using Bragg reflectors
制作一维光子晶体结构和形成理想的光子带隙需要两个主要的物理性质：厚度周期性和折射率。多孔硅（PS）是一种纳米结构材料，由于其易于通过改变制备条件来调节其孔隙率和折射率而被广泛用于制备一维光子晶体。由于多孔硅的形貌随孔隙率的变化而变化，因此多孔硅折射率的测定并不容易。为了找到PS的光学性质，我们可以使用不同的有效介质近似（EMA）。在这项工作中，我们提出了一种方法来评估性能的PS层的折射率，以建立光子布拉格反射器。通过一个品质因数，我们测量的理论和实验之间的协议，并提出了一个简单的程序来确定的可用性的折射率。我们测试得到的折射率在更复杂的结构，如宽带可见-近红外反射镜，并通过一个优点函数，我们发现理论和实验之间的良好协议。通过这项研究，我们提出了定量参数来评估PS布拉格反射器的折射率。这一过程可能会对不同应用的一维光子结构的设计和制造产生影响。
2017-11-08 physics.optics
Numerical analysis of the propagation modes of photo-switching PDMS-arylazopyrazole optical waveguide and thin-film spectroscopic characterization
通过在聚二甲基硅氧烷（PDMS）聚合物中旋涂不同浓度的芳基偶氮吡唑（AAP）偶氮染料，在150 ℃下制备了一种新型的光响应性聚合物基体薄膜。利用这种新型的AAP分子开关，通过接触光刻和软复制方法在微米尺度上制作了固态PDMS-AAP波导。旋涂的光可切换材料的折射率可以通过使用不同浓度的AAP单元的可逆的反式至顺式光异构化行为来调节。当使用0.01 M的AAP单元溶液时，在340 nm的工作波长下，复合物的折射率在反式状态下为2.32，在顺式状态下下降到1.85。在0.020和0.03 M的较高浓度下，在相同波长下实现了宽折射率调谐。在0.030 M的折射率为2.65的反式状态和2.0的顺式状态。结果表明，折射率调谐的增加与复合膜的AAP单元的浓度有关。理论上，复合膜的光谱特性也用两种方法模拟：1）麦克斯韦方程组;和2）频率相关有限元，对于365/525 nm波长的调节信号，所提出的波导的不同传播模式显示出极好的一致性。此外，PDMS-AAP薄膜的光致异构化的紫外-可见光谱分析，以证明在固态的AAP部分的异构化响应。此外，初步的复合膜的光机械致动性能进行了研究。本研究中所描述的PDMS-AAP波导为可见-红外区域的光可调谐光子学应用提供了一种新的方法。
2023-02-05 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast Laser-Fabricated Fluoride Glass Waveguides with Exceptionally High Positive Refractive Index Change for Mid-Infrared Integrated Optics
本研究利用超快激光在氟化物玻璃中制备出折射率变化超过0.02的高正折射率变化波导，揭示了钡元素迁移致密化机制，实现了3D结构、新型可见光激光及中红外器件小型化，在传感与光谱学领域潜力巨大。
2024-11-18 physics.optics
Microscale solute flow probed with rotating microbead trapped in optical vortex
利用光镊可以研究微腔内溶质流动的动力学。提出了一种基于涡旋光束聚焦捕获金属微珠的方法。这种扭曲波前的环形光束对放置在漩涡暗核内的反射物体施加扭矩。珠粒的诱导旋转运动对周围介质中的局部粘度变化敏感，例如在正在进行的溶解过程中。两个实验配置进行了说明，都依赖于跟踪的角速度的珠在时间。在单珠配置的局部溶质浓度的动力学可以研究。在双珠的情况下，溶质流动的方向和速度可以探测与单微米的空间分辨率。本文讨论蔗糖在水中溶解和扩散的基本问题。观察到反向溶质流动的令人惊讶的印象。进一步的实验研究发现，这一现象源于测量室中深处的蔗糖流状扩散。旋转微珠法适用于各种固体和液体物质，可能成为微流体研究的一种有用技术。
2021-03-23 cond-mat.soft physics.optics
Comment on "Negative Refractive Index in Artificial Metamaterials" [A. N. Grigorenko, Opt. Lett., 31, 2483 (2006)]
表征复合材料薄层中存在负折射的关键光学参数是与初始非均匀复合材料具有相同物理厚度的等效均匀层的有效折射率。测量复透射和反射系数是获得该参数的最严格的方法之一。我们质疑Grigorenko的声明（Optics Letters 31，2483（2006）），即仅测量反射强度光谱就足以确定有效折射率。我们讨论了Grigorenko的技术的基本缺点，使用一个先验规定的色散行为与一个给定的超材料和一个“有效的光学厚度”，小于样品的实际厚度的最佳拟合近似。我们的模拟并未证实Grigorenko论文关于纳米柱样品在可见光谱范围内的负折射率和负渗透率的结论。
2006-09-26 physics.optics
Neural refractive index field: Unlocking the Potential of Background-oriented Schlieren Tomography in Volumetric Flow Visualization
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学机械工程学院）；School of Engineering, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）
针对背景导向纹影层析成像（BOST）基于体素网格的缺陷，提出神经折射率场（NeRIF）方法，通过神经网络隐式表示流场，提升重建精度、分辨率并降低成本，且可适配多种层析模式。
2024-11-26 cs.HC cs.LG physics.flu-dyn
Optimum Forward Light Scattering by Spherical and Spheroidal Dielectric Nanoparticles with High Refractive Index
高折射率介电纳米颗粒由于同时激发的电和磁偶极共振的干涉，可以在可见光和近红外波长处表现出强的定向前向光散射。对于球形高折射率电介质，可以实现所谓的第一Kerker条件，在该条件下，对于折射率和颗粒尺寸的某种组合，后向散射实际上消失。然而，球形粒子的Kerker条件仅在散射共振的尾部是可能的，当粒子微弱地散射光时。在这里，我们表明，显着更高的前向散射可以实现，如果球形颗粒被认为是代替。对于折射率的每个值，存在粒子的最佳形状，其产生最小的后向散射效率以及最大的前向散射。这种效果是由于球形颗粒在共振频率下的磁和电偶极共振的重叠而实现的。它允许设计非常高效，低损耗的光学纳米天线。
2014-12-09 physics.optics
High Kerr nonlinearity of water in THz spectral range
在太赫兹频率范围内的各种材料的非线性折射率系数的值超过在可见光和NIR范围内的几个数量级。报道了用宽带脉冲太赫兹光束Z扫描法直接测量液态水的非线性折射率系数。实验结果表明，水的非线性折射率系数为正，在太赫兹波段可达3.5 $\times$ × 10 $^{-10}$ cm $^{2}$/W，比可见光和近红外波段高出6个数量级。
2019-02-04 physics.optics
Thermally Induced Refractive Index Trimming of Visible-Light Silicon Nitride Waveguides Using Suspended Heaters
该研究展示了利用悬浮加热器对可见光SiN波导进行热诱导折射率微调的技术，实现了稳定的折射率变化，降低了器件偏置功耗，并揭示了潜在机制及热老化行为。
2025-04-30 physics.optics
Short review on the refractive index of air as a function of temperature, pressure, humidity and ionization
本文综述了空气折射率受温度、压力、湿度和电离影响的规律，指出Gladstone-Dale定律的局限性，并分析了湿度与电离层曲率对不同波长天文折射角的作用。
2024-03-26 astro-ph.IM physics.optics
Reflectivity-based refractive index measurement of van der Waals materials
针对传统椭圆偏振法难以测量小尺寸vdW薄片折射率的问题，提出基于反射率最小值光谱位置的测量方法，无需假设光谱形状，在HfS₂上验证了有效性，为vdW材料折射率表征提供替代方案。
2025-11-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Refractive Index Engineering: Insights from Biological Systems for Advanced Optical Design
本综述探讨受生物系统独特折射率分布启发的先进光学设计，涵盖仿生材料、复杂光学系统及光散射工程等领域，为开发高性能光学材料与器件提供原理支撑及应用方向。
2025-04-15 physics.app-ph physics.bio-ph 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
Electromagnetic polarization controlled perfect switching effect with high refractive index dimers. the beam-splitter configuration
小于波长的高折射率（HRI）电介质颗粒，孤立的或形成一个设计的合奏是理想的候选人，作为新的多功能元件，用于构建光学器件。它们的方向性效应传统上是通过前向和后向测量来分析的，即使这些方向不适合于实际目的。在这里，我们提出了明确的实验证据，在微波范围内，HRI球形粒子的二聚体，一个完美的开关效应（完美的手段关闭=零强度）观察到这些方向的相互粒子的电/磁相互作用的结果。二元状态取决于激发偏振（偏振切换）。它的分析是通过在垂直于入射方向的检测方向上的散射辐射的线偏振度进行的：分束器配置。麦克斯韦方程组的标度性质允许我们的结果推广到其他频率范围和尺寸尺度，例如，可见光和纳米尺度。
2016-06-07 physics.optics
Tunable colloidal photonic crystals
已知以晶体顺序排列的球形胶体产生结构色。这种光子晶体的强度和亮度需要胶体的高尺寸单分散性、低数量的晶格缺陷和无序以及散射胶体和连续背景之间相对大的折射率对比。在这里，我们提出了意想不到的光子特性的电荷稳定的，186 nm大，氟化胶体的折射率为1.37的水悬浮液。采用反射率，光学观察，小角度X射线散射测量和反射率建模，我们证明，这些悬浮液成为部分透明的，同时显示出强烈的，几乎与角度无关的颜色反射，尽管非常小的折射率差异。在某些条件下，观察到额外的尖锐布拉格反射。我们能够通过简单地改变这些胶体悬浮液的体积分数，在整个可见光范围内连续调谐观察到的结构色，当稀释时显示白色外观，当浓缩到足以形成Wiegner晶体时显示结构色和布拉格峰，当非常浓缩和处于玻璃相时显示角度无关的颜色。
2018-08-22 physics.app-ph physics.optics
Visualization of atomistic optical waves in crystals
本研究揭示了碳化硅中隐藏的微观光学本征波，提出皮尺度电动力学通用框架，突破了经典折射率的宏观局限。
2024-11-15 cond-mat.other physics.optics
Optical contrast and refractive index of natural van der Waals heterostructure nanosheets of franckeite
我们通过定量光学显微镜研究了机械剥离的硅镁矾纳米片。透射模式和落射照明模式的光学显微镜图像的分析提供了一种快速的方法来估计剥离的薄片的厚度一眼。通过显微反射率的光学对比光谱的定量分析允许通过将所获得的光谱拟合到基于菲涅耳定律的模型来确定在宽范围的可见光谱中的钙钛矿的折射率。
2018-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Modeling the Temperature-Dependent Material Dispersion of Imidazolium-Based Ionic Liquids in the VIS-NIR
本文实验测量11种咪唑基离子液体在298.15–323.15 K、400–1000 nm范围内的折射率，并用单共振Sellmeier模型揭示共振位置不随温度变化而强度线性变化。
2024-01-29 cond-mat.mtrl-sci 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
Directional Fano Resonances at Light Scattering by a High Refractive Index Dielectric Sphere
在这项研究中，我们报告的实验证据的定向Fano共振的散射的平面，线偏振电磁波的均匀介质球具有高折射率和低损耗。我们观察到一个典型的非对称Fano分布的强度散射，实际上，任何给定的方向，而整体消光截面仍然是洛伦兹。这一现象是由选择性激发的电偶极模和电四极模的干涉引起的。通过适当选择入射波的频率来实现激发的选择性。由于麦克斯韦方程组的标度不变性，在这些实验中，我们通过在微波范围内直径为18 mm的球形颗粒的等效散射来模拟由普通超导材料（Si、Ge、GaAs、GaP）制成的纳米颗粒对可见光和近红外辐射的散射。发展的理论来解释实验扩展了传统的法诺方法的情况下，当两个干扰分区共振。实验结果与理论计算结果吻合较好。
2016-05-25 physics.optics
Optical diffraction tomography using a digital micromirror device for stable measurements of 4-D refractive index tomography of cells
光学衍射层析成像（ODT）是一种能够测量透明样品三维折射率分布的干涉显微技术。测量了样品在不同角度照射下的多幅二维全息图，根据衍射理论重建了样品的三维折射率图。由于其非侵入性、无标记、定量成像等优点，已被证明是研究生物细胞的有力工具。最近，我们的研究小组已经证明，数字微镜器件（DMD）可以用于快速、精确地控制ODT的照明光束。在这项工作中，我们系统地研究了配备DMD的ODT系统的精度和稳定性，并提出了各种类型的活细胞，包括人红细胞，白细胞，肝细胞和HeLa细胞的3-D和4-D RI图的测量。此外，我们还证明了有效的可视化的3-D RI地图的活细胞利用测量的信息RI断层图像的值和梯度。
2016-02-10 physics.optics
Methods to calibrate and scale axial distances in confocal microscopy as a function of refractive index
三维共焦显微镜中精确的距离测量对于定量分析、体可视化和图像恢复具有重要意义。然而，轴向距离可能被点扩散函数和样品与浸没液体之间的折射率失配所扭曲，这是难以分离的。此外，在共焦显微镜的轴向距离的精确校准仍然很麻烦，虽然存在几个高端的方法。在本文中，我们提出了两种方法来校准轴向距离的三维共焦显微镜，既准确，易于实现。用这些方法，我们测量了轴向缩放因子作为高孔径共焦显微镜成像的折射率失配的函数。我们发现，我们的比例因子几乎完全线性依赖于折射率，并且它们与考虑光的全部矢量特性的理论预测非常一致。然而，与使用（高角度）几何光学的理论预测有很大的偏差，该理论预测的比例因子要低得多。作为说明，我们测量了点扫描共聚焦显微镜的点扩散函数，并表明折射率匹配的微米尺寸的球形物体由于该PSF而仍然显著伸长，这证实了单个微米尺寸的球体并不适合于确定精确的轴向校准或轴向缩放。
2014-04-15 cond-mat.soft physics.optics
Differential Refractive index sensor based on Photonic molecules and defect cavities
提出了一种基于介质柱光子分子阵列和两个结构缺陷腔的新型差示折射率传感器。作为传感器的光子拟议的结构的透射谱示出了一个宽的光子阻带与两个本地化的状态。其中之一，参考状态，是绑定到一个十边形环的圆柱和其他的，感测状态，缺陷腔的晶格。结果表明，缺陷模式是非常敏感的介电常数不同于周围的圆柱体的材料的存在下，而在PM中的状态是不受它们的存在。这种行为允许设计用于感测应用的设备。传感器的原型，在微波区，是建立使用由钠钙玻璃圆柱体（介电常数为4.5）制成的3x 2 PM阵列的矩阵。在微波范围内（8-12 GHz）的透射光谱测量与不同的折射率的样品插入到缺陷腔。时域有限积分法的模拟结果与实验结果吻合较好。我们发现传感器的响应是线性的。器件测量范围由组成器件的圆柱体的介电常数决定。由于麦克斯韦方程组的标度不变性，本文给出的微波区的结果可以外推到可见光区。这使得我们的原型作为传感器也在光学范围内的一个有前途的结构。
2016-04-26 physics.optics
Refractive index tomography with structured illumination
这项工作介绍了一种新的重新解释结构照明（SI）显微镜相干成像，允许三维成像的复折射率（RI）。要做到这一点，我们表明，相干SI在数学上相当于叠加的角度照明。由此可见，标准SI增强的定量相位图像的原始采集可以被处理成复杂的电场图，描述成角度照明下的样品衍射。然后，标准衍射层析成像（DT）计算可以用于以亚衍射分辨率重建样品3D RI分布。我们证明了这一概念，通过使用SI定量相位成像系统计算重建三维RI分布的人乳腺癌（MCF-7）和结肠直肠癌（HT-29）细胞。我们的实验装置使用空间光调制器在样品处产生结构化图案，并使用没有移动组件的共路径离轴干涉配置收集角度相关的样品衍射。此外，该技术有望与SI荧光显微镜轻松配对，未来重要的扩展可能包括多峰，亚衍射分辨率，3D RI和荧光可视化。
2017-02-12 physics.bio-ph physics.optics
Label-free three-dimensional (3D) structural imaging in live cells using intrinsic optical refractive index
在这里，我们报告了一种方法，用于可视化的体积结构信息的活的生物样品，没有外源性造影剂。该过程是通过一种技术，涉及生成，合成和分析的三维（3D）傅立叶分量的光衍射的样品。这导致定量细胞形态的直接恢复，而无需迭代程序以降低计算复杂性。结合的事实，该技术是很容易适应任何成像平台，需要最少的样品制备，我们提出的方法是特别有前途的观察快速，体积和动态的事件以前只能通过染色方法。
2017-04-14 physics.bio-ph physics.optics q-bio.QM
Efficient silicon metasurfaces for visible light
电介质超颖表面需要高折射率对比材料以获得最佳性能。这一要求带来了严重的限制;器件要么在700 nm及以上的波长下使用高折射率半导体（如硅），要么使用折射率较低的介电材料（如TiO $_{2}$或Si $_{3}$ N $_{4}$），并在可见光波长范围内工作。在这里，我们表明，硅的高折射率可以利用在短至532 nm的波长，通过演示硅超颖表面在这个波长的传输效率为47%。超颖表面由在石英衬底上以正方形晶格排列的硅柱的梯度阵列组成。我们展示了完全的2π相位控制，我们实验证明偏振无关的光束偏转在532 nm波长。通过定制层转移技术将晶体硅放置在石英衬底上，并且我们注意到，对于相同材料中的进一步优化的结构，可以实现>70%的效率。我们的研究结果为在可见光波长范围内实现基于硅的高效超颖表面开辟了一条新途径。
2016-09-21 physics.optics
OpticFusion: Multi-Modal Neural Implicit 3D Reconstruction of Microstructures by Fusing White Light Interferometry and Optical Microscopy
State Key Lab of CAD&CG, Zhejiang University（浙江大学CAD&CG国家重点实验室）
针对传统白光干涉测量无法获取微结构表面自然色彩的问题，提出OpticFusion方法，融合多视角白光干涉与光学显微镜图像，通过两步数据关联、神经隐式表示与色彩分解实现带纹理的精细三维重建，为微尺度研究提供低成本有效工具。
2025-01-16 cs.CV physics.app-ph physics.ins-det
Coupling Analysis of Electromagnetic Field Transverse Magnetic (TM) on 2D Photonic Crystals with Symmetrical Refractive Index Defect Using Tensor Green Method
光子晶体是具有周期性变化的折射率或介电常数的介电材料，从而阻止具有特定频率和方向的光的传播。该频率范围被称为光子带隙（PBG）。如果在光子晶体中取一根棒来改变光子晶体的结构，就可以得到波导。在给定的参数下，在波导通道周围设置对称缺陷结构，波导与腔体之间发生耦合。耦合是指在光子晶体中传输部分或全部的电磁场取决于电磁场的频率。格林张量法可以用来计算二维光子晶体中的总电场。借助MATLAB程序可以实现二维光子晶体总电场的可视化计算。通过对文献的分析，结合带隙图和缺陷处的场能量分析，发现耦合发生时产生最大能量的有效频率在带隙的中间频率区间。
2011-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhanced Reflectivity Change and Phase Shift of Polarized Light: Double Parameter Multilayer Sensor
在此，基于偏振光相位差和光吸收的暗点的概念通过使用低折射率和消光系数半导体和电介质以及高折射率非氧化金属多层薄膜结构的模拟来证明。几种多层传感器结构通过测量反射率比λ和相移Δ显示出对可检测材料的厚度和折射率变化的极大灵敏度。重点是这样的多层膜，它具有在可见光谱范围内的两个参数（λ，Δ）的灵敏度，从而打开了进一步研究的可能性，一个新的生物医学传感器的发展与增强的双参数传感。
2022-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantum plasmonics model of refractive index sensing using photon correlations
本文提出一种由量子发射体和金属纳米颗粒组成的纳米传感器系统，利用高阶光子相关性进行折射率传感，发现在特定条件下可将噪声降至散粒噪声极限以下，实现传感性能的量子增强。
2025-07-01 physics.optics quant-ph
Photon Trajectory in the Human Cornea
在这篇文章中，我们跟踪光子在人类角膜中的轨迹。在角膜梯度折射率（GRIN）性质的实验证据之前，示意性眼睛模型使用常数或平均值作为角膜折射率。一些最近的模型尊重角膜内GRIN，但基于近轴近似，从而在周边视野分析和非近轴光子跟踪中具有有限的有效性。在这里，我们介绍Trajectron算法。它使用一个封闭的形式解决方案的射线方程的恒定轴向梯度折射率介质，并评估了分段常数梯度折射率。使用Trajectron，我们提出了第一个非近轴角膜内光弯曲现象的定量演示。该演示在屈光手术算法的发展中具有重要意义。
2011-10-01 physics.optics q-bio.TO
Spectrally resolved white light interferometer for measuring dispersion in the visible and near infrared range
本研究设计了一款结合三台光纤光谱仪的光谱分辨白光干涉仪，可实现宽波段透明样品折射率测量，经柯西公式拟合后精度达0.0001。
2024-01-29 physics.optics
Understanding Optical Anisotropy in Multilayer γ-InSe and ε-GaSe
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；National Institute of Standards and Technology（国家标准与技术研究院）；Theiss Research, Inc.（泰斯研究公司）
本研究首次测量了γ-铟硒和ε-镓硒的各向异性折射率，揭示了其在多层半导体中的光学各向异性特性，为高性能光电设备设计提供了新途径。
2026-01-20 physics.optics
Holographic characterisation of subwavelength particles enhanced by deep learning
纳米颗粒在其自然环境中的物理性质的表征在从纳米颗粒增强的药物递送到环境纳米污染评估的广泛领域中起着核心作用。标准的光学方法需要分散在具有已知粘度的介质中的纳米颗粒的长轨迹，以确定其扩散常数，从而确定其尺寸。然而，通常只有短的轨迹是可用的，而介质粘度是未知的，例如，在大多数生物医学应用中。在这项工作中，我们展示了一种无标记的方法来量化的大小和折射率的单个亚波长粒子使用两个数量级短的轨迹比所需的标准方法，而无需假设介质的物理化学性质。我们通过开发一个加权平均卷积神经网络来分析粒子的全息图像来实现这一点。作为原理的证明，我们区分和量化二氧化硅和聚苯乙烯颗粒的尺寸和折射率，而无需溶质粘度或折射率的先验知识。作为超越现有技术的应用程序的一个例子，我们演示了这种技术如何可以监测聚苯乙烯纳米粒子的聚集，揭示了单体数量和单个亚波长聚集体的分形维数的时间分辨动力学。该技术为纳米颗粒表征开辟了新的可能性，具有从生物医学到环境监测的广泛应用。
2020-06-19 cond-mat.soft physics.optics
SUSY designed broken PT-symmetric optical filters
我们应用超对称达布变换的光学Helmoltz波动方程产生解析复值PT对称电位（物理上的梯度折射率介质）。然后，PT对称性自发地被破坏，从而控制折射率分布的虚部的振幅。因此，可检测到与S矩阵的奇异性相关的共振，这是散射光谱中非常高的透射和反射峰的原因。我们演示了如何控制共振，我们可以实现不同的放大率高达四个数量级的确切奇点。还可以获得全透射和非常高的反射。光谱的所有可见部分都可以通过扩大电势的空间宽度来跨越。所有这些潜力可以统一在一个单一的设备的能力，动态控制的折射率的虚部，从而定义一个可调动态光学滤波器作为一个完美的放大器，透明的障碍或高效率的镜子。
2020-09-22 physics.optics
Probing the dispersive properties of optical fibers with an array of femtosecond-written fiber Bragg gratings
我们提出了一种有效的方法来确定从可见光到中红外阶跃折射率光纤的有效折射率，从而可以推断出它们在很宽的光谱范围内的色散特性。该方法的有效性的基础上，写的光纤布拉格光栅（FBG）的阵列与已知的周期使用fs扫描相位掩模技术，首先确认与标准的石英光纤，然后应用到各种氟化物玻璃光纤，以确定其有效的折射率和色散超过三个倍频程，即从550到4800 nm。
2021-09-27 physics.optics
DeepRegularizer: Rapid Resolution Enhancement of Tomographic Imaging using Deep Learning
光学衍射断层扫描测量样品的三维折射率图，并以非破坏性的方式在纳米级可视化生化现象。光学衍射层析成像的一个主要缺点是由于对三维光学传递函数的有限访问而导致的轴向分辨率差。这个缺失锥的问题已经通过使用先验信息的正则化算法来解决，例如非负性和样本平滑度。然而，这些算法的迭代性质和它们的参数依赖性使得实时可视化是不可能的。在这篇文章中，我们提出并实验演示了一种深度神经网络，我们称之为DeepRegularizer，它可以快速提高三维折射率图的分辨率。利用成对的数据集（原始折射率断层图像和通过迭代全变分算法的分辨率增强的折射率断层图像）进行训练，基于三维U网的卷积神经网络学习两个断层图像域之间的变换。我们的网络的可行性和普遍性证明使用细菌细胞和人类白血病细胞系，并通过验证模型在不同的样品。与传统的迭代方法相比，DeepRegularizer提供了一个数量级以上的正则化性能。我们设想，所提出的数据驱动的方法可以绕过其他成像模式中的各种图像重建的高时间复杂度。
2020-09-29 eess.IV physics.bio-ph physics.optics
Negative refractive index and higher-order harmonics in layered metallodielectric optical metamaterials
我们研究了光在三维双周期Ag/TiO 2多层超材料中的传播，该超材料由工作在可见光和紫外光谱范围内的耦合等离子体波导组成。对于这些频率，波导平面中的光传播由负相速度描述，而对于正交方向的光传播由大量谐波组成的布洛赫波描述。因此，该材料通常不能用单一的相位指数来描述：将布洛赫波分解为不同的谐波，我们表明，对于感兴趣的波长范围，正指数m=1的谐波在正交方向上主导光的传播。数值模拟和光学折射实验证实了这些结果的双周期Ag/TiO 2多层超材料棱镜在380-600 nm的光谱范围内，这表明与右手谐波相关的正折射占主导地位。研究的等离子体轮廓，我们发现，尽管发生多个谐波的双周期结构可以作为一个平面透镜：对于一个平板组成的整数个单位细胞的所有谐波退化和建设性地干涉在图像平面。这项工作确定了许多三维周期性超材料的设计相关的重要考虑因素。
2014-04-18 physics.optics
Tunable subnanometer gap plasmonic metasurfaces
折射率决定了光在材料中的流动。在可见光和近红外波长下，对于天然存在的透明材料，折射率的实部被限制为小于3，这从根本上限制了应用。在这里，我们进行了实验，以研究在可见光和近红外波长的自组装超颖表面的有效折射率的上限。厘米级的超颖表面由六方密堆积（hcp）单层的金纳米球涂有可调的烷乙氧基化物配体壳，控制粒子间的间隙从2.8到0.45 nm。与孤立的二聚体研究相反，宏观尺度的区域允许同时探测数十亿个间隙，并且hcp对称性导致共振模式中的大波长偏移，使得亚纳米长度尺度机制能够在远场中可重复地测量。我们证明了亚纳米间隙，超颖表面的光学响应与经典（本地）模型一致，具有轻微的非本地效应，并且没有明确的证据表明在光学频率下配体介导的电荷转移。我们确定超颖表面的折射率的有效实部对于绿黄颜色具有最小值1.0，然后在红色中迅速达到最大值5.0，并且在远至近红外的情况下保持大于3.5。我们进一步表明改变超颖表面中配体的端基和共轭对光学性质的影响很小。这些结果建立了可见光和近红外线限制的实用上限，可能导致独特的色散工程涂层
2017-11-06 physics.optics
Accuracy Enhancement in Refractive Index Sensing via Full-Spectrum Machine Learning Modeling
本文提出基于全光谱机器学习框架的折射率传感方法，通过主成分线性回归建模，发现钛基宽带强度调制结构精度提升可达6065倍，证明光谱形状决定建模效果。
2025-04-08 physics.med-ph physics.optics q-bio.QM
