Nanometer-resolution 3D Tomographic and Vectorial Near-field Imaging in Dielectric Optical Resonators
State Key Laboratory of Surface Physics, Key Laboratory of Micro and Nano Photonic Structures (MOE), and Department of Physics, Fudan University（复旦大学表面物理国家重点实验室、微纳光子结构教育部重点实验室和物理系）；Shanghai Key Laboratory of Metasurfaces for Light Manipulation, Fudan University（复旦大学光调控超材料上海市重点实验室）
针对介电纳米谐振器内部近场全三维实验表征难题，提出基于高阶边带产生的成像技术，在硅anapole谐振器内实现纳米分辨率三维层析与矢量近场成像，可推广至多种介电超材料表征。
2025-02-27 physics.optics
Experimental Observation of Localized Modes in a Dielectric Square Resonator
我们在微波实验中研究了方形介质谐振器的频谱和场分布。由于这类系统不能用解析的方法来处理，因此对它们的性质的实验研究是必不可少的。测量的场分布的动量表示表明，所有的共振模式是本地化的特定的经典环面的方形台球。基于这些观测，我们建立了一个半经典模型。它显示出良好的协议，但一个单一的类的测量场分布，将被单独处理。
2013-12-07 physics.optics
Design of racetrack ring resonator based dielectric laser accelerators
本文提出了一种利用跑道环形谐振腔结构的倏逝电场的介质激光驱动加速器（DLA）的设计方案。在激光的驱动下，通过正确设计的光学相位窗口，电子可持续加速并可控制偏转。在此基础上，利用级联的11级环形谐振腔，计算了104.655 μm波段30 keV到148.312 keV的加速度。这种新的想法提出了一种解决方案，片上集成的许多DLA级，同时保持高的平均加速梯度，提供了一个潜在的实际实现的“加速器在一个芯片上”。
2017-01-31 physics.optics
Thermo-optic bistability in 2D all-dielectric resonators
本文提出一种耦合模理论方法，研究二维介电谐振腔高品质模式共振激发下的热光双稳态，模型准确描述了入射角和强度变化下的双稳态效应，并发现通过调节入射角可在低强度下实现双稳态。
2025-04-03 physics.optics
Metaphotonics with subwavelength dielectric resonators
本文总结了米氏谐振元光子学的关键概念，以高折射率介质亚波长颗粒为例，并探讨了高Q值元件在光时空控制方面的进展与趋势。
2024-09-20 physics.optics
Application of a trace formula to the spectra of flat three-dimensional dielectric resonators
通过微波实验，测定了圆形平面三维介质谐振器的长度谱。将它们与基于有效折射率近似的二维模型中得到的半经典迹公式进行了比较，发现它们符合得很好，说明在二维近似中必须考虑有效折射率的色散。此外，有效折射率近似的系统误差导致了实验长度谱与迹线公式预测值之间的微小偏差。总之，在这篇文章中开发的方法，使应用程序的二维介质谐振器的轨迹公式也现实的，平坦的三维介质微腔和激光器，允许解释其光谱的经典周期轨道。
2012-02-01 physics.optics
Inverse Design of All-dielectric Parallel-Plane Mirror Resonator
在本研究中，我们利用平行平面镜共振腔类比法，以目标优先逆设计法来设计全介质光学共振腔。通过预定义的目标函数成功地限制光，以创建用于基本横向电极化的强度模式的对称反射镜区域。该算法在随机结构中产生带隙，在所需波长处获得谐振峰，而无需对参数空间进行任何直观的扫描。一阶模被限制在预定波长的腔区域上。所得到的结构进行了分析，通过使用二维时域有限差分法。所提出的结构具有紧凑的配置，占用面积为$13.394 \times 0.592 μm^2$。
2019-03-11 physics.optics
Switchable invisibility of dielectric resonators
基于二维Mie散射问题，研究了高折射率介质杆的不可见性，发现宽谱非共振波和窄谱Mie共振模之间的Fano干涉对散射有很强的抑制作用。然而，当介质棒具有有限的延伸时，它变成支持法布里-珀罗模式的谐振器，其引入额外的散射并最终破坏不可见性。在这里，我们发现，对于较短的杆与适度的纵横比r/L值（其中r和L分别是杆的半径和长度），散射抑制的最低光谱窗口完全恢复，因此，即使是有限尺寸的谐振器可能变得不可见。我们提出了一个直接的实验验证的概念，在微波使用圆柱形有限尺寸的谐振腔具有高折射率的可切换的不可见性。
2017-01-31 physics.optics
Quasi-Babinet principle in dielectric resonators and Mie voids
本文将巴比涅原理推广到介质系统，提出准巴比涅原理，并在球形及一般形状Mie谐振器中验证，为从互补结构设计复杂功能介质谐振器提供简单规则。
2023-12-07 physics.optics
Experimental Realization of Deep Subwavelength Confinement in Dielectric Optical Resonators
具有强电场增强的高度局部化光的能力对于实现更高效率的太阳能电池、光源和调制器至关重要。虽然深亚波长模式可以用等离子体共振器实现，但这些金属结构中的大损耗排除了大多数实际应用。我们开发了一种替代方法来实现亚波长限制，不伴随着抑制性损失。我们实验证明了一种介电蝴蝶结光子晶体结构，该结构支持与等离子体元件相称的模体积和揭示超低损耗的品质因数。我们的方法打开了大门，同时超低模体积和超高品质因数，一直在光学谐振器中难以捉摸的极强的光-物质相互作用制度。
2017-07-15 physics.optics
Integrated molecular optomechanics with hybrid dielectric-metallic resonators
分子光力学起源于使用腔光力学形式主义描述存在光学谐振器时的拉曼散射。我们扩展的分子光力学形式主义的混合介质等离子体共振器的情况下，与多个光学共振和自由空间和波导寻址。我们演示了如何拉曼增强的泵浦增强和修改的LDOS的产品，简单地依赖于复杂的响应函数的混合系统。由宽带和窄带模式的混合产生的Fano线形允许达到具有高Q共振的强拉曼增强，为边带分辨分子光学力学铺平了道路。该模型允许预测到不同的输出端口的拉曼发射比，并能够演示一个完全集成的高Q值拉曼谐振器利用耦合到同一波导的多个腔模式。
2021-05-26 physics.optics
Overcoming the diffraction limit on the size of dielectric resonators using an amplifying medium
用于在纳米级定位光的现有方法使用具有负介电常数的结构，通过利用亚波长等离子体共振，或者使用具有高折射率的介电结构，其减小了波长。在本文中，我们提供了一种替代这两种方法的基础上修改的介质谐振器的模式，通过一个有源介质。我们表明，一个活跃的介质可以促进亚波长光的介电结构中的本地化。我们认为一个电介质层的大小基本上小于半波长的光在电介质中，并证明，在一定值的增益在有源介质中，在反射层边界处的相位变化补偿的相位变化，由于在该层上的传播。在该增益值处，形成增益辅助模式，其中在电磁波的往返行程期间的相移为零。这种增益辅助模式仅在电介质中的正增益下存在，并且可以用于创建亚波长尺寸的电介质激光器和传感器。
2022-01-23 physics.optics
Dielectric Square Resonator Investigated with Microwave Experiments
我们提出了一个详细的实验研究的对称性和动量空间表示的介质方形谐振器的场分布，以及与半经典模型的比较。实验是在平面陶瓷微波谐振器上进行的。测量了共振谱和场分布。后者的动量空间表示证明了共振态各自与特定的经典环面相关，从而导致光谱的规则结构。此外，它们允许精确测定折射率。进行了测量与不同的安排的发射和接收天线和它们的影响的场分布的对称性进行了详细的研究，显示具有特定的对称性的共振可以有目的地选择。此外，在半经典模型的框架下，讨论了由实测谐振谱推导出的长度谱和介质方形谐振器的迹线公式。
2014-11-12 physics.optics
Dielectric perturbations: anomalous resonance frequency shifts in optical resonators
高质量回音壁模式谐振器周围的介电环境中的小扰动通常导致谐振器模式的频率偏移，该频率偏移与扰动的极化率成正比。在这里，我们报告的实验观察到的强烈的频率变化，可以是相反的，甚至超过扰动的极化率的贡献。使用折射率范围从1.50到4.22的衬底来移动锂酸盐回音壁模式谐振器的模式频率。观察到蓝移和红移，以及模式线宽的增加，当基板移动到回音壁模式的倏逝场。我们将实验结果与Foreman等人的理论模型进行了比较，并根据光域的古斯-汉欣位移提供了一个额外的直观解释。
2020-12-23 physics.optics
Two Complementary Approaches to Determine the Effective Index of Dielectric Ring Resonators
University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）
研究如何确定介质环形谐振器有效折射率，提出两种互补开源有限元框架方法，一种计算离散模数谐振波长插值求有效折射率，另一种直接求解规定波长方位模数，经验证效果相近，固定模数法内存使用减半，适合内存受限计算机。
2026-07-23 physics.optics
All-dielectric silicon microring resonators with deeply sub-diffractive mode volumes
本研究通过亚衍射超材料波导实现全介质硅微环谐振器的深度亚衍射模式体积，展示了高内禀质量因子的驻波谐振特性，为波长尺度光学与亚波长物质接口提供新平台。
2024-08-24 physics.optics
Experimental observation of bulk Fermi arc in single dielectric resonator
本文通过改变高折射率陶瓷环形介电谐振器的内半径与高度，结合 GHz 消光光谱测量，首次在单个谐振器中实验观测到连接两个奇异点的体费米弧。
2025-02-18 physics.optics
Dynamic suppression of Rayleigh light scattering in dielectric resonators
任何经典光学系统的性能极限都是由基质材料中的亚波长波动决定的，这种波动可能是冻结的，甚至是动态引起的。这种亚波长无序最常见的表现是瑞利光散射，这在当今几乎所有的波导技术中都可以观察到，并且可以导致不可逆的辐射损耗以及不期望的模间耦合。虽然已经表明，在磁光和拓扑绝缘体材料中，通过破坏时间反演对称性可以抑制来自无序的反向散射，但是普通的光学介质不具有这些性质。在这里，我们展示了一个动态抑制介质谐振器内的瑞利后向散射的光机方法。我们实现了这一点，通过在所有材料中可用的布里渊散射相互作用，在二氧化硅谐振器中局部打破时间反演对称性。近完全抑制瑞利后向散射实验证实，通过三个独立的测量-减少散射体所造成的背反射，消除常见的正常模式分裂效应，并通过测量减少固有的光损耗。更广泛地说，我们的研究结果提供了新的证据，它是可能的动态抑制瑞利背散射在任何光学介电介质，实现强大的光传播纳米光子器件，尽管存在散射体或缺陷。
2018-03-14 physics.optics
Broken symmetry dielectric resonators for high quality-factor Fano metasurfaces
我们提出了一种新的方法，介电超颖表面的设计，依赖于一个单一的谐振器每个单元格，并产生强大的，高品质因数Fano谐振。我们的方法利用高度对称的谐振器几何形状，如立方体的对称性破缺，以诱导否则正交谐振器模式之间的耦合。特别是，我们设计的扰动耦合“亮”偶极模式的“暗”偶极模式，其辐射衰减抑制在阵列中的局部场效应。我们的方法可从近红外到射频广泛扩展。我们首先通过对基于锗谐振器的超颖表面的数值模拟来解开Fano谐振行为，该超颖表面在~10.8 μ m处实现了~1300的品质因数。然后，我们提出了两个实验演示工作在近红外（~1微米）：硅基的实现，实现了品质因数的~350;和砷化镓基的结构，实现了品质因数的~600 -最高的近红外品质因数实验证明，这种超颖表面。重要的是，大的电磁场增强出现在Fano谐振频率的谐振器内。我们设想，将高品质因数、高场增强共振与非线性和有源/增益材料（如砷化镓）相结合将导致新类别的有源光学器件。
2016-07-21 physics.optics
All-Dielectric Metasurfaces Based on Cross-Shaped Resonators for Color Pixels with Extended Gamut
基于等离子体结构的印刷技术与基于颜料的彩色印刷相比具有许多优点，例如高分辨率、超紧凑尺寸和低功耗。然而，由于金属在可见光谱中的高损耗和广泛的共振行为，产生清晰的颜色变得具有挑战性。在这里，我们研究了十字形介电纳米谐振器，它可以在可见光谱范围内实现高质量的谐振，从而获得高质量的颜色。我们数值预测和实验证明，所提出的全电介质纳米结构表现出高品质的颜色与选择性的波长，特别是由于较低的损失相比，基于金属的等离子体滤波器。这会产生具有高色调和饱和度的基色（RGB）。我们进一步表明，通过选择适当的长度和宽度的个人$Si$纳米天线，可以实现大色域。此外，所提出的基于全电介质超颖表面的滤色器可以与成熟的电子器件制造技术集成。
2017-02-28 physics.optics
Directional Emission of Dielectric Disks with a Finite Scatterer in the THz Regime
在太赫兹（THz）域中，我们调查的数值和实验的回音壁模式谐振器的方向性发射的小散射体在谐振器边缘附近的扰动。我们确定各种几何形状的品质因数退化，模态结构和发射方向。我们发现，散射体允许定向发射，而不破坏谐振器的品质因数。这一发现允许用于主动回音壁模式结构（诸如量子级联激光器）和被动谐振器（诸如渐逝传感器）的新的几何形状和外耦合场景。实验结果与时域有限差分仿真结果吻合较好。
2013-03-07 physics.optics
Universal Symmetry Breaking Dynamics for the Kerr Interaction of Counter-Propagating Light in Dielectric Ring Resonators
自发对称性破缺是物理学许多领域中的一个重要概念。在电动力学中，一个基本上简单的对称性破缺机制发生在环形谐振器中反向传播的电磁波之间，由克尔非线性介导。双向泵浦微谐振器中反向传播光的相互作用在实现光学非互易性（对于光学二极管）、PT对称系统的研究以及反向传播孤子的产生中找到了应用。在这里，我们提出了全面的分析和动力学模型的非线性克尔相互作用的介质环谐振器中的反向传播光。特别是，我们研究了自发对称性破缺发生时的不连续行为，表明发散对小的外部扰动的敏感性。这些结果可以应用于实现，例如，高灵敏度的近场或旋转传感器。然后，我们概括到一个随时间变化的模型，预测新类型的动力学行为，包括振荡制度，可以使克尔非线性驱动的全光学振荡器。我们模型的物理学可以应用于其他系统，其特征在于两种不同模式之间的克尔型相互作用，例如非线性谐振器中相反圆偏振的光，这通常由耦合的Lugiato-Lefever方程描述。
2018-11-21 physics.optics
Experimental Test of a Two-dimensional Approximation for Dielectric Microcavities
不同形状的开放式介质谐振器广泛用于微激光器的制造。精确确定它们的谐振频率和宽度对于它们的设计至关重要。大多数微激光器具有扁平的圆柱形几何形状，并且二维近似，即所谓的有效折射率方法，通常用于数值计算。我们的目的是实验测试的精度和适用性的模型的基础上，这种近似。我们对两个无源圆形介质微波谐振器的谐振频率和宽度进行了非常彻底和准确的测量，发现与模型预测存在显着偏差。从这一点，我们得出结论，该模型通常失败的三维介质谐振器的定量描述。
2009-08-05 physics.optics
Asymmetric parametric generation of images with nonlinear dielectric metasurfaces
组装到超颖表面中的亚波长介质谐振器已经成为接近纳米级的光学元件的多功能工具。一类重要的超颖表面功能与光的产生和传输中相对于发射器和接收器的位置的反转的不对称性相关联。超颖表面中的非线性光-物质相互作用为光的非对称控制提供了一条有前途的途径。在这里，我们展示了非线性超颖表面中光的非对称参数产生。我们将不同的非线性介质谐振器组装成半透明的超表面，这些超表面在可见光谱范围内产生图像，并被红外辐射照射。通过设计，对于相反的照射方向，即当红外发射器和可见光接收器的位置交换时，超表面产生不同的且完全独立的图像。通过亚波长谐振器实现的光的非线性非对称控制通过将大量非线性谐振器密集集成到紧凑的超表面设计中为新型纳米光子组件铺平了道路。
2022-12-21 physics.optics
Hexagonal dielectric resonators and microcrystal lasers
为了深入了解一类微晶激光器的物理特性，我们研究了六边形介质谐振器中的长寿命谐振（最低损耗模式）。谐振位置和寿命，近场强度图案，远场发射图案，和圆角的影响的数值结果。大多数功能解释的半经典近似的基础上pseudointegrable射线动力学和边界波。半经典模型也适用于其他多边形几何形状的微激光器。
2002-11-08 nlin.CD physics.optics
Optical "fingerprints" of dielectric resonators
本文通过分析介电谐振器从薄盘到环再到开口环的拓扑转变中光谱与场模式变化，揭示了谐振本征模的光学“指纹”，并展示了连续域束缚态和Fano共振的特征指纹。
2023-06-14 physics.optics
High harmonic generation from a subwavelength dielectric resonator
本文通过在AlGaAs亚波长谐振器中设计连续域准束缚态共振模式，首次实现单个亚波长谐振器产生高达七次谐波，证明了固态高次谐波源可小型化至亚波长体积。
2023-04-14 physics.optics
A series of avoided crossings of resonances in the system of several different dielectric resonators results in giant Q-factors
本文通过全尺度优化三至六个同轴亚波长硅圆盘系统，利用多次共振避免交叉和多极辐射相消干涉，获得高达十亿的超大Q因子。
2023-07-12 physics.optics
Minimum Dielectric-Resonator Mode Volumes
我们表明，全球下界的介质谐振器的模式体积可以通过拉格朗日对偶计算。国家的最先进的设计依赖于尖锐的提示，但这样的结构似乎是高度次优的纳米尺度的特征尺寸，我们证明了计算逆设计提供了数量级的可能的改进。我们的边界可以应用于几何形状，同时在多个频率谐振，高效率的非线性光学应用，我们确定了不可避免的处罚，必须伴随着这样的多谐振结构。
2020-08-30 physics.comp-ph physics.optics
Optical Leaky-Wave Antenna Integrated in Ring Resonator
设计了一种光频漏波天线，并与1550 nm波长的环形谐振腔集成。漏波是利用集成介质波导中的周期性扰动产生的，该扰动激发空间谐波。该天线由半导体波纹介质波导组成，与CMOS工艺兼容。我们表明，集成的漏波天线在一个光学环形谐振器，是由定向耦合器馈入，我们可以提高电子控制的辐射，通过载流子注入到半导体波纹。
2014-01-29 physics.optics
Mie-scattering controlled all-dielectric resonator-antenna for bright and directional point dipole emission
本文设计了一种基于Mie散射控制的全介质谐振器天线，通过Kerker条件实现NV⁻中心的高方向性发射，获得约80%的垂直收集效率。
2023-11-10 physics.optics
Substrate-Independent Light Confinement in Bioinspired All-Dielectric Surface Resonators
传统上，光子晶体平板可以支持强烈限制于平板的谐振，但也耦合到外部辐射。然而，当将光子晶体平板放置在衬底上时，谐振模式变得不那么受限，并且随着平板和衬底之间的折射率对比度减小，它们最终消失。利用狄俄涅朱诺蝴蝶翅膀的尺度结构作为灵感，我们提出了一种低折射率锯齿形表面结构，即使没有与衬底的折射率对比，也支持谐振模式。锯齿形结构支持远离基板的谐振，这减少了谐振与基板之间的相互作用。我们通过实验验证了在可见光波长范围内存在与衬底无关的共振。潜在的应用包括衬底独立的结构颜色和光导。
2016-03-10 physics.optics
Resonant transmission of light in arrays of high-index dielectric nanoparticles
我们研究了数值，分析和实验的谐振传输光波导中形成的高折射率介电纳米粒子的周期性阵列与侧耦合谐振器。我们证明了具有足够高的Q因子的谐振器提供了允许控制光的谐振传输的Fano型干涉的条件。我们提出了一个实际的实现这种谐振效应的基础上的四极共振的电介质粒子和实验证明，在微波陶瓷球。
2015-08-10 physics.optics
Trace formula for chaotic dielectric resonators tested with microwave experiments
我们测量了两个体育场形介质微波谐振器的谐振谱，并测试了Bogomolny等人提出的混沌介质谐振器的半经典迹公式[Phys.Rev.E78，056202（2008）]。我们发现实验数据和痕量公式的预测之间有很好的定性一致性。偏差可归因于根据先前实验[Phys. Rev. E 81，066215（2010）]测得的光谱中缺少共振。数值长度谱的研究表明，与迹线公式有良好的定性和定量一致性。然而，它表明需要对迹线公式进行高阶修正。曲率修正的应用程序的菲涅尔反射系数进入跟踪公式产生了更好的协议，但偏差仍然存在，表明进一步调查的必要性。
2012-05-22 nlin.CD physics.optics
3D Uniform Manipulation of NV Centers in Diamond Using a Dielectric Resonator Antenna
金刚石中氮空位（NV）色心的集合体有望成为与SQUID探测器竞争的超精密磁强计。通过利用介电材料的优点，例如非常低的电磁场损耗，因此可以创建具有强集中场的高品质因数谐振器，我们实现了一种介电谐振器天线，用于金刚石中NV中心的大集合的相干操纵。在中等泵浦功率下，在7立方毫米的体积内，平均拉比频率达到10 MHz，标准偏差小于1%。这一结果为提高切削刃NV基磁强计的灵敏度提供了途径，使之提高了两个数量级，实际上达到了SQUID的灵敏度水平。
2019-07-25 physics.app-ph physics.optics
On-chip spatiotemporal optical vortex generation using an integrated metal-dielectric resonator
本文提出在介质平板波导中利用埋入式金属-介质集成结构反射光脉冲以产生片上时空光学涡旋，并通过推导矢量时空传递函数和数值模拟验证了该方法的可行性。
2023-08-22 physics.optics
Q-factor enhancement in all-dielectric anisotropic nanoresonators
提出并证明了通过引入额外的各向异性包层可以显著提高光学谐振腔的Q因子。我们研究了全介质核壳纳米谐振器的光学谐振，并揭示了径向各向异性包层可以用来将更多的能量挤压到核心区域，从而导致更强的光限制，从而显着的Q因子增强。我们进一步表明，不寻常的各向异性参数所需的均匀包层可以实现通过全介质多层各向同性结构，这提供了现实的额外的灵活性的谐振操作的光学谐振器。
2016-03-07 physics.optics
Directional emission of down-converted photons from a dielectric nano-resonator
关联光子对的产生是当代量子光学的重要课题之一。在这里，我们从理论上描述了在自发参量下转换过程中的光子对的产生在一个共振的球形纳米粒子的介电材料与散装$χ^{(2)}$非线性。我们选择的纳米粒子的尺寸，满足米氏理论所描述的共振本征模的条件。我们发现，高度定向的光子对产生可以观察到利用非线性Kerker型效应，这种制度提供了有用的偏振相关性。
2020-11-16 physics.optics quant-ph
Dielectric tuning and coupling of whispering gallery modes using an anisotropic prism
光学回音壁模式（WGM）谐振器是一种功能强大且用途广泛的工具，广泛应用于许多科学分支。然而，在包括频率转换、光通信和有效的光-物质耦合的许多应用中，期望对各个谐振的中心频率和线宽进行精细调谐。为此，我们提出了一个详细的理论分析，介电调谐的轴对称谐振器支持的WGM。利用Bethe-Schwinger方程，采用角谱场表示，研究了平面介质基片靠近高$Q$ WGM谐振腔时的谐振位移和模式展宽。特别关注使用具有任意对准的光轴的单轴衬底。竞争的红色和蓝色的共振位移（$\sim 30$ MHz），分别来自产生的近场材料的极化和从辐射连续的反作用，被发现。异常的共振位移，因此可以观察到依赖于衬底材料，而模式展宽的数量级$\sim 50$ MHz也可以简单地实现。此外，当谐振腔和衬底具有相同的组成并且它们的光轴被正确地选择时，可以实现消光比为$> 10^4$的偏振选择耦合。讨论了双折射和出射耦合光束的性质。
2016-07-18 physics.optics
Tailoring dielectric resonator geometries for directional scattering and Huygens' metasurfaces
在本文中，我们描述了一种方法来定制的超材料介质谐振器的设计，这是一个有前途的路径，在光频率的低损耗超材料。我们首先描述了一个程序来分解的多极场分量的亚波长谐振腔散射的远场，多极远场提供明确的表达式。我们应用这个公式来确认，一个孤立的高介电常数立方体谐振器具有频率分离的电和磁偶极共振，以及磁四极共振在接近电偶极共振。然后，我们引入多个介电间隙的谐振器的几何形状的微扰理论所建议的方式，并证明重叠的电和磁偶极子共振的能力，从而使定向散射满足第一Kerker条件。我们进一步证明了推动四极共振远离简并偶极共振，以实现本地行为的能力。通过多极展开证实了这些性质，并表明使用微扰理论建议的几何形状是实现超材料应用（如惠更斯超表面的波前操纵）的纯偶极共振的可行途径。我们的结果是完全可扩展的任何频段，其中高介电常数介电材料可用，包括微波，太赫兹和红外频率。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of supercavity modes in subwavelength dielectric resonators
具有高折射率的介质谐振器的电磁响应由光诱导的电和磁Mie谐振控制，从而促进光的限制并具有振幅增强。然而，光的强亚波长捕获传统上仅与等离子体或ε近零结构相关联，然而这些结构遭受损失。最近，提出了一种替代的本地化机制，以捕获光在各个亚波长光学谐振腔中具有高品质因数的制度的超腔模式。本文介绍了亚波长陶瓷谐振器在射频范围内的超腔模的实验观察。实验证明，超腔模式的制度可以通过精确调谐谐振腔的尺寸，导致品质因数的巨大增长达到实验值高达1.25 × 10 ^4，仅受材料损耗的限制。我们发现，超腔模式可以有效地激发由近场和远场通过偶极子源和平面波，分别。在这两种情况下，超腔模式通过Fano共振和辐射模式的特征特性清楚地表现出来。我们的工作为未来光子学和无线电物理学中的紧凑实用设备铺平了道路。
2020-06-12 physics.app-ph physics.optics
Electromagnetic modes in dielectric equilateral triangle resonators
分析了介质腔的谐振电磁模式，介质腔的截面为等边三角形，折射率为n，周围是折射率为n '的均匀介质。场限制仅在保持内部电磁场的全内反射所需的要求下确定，与腔体外部的指数衰减的倏逝波相匹配。被认为是二维电磁学，与垂直于截面的坐标没有依赖性，因此，独立的横向电（TE）和横向磁（TM）的极化分别描述。六个平面波的线性组合在腔内是足够的，其波矢量通过120度旋转相关，并且其相位通过菲涅耳反射系数相关。一般情况下，当折射率比N=n/n'接近2时，模谱变得稀疏，最小模频率迅速增加。对于特定的量子数和N，TM模式的频率低于TE模式。假设倏逝边界波在三角形顶点处逃逸，则TE模式通常被发现具有比TM模式更大的腔内场约束和高得多的品质因数。
2005-07-02 physics.optics
Discovery of Bragg confined hybrid modes with high Q-factor in a hollow dielectric resonator
本文报道了在空心圆柱介质腔中观察到的布喇格限制模。在13.4 $GHz$处观察到谐振，其具有$2\times10^5$级的无载Q因子，其比介电损耗极限高6倍以上。以前，这种模式仅从没有方位角变化且仅具有$E_ϕ$分量的纯横电模式实现。从严格的数值模拟结果表明，该模式是一个混合模式与非零的方位角变化，并与占主导地位的$E_r$和$E_ϕ$电场分量和$H_z$磁场分量。
2007-09-14 physics.ins-det physics.optics
Deep sub-wavelength localization of light and sound in dielectric resonators
光机械晶体通过将声子和光子限制在相称的波长尺度上来提供声子和光子之间的耦合。我们提出了一个新的概念，设计光机械晶体能够实现前所未有的耦合率，通过限制光学和机械波深亚波长尺寸。我们的设计是基于一个电介质蝴蝶结单位细胞的有效光学/机械模式体积为$7.6 \times 10^{-3} {(λ/n_{\textrm{Si}})}^3$ / $ 1.2 \times 10^{-3} {λ_{\textrm{mech}}}^3$。我们提出的结果，从数值模拟，表明单光子光机械耦合2.2 MHz的实验可行的参数。蒙特卡罗模拟被用来证明该设计对制造无序的鲁棒性。
2022-02-02 physics.app-ph physics.optics
Dielectric microwave resonator with large optical apertures for spin-based quantum devices
本文展示了一种具有大光学孔径且品质因子达2.30×10^4的低损耗介电微波谐振器，通过金红石的高介电常数解决了高Q值与大孔径的矛盾，并成功用于DPPH和钻石P1中心的连续波与脉冲ESR光谱测量。
2024-03-13 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Q/V enhancement of Si micropillar resonator with Bragg reflectors in BIC regime
我们展示了如何最近发现的准束缚态在介质天线的连续光学状态，可以利用工程师柱微腔的设计与充分优化的品质因数模式体积比。
2019-06-24 physics.optics
Modes of wave-chaotic dielectric resonators
介质光学微谐振器和微激光器代表了波混沌系统的实现，其中谐振器形状中缺乏对称性导致不可积的射线动力学。这种谐振器的模式显示出丰富的空间结构，并且不能通过模式指数进行分类，这将需要射线动力学中的额外运动常数。理解和控制这种谐振器的发射特性需要调查谐振器内部的射线运动的经典相空间结构和波动方程的谐振解之间的对应关系。我们首先讨论了传统程函近似在短波长极限下的失效，并激发了相空间光线追迹和相空间分布的使用。接下来，我们介绍了一种有效的数值方法来计算介质谐振器的准束缚模式，它只需要两个对角化每N个状态，其中N是大约等于沿周长的半波长的数量。经典的相空间结构和模式之间的关系显示通过Husimi投影技术。与谐振器的发射模式的观测计算效率高。
2003-08-04 cond-mat.mes-hall nlin.CD physics.optics
Coupled-Resonator Optical Near-Field Lithography
研究了利用介质或等离子体平面谐振器在共振增强近场光刻中形成斑图形成的问题。利用平面谐振腔的旋转不变性，可以产生亚衍射极限的亮斑或暗斑。为了增加谐振增强的空间带宽，耦合平面谐振器的阵列可以打开布洛赫谐振的频带，类似于耦合谐振器光波导。
2008-04-21 physics.optics
Temporal oscillations of light transmission through dielectric microparticles subjected to optically induced motion
我们考虑光诱导的结合和运动的电介质微粒在光波导中，引起的反作用效应，如光传输随时间振荡。模拟粒子的介电板，使我们能够解决问题的分析，并获得了丰富的各种动力学制度的牛顿和阻尼运动。这种变化清楚地反映在光传输的时间振荡中。振荡的特征频率在微米尺寸颗粒的$10^{5}$ Hz量级的超声范围内，并且注入功率为100 mW量级。此外，我们考虑了法布里-珀罗谐振器内的介质粒子的光传播动力学驱动。这些现象为波导和谐振器中粒子运动的光驱动和监测铺平了道路。
2017-03-05 physics.optics
From all-dieletric nanoresonators to extended quasi-static plasmonic resonators
本文推导了全介质纳米粒子簇在近谐振频率下的等效电磁介质，发现其表现为扩展准静态等离激元谐振器，可产生巨大电磁场。
2023-12-23 math.AP physics.optics
Dielectric cross-shaped resonator based metasurface for vortex beam generation in Mid-IR and THz wavelengths
超表面是包括亚波长间隔和亚波长尺寸的谐振器的二维（2D）阵列的工程化薄表面。超表面可以局部地操纵光的振幅、相位和偏振，具有高空间分辨率。在这项研究中，我们报告了专门为红外（IR）和太赫兹（THz）波长制造的涡旋光束生成超颖表面的数值和实验结果。所设计的超颖表面由具有空间变化长度的介电十字形谐振器的2D阵列组成，从而向入射光提供期望的空间变化相移。超颖表面被发现是不敏感的入射光的偏振。使用严格的时域有限差分（FDTD）分析计算的交叉谐振器的尺寸。利用两个工作在8.8~$μ$ m（IR）和0.78~THz（THz）的涡旋产生光学元件，通过对元谐振腔进行物理定标，实现了光谱可伸缩性。使用配备焦平面阵列（FPA）探测器的FTIR成像显微镜对在中红外光谱范围内产生的涡旋光束进行成像。该设计可用于有效的波前整形以及中红外光谱范围内的各种光学成像应用，其中需要偏振不敏感性。
2019-06-25 physics.app-ph physics.optics
Comparing unloaded Q-factor of a high-Q dielectric resonator measured using the transmission mode and reflection mode methods involving S-parameter circle fitting
采用两种最佳Q值测量方法对TE 011模蓝宝石介质谐振器的无载Q值进行了比较研究，该谐振器在10 GHz频率和65 K温度下的无载Q值为731，000。透射（TMQF）和反射方法是基于相关的多频S参数测量和圆拟合程序来计算谐振器的无载Q因子。为了准确比较的方法的延迟补偿程序（在TMQF技术中引入，以消除由于非校准电缆的延迟）已被应用到反射数据。
2012-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Bloch-Floquet waves in optical ring resonators
光学环形腔的频率简并谐振之间的模式耦合是导致不利模式分裂的常见现象。传统上，这种耦合归因于传播的电磁波从对谐振器的电介质材料的小扰动到其相关联的简并反向传播模式的瑞利散射。我们已经选择了重新考虑的问题，腔内瑞利散射，考虑作为一个无限长的，一维的光子晶体（PhC），具有晶格常数等于环的周长的光学环形谐振腔。通过应用Bloch-Floquet理论，我们证明了环的简并共振之间的模式耦合可以有效地描述为谐振腔色散关系中光子频带的形成。我们还证明，布拉格平面的PhC晶格相匹配的条件相一致的建设性的干涉环。最后，我们表明，一个特定的谐振频率分裂的幅度是成比例的环的周期介电函数的傅立叶展开其相关系数。
2018-03-30 physics.optics
Engineering of the extremely high Q factor in two subwavelength dielectric resonators
隔离介质盘模式中的高Q { \it亚波长}谐振可以通过在纵横比变化下避免非正交TE谐振的交叉（反交叉）来实现，如Rybin { \it等人} [Phys.Rev.Lett. 119，243901（2017）]。遍历两个参数，纵横比和两个磁盘之间的距离，提高了几倍的Q因子的情况下相比，前一种情况下的一个参数避免交叉的孤立磁盘。因此，连续的两参数避免交叉在Q因子中给出了乘法增益，正如预期的那样。然而，如果对于单个盘，其正交谐振模式不经历避免的交叉，则第二盘的存在消除了该限制，并且引起这些模式的避免的交叉，这与单个盘的情况相比将$Q$因子提高了两个数量级。反键共振模式的多极分解分别证明了多极模式从低阶到高阶的转换，类似于Chen { \it et al} [Laser&PhotonicsReviews 13，1900067（2019）]所示。这些结果被解释为，在最大转换的场位形变得接近Mie共振模式与高轨道动量在等效球。对于m=1，谐振模式泄漏到两种类型的连续体中，这基本上降低了亚波长谐振模式的Q因子。
2020-05-12 physics.optics
