Theory of photonic crystal polaritons in periodically patterned multilayer waveguides
我们提出了一个形式主义的研究辐射与物质的相互作用在多层介质结构与有源半导体量子阱图案与平面周期性晶格。该理论是基于广义Hopfield矩阵的对角化，它包括在一个非厄米特制定的损失渠道。混合元激发命名为光子晶体极化激元出现在这些系统中，其详细的色散和损耗特性示出依赖于材料的组成，以及对晶格的对称性。我们通过计算极化激元色散在非常不同的材料平台，如多层钙钛矿晶格或无机半导体异质结构的方法的一般性。作为该方法的一个应用，我们展示了如何通过激子耦合到连续介质中的束缚态在零或有限平面内波矢的工程无损极化激元模式，并讨论了它们的拓扑性质。详细比较与半经典的方法的基础上的散射矩阵方法，它允许解释的光学光谱的偏振相关的激发不同的极化激元分支。本工作介绍了一种有效的和有价值的通用的数值方法工程光子晶体极化激元，从低阈值激光器的混合辐射-物质状态的安全保护的传播模式的潜在应用。
2022-08-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent thermal conductance in multilayer photonic crystals
利用S矩阵方法精确计算了一维多层光子晶体的相干热导。特别地，我们研究了在双层结构的平板的Si/真空或Al $_2$ O $_3$ /真空的辐射热通量的精确表达式的装置的热导。我们比较我们的结果与在以前的作品中获得的结果。我们的研究结果表明，耦合的表面模式，以及材料损耗起着至关重要的作用，在定义的热导的PC。
2012-06-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Two-dimensional exciton-polariton - light guiding by transition metal dichalcogenide monolayers
过渡金属二硫属化物（TMDC）的单层被证明是能够支持激子共振，二维激子极化激元以下的引导光学模式。这种可见光或近红外模式被限制在离单层大约一微米的范围内，并且传播长度超过100微米。光引导能力使得TMDC单层更加通用和潜在地有吸引力的光子平台。
2015-05-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Evanescent absorption spectroscopy of transition metal dichalcogenide materials using guided photoluminescence in Si$_3$N$_4$ photonic waveguides
University of Barcelona（巴塞罗那大学）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2），西班牙国家研究委员会和巴塞罗那理工大学）；Warsaw University of Technology（华沙理工大学）
提出一种无源片上倏逝吸收光谱技术，利用Si$_3$N$_4$波导的缺陷发光作为内探针，测量集成在波导上的MoS$_2$和WS$_2$薄片的吸收特性，无需外部光源。
2026-07-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Perfect transmission and highly asymmetric light localization in photonic multilayers
利用Airy公式描述的光干涉理论，给出了光子多层膜结构中存在理想透射共振的一般原理。多层膜中的镜面对称性被证明是完美传输谐振的充分条件，但不是必要条件。展示完美的传输按照所提出的原则的非对称结构。提出了一种（BA）^k（AB）^k（AABB）^m型法布里-珀罗/光子晶体混合结构，它结合了完美的透射和高度不对称的电场局域化。局域化的强度和不对称性可以独立控制，用于剪裁非线性全光二极管的非互易行为。
2010-04-23 physics.optics
Optical constants of several multilayer transition metal dichalcogenides measured by spectroscopic ellipsometry in the 300-1700 nm range: high-index, anisotropy, and hyperbolicity
过渡金属二硫属化合物（TMD）由于其特殊的光学和激子性质而引起人们的广泛关注。人们在20世纪60年代就已经认识到，并且最近重新发现，许多TMD具有高折射率和光学各向异性，这使得它们对纳米光子应用具有吸引力。然而，准确的分析和预测的纳米光学现象需要沿两个平面内和平面外的方向和在一个广泛的光谱范围内的介电常数的知识-信息，这往往是无法访问或不完整的。在这里，我们提出了一个实验研究的光学常数从几个剥离的TMD多层膜获得使用椭圆偏振光谱在300- 1700 nm的宽范围内。所研究的具体材料包括半导体WS $_2$、WSe $_2$、MoS $_2$，MoSe $_2$，MoTe $_2$，以及面内各向异性ReS $_2$，WTe $_2$和金属TaS $_2$，TaSe $_2$和NbSe $_2$。提取的参数表明高指数（$n$直到$\approx 4.84$的MoTe $_2$），显着的各向异性（$n_{\parallel}-n_{\perp} \approx 1.54$的MoTe $_2$），在近红外区域和低吸收。此外，金属TMD显示出组合的等离子体介电行为和双曲性的潜力，因为它们的等离子体频率取决于材料在大约$\sim$ 1000- 1300 nm处发生。这些材料的光学常数的知识打开了新的实验和计算的可能性，进一步发展全TMD纳米光子学。
2022-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strong coupling between excitons in transition metal dichalcogenides and optical bound states in the continuum
受近年来快速发展的连续光学束缚态（BIC）和过渡金属双硫族化合物单分子膜中激子研究的启发，我们分析了$\rm Ta_2O_5$周期光子结构中的BIC与$\rm WSe_2$单分子膜中激子之间的强耦合。我们表明，巨大的辐射寿命的BIC允许工程激子极化激子寿命提高三个数量级相比，裸激子。我们证明了在$\mathbf{k}$ -空间的任意一点上，通过改变光子结构的几何形状，可以获得光-物质混合态的最大寿命。我们的发现为实现无布拉格镜非共振泵浦的运动激子-极化激元凝聚体开辟了新的途径，这对极化激元器件至关重要。
2018-02-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multilayer plasmonic photonic structures embedding photochromic molecules or optical gain molecules
我们设计了嵌入不同的光致变色开关和激光功能分子系统的光子结构。用密度泛函理论研究了两个光致变色分子和4，4 '-双[（N-咔唑）苯乙烯基]联苯（BSB-Cz）的光吸收性质。对于光致变色的二芳基乙烯，我们推导了折射率与Kramers-Kronig关系，并设计了多层光子结构交替二芳基乙烯与聚乙烯基咔唑或氟铟共掺杂氧化镉（FICO）纳米粒子为基础的层.对于BSB-Cz，我们设计了一个一维光子晶体交替BSB-Cz层与$SiO_{2}$层和微腔嵌入BSB-Cz之间的铟锡氧化物（ITO）/ FICO纳米粒子为基础的多层膜。
2019-11-16 physics.app-ph physics.optics
Photonic Architectures for Equilibrium High-Temperature Bose-Einstein Condensation in Dichalcogenide Monolayers
半导体微腔极化激元是激子和光子的复合准粒子，出现在强耦合区。作为物质和光的量子叠加态，极化激元具有比光子强得多的粒子间相互作用，从而能够实现快速平衡和玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。目前基于一维光子结构的实现，如法布里-珀罗微腔，具有有限的光捕获能力，导致皮秒极化激元寿命。我们证明，理论上，高于室温（高达590 K）的长寿命极化激元在MoSe $_2$单分子膜夹在简单的TiO $_2$为基础的三维光子带隙（PBG）材料的BEC。三维光子带隙诱导非常强的耦合40毫电子伏（拉比分裂62毫电子伏）少至三个dichalcogenide单层。在三维光子带隙中的强光捕获使得长寿命的极化子超流体能够抵抗制造诱导的无序和激子线加宽。
2014-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas physics.optics
Photonic Band Gap in 1D Multilayers Made by Alternating SiO2 or PMMA with MoS2 or WS2 monolayers
原子薄的二硫化钼（MoS2）和二硫化钨（WS2）是非常有趣的光学和电子学二维材料。在这项工作中，我们显示的可能性，以获得一维光子晶体组成的低成本和易于加工的材料，如二氧化硅（SiO2）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），和二硫化钼或WS2单层。利用传输矩阵法和材料的折射率随波长变化的特性，模拟了光子晶体的透射谱。这项研究设想这些新型的光子晶体的光子和光发射应用的实验制造。
2015-08-13 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
Indium tin oxide nanoparticle:TiO$_{2}$:air layers for one-dimensional multilayer photonic structures
在这项工作中，我们研究的光学性质，通过传输矩阵方法，一维光子晶体，其中层的二氧化硅纳米粒子交替层的氧化铟锡纳米粒子（ITO）/二氧化钛纳米粒子的混合物。混合ITO/TiO $_{2}$纳米粒子层的介电函数仔细占与广义瑞利方程的三元混合物ITO：TiO $_{2}$：空气。研究了ITO/TiO $_{2}$比例对多层光子晶体光透射率的影响。我们观察到，通过增加在三相混合物中的ITO含量，在近红外（NIR）的等离子体共振的强度增加和光子带隙（可见光）的强度减小。因此，我们的研究是非常重要的实现电致变色智能窗，其中单独和独立的近红外和可见光控制是必需的。
2019-02-14 physics.optics
Topological Protection in Disordered Photonic Multilayers and Transmission Lines
Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型是具有非平凡拓扑的格的最简单的例子。它支持中隙拓扑保护态，其能量不受无序的影响。我们表明，光子多层结构提供了一个精确的实施SSH晶格，提供每一层具有相同的传播厚度。由此可见，传统半导体微腔中的腔模式是受保护的SSH中间带隙状态。我们证明了这一点，在一个数学上等效的系统，一个射频传输线的同轴电缆的高阻抗和低阻抗的部分使用受控的障碍实验。我们还从理论上表明，传输线连接形成网络映射到拓扑有趣的晶格在更高的维度。
2021-02-06 physics.optics
Boosting the SiN nonlinear photonic platform with transition metal dichalcogenide monolayers
在过去的几年里，我们已经看到了越来越多的兴趣，在使用二维材料的混合光子非线性波导的实现。虽然石墨烯吸引了大多数的注意力，但其他家族的2D材料，如过渡金属二硫属化物也显示出有前途的非线性性能。在这项工作中，我们提出了一个战略，设计氮化硅波导结构嵌入二硫化钼的非线性应用。混合波导结构的横向几何形状被优化为高三阶非线性效应，使用光学几何工程和多层二硫化钼。堆叠多个单层，结果在2个数量级的改进相比，标准的氮化硅波导。混合波导的性能，然后研究在微环谐振器配置的四波混频增强。当泵浦功率为5mW时，在1550nm波长附近信号闲频转换效率达到6.3dB。
2021-05-04 physics.app-ph physics.optics
Hybrid integration of two-dimensional dichalcogenides for low power saturable absorption in photonic integrated circuits
本研究在CMOS兼容SOI微环谐振器中集成单层1T'-MoTe2，实现了低至2微瓦饱和功率的可饱和吸收，为光子集成电路中的超紧凑低功耗吸收器提供概念验证。
2025-09-11 physics.optics
Experimental observation of topological exciton-polaritons in transition metal dichalcogenide monolayers
量子科学和技术的兴起促使光子学研究寻求具有强光-物质相互作用的新平台，以促进适度光强度下的量子行为。一个有希望的平台，以达到这种强大的光-物质相互作用的制度是由极化激元元超表面，它代表了人工介质结构上的纳米尺度和设计，以支持极化激元-半光半物质准粒子。拓扑极化激元，或“topolaritons”，提供了一个理想的平台，在这种情况下，具有独特的性质，源于拓扑相位的光与物质强烈耦合。在这里，我们探索极化激元超表面的基础上的二维过渡金属二硫属化物（TMD）支持平面内极化激子共振作为一个有前途的平台拓扑极化激元。我们使自旋霍尔拓扑极化激子相强烈耦合谷极化面内激子在TMD单层适当设计的全介电拓扑光子超颖表面。我们首先表明，拓扑光子带之间的强耦合支持的超颖表面和激子带MoSe 2产生一个有效的相位绕组和过渡到topolaritonic自旋霍尔态。然后，我们在实验上实现了这一现象，并确认存在单向自旋极化边缘拓扑极化激元。结合MoSe 2单层中的谷极化，所提出的系统能够实现一种新的方法来参与TMD中的光子角动量和谷自由度，为谷电子学和自旋电子学的光子/固态界面提供了一个有前途的平台。
2020-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Protected Ion Beam Fabrication of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides based Photonic Devices
本研究针对二维过渡金属二硫族化合物在聚焦离子束制备中易受损的问题，提出PMMA聚合物封装结合XeF₂辅助Ga离子束图案化的方法，可有效保留材料本征光学特性，为高性能二维TMDC光子器件的可扩展制备提供新路径。
2025-10-30 physics.optics
Bloch-type photonic skyrmions in optical chiral multilayers
Shenzhen University（深圳大学）
本研究通过量子自旋霍尔效应预测在手性材料中存在光子布洛赫型天空之王，拓展了光子天空之王的家族，并揭示了光子与磁性天空之王在手性特征上的相似性。
2020-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Local symmetries and perfect transmission in aperiodic photonic multilayers
我们发展了一个分类的完全透射共振发生在有效的一维光学介质，可分解成局部反射对称的部分。的介质的局部对称性产生分段衰减不变的量，这是用来区分共振与任意的字段配置文件从共振以下的介质对称性。聚焦于非周期性多层结构中的光散射，我们展示了代表性设置的这种分类，提供了对完美透射起源的深入了解。我们进一步展示了如何利用局部对称性来设计在规定能量下具有完美传输的光学器件。提供了一个链接之间的共振散射和局部对称性的底层介质，所提出的方法可能有助于理解光学响应的复杂系统。
2013-12-23 physics.optics
All-optical diode action in asymmetric nonlinear photonic multilayers with perfect transmission resonances
研究了光在理想透射共振非对称克尔非线性多层膜中的传输。发现（BA）^k（AB）^k（AABB）^m型混合法布里-珀罗/光子晶体结构表现出明显的单向性（由于共振模式的强空间不对称性）和高透射性（由于存在完美的透射共振）。这导致具有低反射损耗的非线性光学二极管动作，而不需要泵浦光束或输入脉冲调制。通过稍微扰动完美的传输谐振条件，可以调谐光学二极管的工作状态，在最小化反射损耗和最大化存在单向传输的频率带宽之间进行权衡。在直接数值模拟中展示了光学二极管的作用，在一个方向上显示出>92%的透射率，在另一个方向上显示出约22%的透射率。通过解析和数值计算，观察到了非线性引起的完全透射谐振恢复效应。所提出的几何形状比以前报道的光子准晶体的基础上的设计具有优势。
2011-02-18 physics.optics
Probing the temperature dependence of dielectric function of ternary transition metal dichalcogenides: towards thermo-driven ultrathin photonic components
Yerevan State University（埃里温国立大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
研究探索三元过渡金属二硫属化物介电函数温度依赖性，通过对MoSSe和WSSe在特定光谱区域与温度窗口研究，揭示介电响应规律，利用其光学色散设计近红外光子透镜，为热驱动光电器件创建提供关键见解。
2026-07-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhanced Light-Matter Interaction in Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides
二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDC）材料，例如MoS2、WS2、MoSe2和WSe2，由于其非凡的物理性质，在过去十年中受到广泛关注。这些独特的性质使其成为各种电子、光子和光电子器件的理想材料。然而，由于它们原子级薄的形状因子，它们的性能受到相对较弱的光-物质相互作用的限制。共振纳米光子结构提供了一种可行的方法来解决这个问题，并增强2D TMDC中的光-物质相互作用。在这里，我们提供了这个研究领域的概述，展示相关的应用，包括奇异的光发射，吸收和散射功能。首先介绍了1L-TMDC中激子的概念和腔增强发光的基本理论，然后讨论了腔增强发光、强耦合和谷电子学的最新进展。1L-TMDC的原子薄性质使得能够通过多种方式来调节其电学和光学性质。因此，我们继续通过审查的进展，TMDC为基础的可调光子器件。接下来，我们调查的最新进展，增强光吸收在窄和宽的带宽使用1L或少层TMDC，和它们的应用程序的光电转换器和光电探测器。我们还回顾了工程光散射的最新努力，例如，诱导Fano共振，通过集成共振结构（例如等离子体/Mie共振超颖表面）或直接图案化单层/少层TMDC在1L或少层TMDC中进行波前工程。然后，我们概述了不同类型的范德华异质结构的有趣的物理特性，以及它们在光电和光子器件中的应用。最后，我们得出我们的意见，在这个快速发展的研究领域的潜在机遇和挑战。
2021-03-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photonic band-gap engineering for volume plasmon polaritons in multiscale multilayer hyperbolic metamaterials
本文从理论上研究了大波矢波（体等离子体激元）在具有两层结构的多层双曲型超材料中的传播。我们表明，当一个亚波长的金属-电介质多层（“子结构”）的参数调制（“超结构”）在一个更大的波长尺度上，所产生的多尺度双曲型超材料中的体等离子体激元的传播受到光子带隙现象。通过改变超结构的几何形状，可以对这种等离子体激元进行很大程度的控制。当这种几何形状是周期性的时，由于布拉格反射而在体等离子体带内形成阻带。当在另外的周期性超结构中引入腔层时，法布里-珀罗性质的共振峰存在于阻带内。更复杂的上部结构的几何形状也被认为是。例如，分形Cantor类多尺度超材料被发现在体积等离子体带中表现出特征性的自相似光谱特征。多尺度双曲型超材料被证明是一个有前途的平台，大波矢体等离子体波，无论是被认为是作为一种新的信息载体或远场亚波长成像。
2014-04-17 physics.optics
Theoretical and experimental evaluation of multilayer porous silicon structures for enhanced erbium up-conversion luminescence
从理论和实验上研究了Er $^{3+}$基上转换对多层多孔硅光子晶体的光致发光的增强作用。传输矩阵模拟被用来评估增加的光子态密度的结果，在一维光子带隙的短波长边缘的能量传播减慢。Er $^{3+}$的吸收增强慢光模式内的间接计算，然后用来说明增加吸收的体积值：有效吸收系数被证明增加超过22%，在一个广泛的光谱区域和超过400%，在一个狭窄的区域。制备了光子带边与$^{4}I_{15/2} \rightarrow^{4}I_{13/2}$ Er $^{3+}$跃迁重合的掺铒多孔硅光子晶体。在制造和组成分析的结果的挑战进行了讨论。一个角度相关的光致发光测量演示的发射强度，随着光子带边的位置非单调变化。对于550 nm的跃迁，观察到Er $^{3+}$发射强度的最大值为26.6 $\times$增强，对于较长的波长，观察到较低的增强因子。
2012-09-04 physics.optics
Probing topological edge states in multilayer dielectric photonic nanostructures
Research School of Physics, Australian National University（澳大利亚国立大学物理研究学院）；Institute of Photonics and Quantum Sciences, Heriot-Watt University（赫瑞-瓦特大学光子与量子科学研究所）
该研究针对多层介质光子纳米结构，基于Su-Schrieffer-Heeger模型设计不同边缘截断，实验证实拓扑边缘态的存在，并展示其在表面传感与表面增强非线性光学中的应用潜力。
2026-10-14 physics.optics
Giant optical anisotropy in transition metal dichalcogenides for next-generation photonics
在宽光谱范围内观察到的大光学各向异性对于无数设备中的高效光操纵至关重要。虽然最近在中红外波长范围内观察到巨大的各向异性，但对于可见光和近红外光谱间隔，问题仍然尖锐，BaTiS 3和h-BN晶体中的最高双折射值为0.8。这激发了对天然和人造材料中巨大光学各向异性的深入研究。在这里，我们表明，层状过渡金属二硫属化物（TMDC）提供了一个答案，这是由于他们的层内强共价键和弱层间范德华相互作用之间的根本区别。为了做到这一点，我们进行了相关的远场和近场表征验证的第一性原理计算，揭示了前所未有的双折射率为1.5在红外和3在可见光的二硫化钼2。我们的研究结果表明，这种出色的各向异性允许解决衍射极限，从而为下一代片上光子学提供了一条途径。
2021-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Bismuth vanadate layers alternated with nanoparticle-doped silicon dioxide layers for one-dimensional multilayer photonic crystals
本文构建含单斜钒酸铋层、TiO2与Ag纳米颗粒掺杂SiO2层的一维光子晶体，利用传输矩阵法分析层厚和填充因子对透射光谱及光学性质的影响。
2022-06-14 physics.app-ph physics.optics
Cavity-coupled guided resonances with high quality factors in photonic crystal heterostructures
研究了由二维单层光子晶体和两层无源多层光子晶体构成的光子晶体异质结构腔的光学特性。在多层膜的阻带范围内，多层膜的倏逝波激发了夹层结构的导频共振，其品质因数约为10 e ~ 6。所计算的场分布有助于区分所提出的设计的腔缺陷模式和耦合的引导谐振。的共振线的形状解释使用的理论模型。与缺陷模相比，这些谐振模的激射阈值显著降低。这些结果将在设计紧凑型基于PhC的超低阈值激光器和窄带滤波器中找到应用。
2015-10-01 physics.optics
Optimal trapping of monochromatic light in designed photonic multilayer structures
我们设计了一种优化的双组分多层电介质叠层设计，以提高高效光伏上转换材料的局部辐照度。通过适当调整各个层的厚度，在数值上优化了整个光子结构的场强分布。由此推断的结构的最优性证明通过比较与解析推导的上限。优化后的局部辐照度随层数呈指数增长，其速率由两种材料组分的介电常数比决定。从统计学上考虑了导致偏离优化设计的制造误差，并对可实现的增强设置了有限的限制。尽管如此，对制造误差的现实假设仍然表明可实现的辐照度明显大于最近提出的布拉格堆叠结构所获得的辐照度。
2017-06-09 physics.optics quant-ph
Transition metal dichalcogenide dimer nano-antennas with ultra-small gaps
本文利用WS₂晶向各向异性制备双柱纳米天线，通过Mie共振将WSe₂单层荧光增强至240倍，并以AFM后处理实现10±5 nm超小间隙。
2021-12-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Comparing omnidirectional reflection from periodic and quasiperiodic one-dimensional photonic crystals
我们确定的范围内的厚度和折射率的全向反射从准周期多层膜发生。通过诉诸的概念下的透射率曲线的面积，我们评估在一个系统的方式不同的准周期斐波那契多层膜的性能。
2005-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Bound-state-in-continuum guided modes in a multilayer electro-optically active photonic integrated circuit platform
本研究在两层异质集成电光有源光子平台的低折射率波导中实现低损耗连续域束缚态导模，据此构建的马赫-曾德尔调制器性能优异，所建理论模型可为光子集成电路及相关应用提供新方案。
2023-09-22 physics.optics
Second harmonic generation from metallo-dielectric multilayer photonic band gap structures
本文从理论和实验上研究了磁控溅射沉积的Ag和Ta_2O_5金属-介质多层膜结构的二阶非线性光学响应。二次谐波产生的测量进行反射模式作为入射角的函数，使用飞秒脉冲源自钛：蓝宝石激光系统调谐在800 nm。产生的信号的依赖性作为泵浦强度和偏振状态的函数进行了研究。我们的实验结果表明，从一个周期性的金属介电样品的转换效率可以提高至少一个因素的30相对于从一个单一的金属层的转换效率，部分由于增加的数量的活性表面，泵浦场的本地化和金属层内的渗透。转换效率最大值从单个银层的70度向下移动到堆叠的大约55度。在非线性洛伦兹力项的作用下，实验结果与基于耦合Maxwell-Drude振子的计算结果符合得很好。
2008-01-04 physics.optics
Deep learning assisted inverse design of nonreciprocal multilayer photonic structures
City University of Hong Kong（香港城市大学）
本研究利用深度学习方法，通过FNN、IDN和VAE三种模型，高效设计非 reciprocal 多层光子结构，提升设计效率和性能。
2026-03-11 physics.optics
Synchronously controlled optical modes in the transmittance and reflectance spectra of multilayer photonic structure with dual-frequency nematic liquid crystal
本文提出了一种由非对称介质法布里-珀罗微腔和金属薄膜构成的光子结构的透射谱和反射谱的电控同步模式调谐方法。在金属-布拉格反射镜界面处的宽带Tamm等离子体激元-极化激元的激发伴随着两种彼此相反的现象。由于金属引起的强吸收，在宽光谱范围内获得了足够的非共振辐射反射抑制水平，这几乎与光子带隙一致，而在腔模频率下，该结构对于反射辐射变得透明。这导致在反射光谱中出现一系列窄的共振峰，其在频率上与透射峰一致。基于双频双折射液晶作为光子结构缺陷的结构变化，实现了非寻常波对应的模式在短波长和长波长光谱范围内的调谐。
2021-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Single photon emitters in monolayer semiconductors coupled to transition metal dichalcogenide nanoantennas on silica and gold substrates
本文利用多层TMD纳米天线在SiO2和金衬底上局域化形成WSe2单光子发射器，实现强光子增强与高收集效率，并通过数值模拟优化几何结构，使荧光增强达4-5个数量级。
2024-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Light propagation in tunable exciton-polariton one-dimensional photonic crystals
通过对嵌入量子阱的多层半导体结构（一维光子晶体）中光束传播的模拟，揭示了共振双曲型超材料的光学特性。折射角和光束扩展对激子辐射寿命的强烈依赖性被揭示。我们证明了光的强负光的折射和控制的光的群速度由一个外部偏压通过其对激子的辐射性质的影响。
2016-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
A narrow-linewidth III-V/Si/Si3N4 laser using multilayer heterogeneous integration
氮化硅（Si 3 N4）作为互补金属氧化物半导体（CMOS）材料，在现代集成电路（IC）技术中得到广泛应用。在过去的十年里，Si 3 N4在光子学领域取得了巨大的发展，在非线性光子学，光学传感等方面取得了创新。然而，缺乏高性能的集成激光器阻碍了Si 3 N4波导大规模集成到复杂的光子集成电路（PIC）中。在这里，我们展示了一种新的III-V/Si/Si 3 N4结构，使有效的电泵浦激光在Si 3 N4基激光器外腔。与纯粹依赖半导体的激光器相比，该激光器显示出优异的温度稳定性和低相位噪声。除此之外，所展示的多层异质集成提供了一个实用的路径，将各种低折射率材料的有效的光学增益。多层异质集成可以扩展半导体激光器的能力，以提高性能，并实现新一类器件，如集成光学时钟和光学陀螺仪。
2019-11-01 physics.app-ph physics.optics
Nanostructured Multilayer Coatings for Spatial Filtering
空间滤波是提高激光光束空间质量的重要机制。通常，在焦平面中具有光阑的透镜的共焦布置用于腔内空间滤波。这种常规滤波需要访问远场域。然而，在微激光器中，由于微谐振器中缺乏进入远场的空间，传统的滤波是不可能的。因此，一个新的概念，更紧凑和有效的空间滤波是必要的。在这项研究中，我们提出并证明了一个概念新颖的机制，在近场域的空间滤波，由纳米结构的多层涂层-一个二维光子晶体结构与周期性的折射率调制沿纵向和横向的光束传播。该结构建立在纳米调制衬底上，以提供横向周期性。物理气相沉积用于在纵向方向上提供自重复调制。我们实验证明了一个5微米厚的光子多层结构，由交替的高折射率和低折射率材料的纳米结构的多层组成，提供空间滤波在近红外频率与2°低角度通带。该光子晶体结构可作为微激光器内腔空间滤波的理想器件。
2020-11-19 physics.optics
Plasmon-exciton Interactions in Gold-WSe2 Multilayer structures
本文在EELS和CL光谱背景下，理论研究金-WSe2多层结构中运动电子探测杂化激子-等离极化激元的相互作用，发现激子A和B均与表面等离极化激元强耦合导致CL发射抑制，为设计高效光电器件铺平道路。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Precise one-dimensional nanochannels in transition metal dichalcogenides as building blocks for advanced nanophotonics
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；University of Warsaw（华沙大学）
本文提出一种光刻引导的各向异性刻蚀方法，通过控制相邻刻蚀纳米孔区域的相互作用，在多层过渡金属二硫化物中实现原子级尖锐的锯齿形边缘，并制造出高深宽比的纳米光子结构，如亚100纳米间隙的一维光栅和波导。
2026-06-24 physics.app-ph physics.optics
Second-harmonic generation enhancement in monolayer transition-metal dichalcogenides by an epsilon-near-zero substrate
单层过渡金属二硫属化物（TMDC）呈现高的二阶光学非线性，这对于例如，非线性光子器件中的频率转换。另一方面，2D材料的原子厚度自然导致低频率转换强度，突出了设计增强实际应用的非线性响应的结构的重要性。已经报道了依赖于复杂的等离子体和/或超颖表面结构来增加2D材料处的泵浦电场的许多方法。在这里，我们利用这样一个事实，即具有低折射率的非结构化基板自然最大化的泵浦场在介电界面，提供了一个简单的手段，以促进增强非线性光学效应。特别是，我们测量了二次谐波产生（SHG）在二硫化钼和WS 2的氟锡氧化物（FTO），它提出了一个ε近零点附近我们的1550 nm的泵浦波长。偏振SHG测量揭示了FTO上的SHG强度比玻璃基板上高一个数量级。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling wave-front shape and propagation time with tunable disordered non-Hermitian multilayers
非厄米光子系统的独特和灵活的特性通过提供一系列新颖的光学效应并允许在纳米和微米尺度上有效地调谐光-物质相互作用而吸引了越来越多的关注。随着对快速和空间紧凑的光控制方法的需求不断增加，这种独特的方法为新型光学应用铺平了广阔的道路。在这里，统一的无序超材料和非厄米光子学的方法，我们提出了一个概念上新的和简单的架构驱动的无序损耗-增益多层膜，因此，提供了一个强大的工具来控制通过时间和入射光的波前形状与不同的开关时间。我们第一次展示了通过改变无序程度来打开和关闭扭结形成的可能性。同时，利用损耗和增益饱和的非线性效应，实现了输出光强的灵活调节。由于我们的系统中的无序强度可以方便地控制与外部泵浦的功率，我们的方法可以被认为是不同的有源光子器件的基础。
2020-10-19 physics.optics
A reflective mm-wave photonic limiter
本文提出并验证了一种基于VO2纳米层热致相变的反射式毫米波光子限幅器，通过输入功率控制多层结构在透射与高反射状态间切换，实现低功率透射、高功率限幅保护。
2020-12-11 physics.app-ph physics.optics
Optical Multilayer Thin Film Structure Inverse Design: From Optimization to Deep Learning
本文综述了光学多层薄膜结构逆向设计的发展，从传统优化方法到近期深度学习算法，探讨了各算法的差异、解决的挑战及未来前景。
2024-09-25 physics.optics
Strong Cavity-Pseudospin Coupling in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides: Spontaneous Spin-Oscillations and Magnetometry
单层过渡金属二硫属化物（TMDC）如MoS $_2$、MoSe $_2$、WS $_2$或WSe $_2$的电子态与二维（2D）光子腔之间的强耦合引起若干奇异效应。在单模电场作用下，具有大自旋轨道耦合的二维带隙半导体的Dirac型哈密顿量有利于纯Jaynes-Cummings型耦合.另外的圆偏振光束的存在下，引起谷和自旋依赖的腔QED属性。该腔使得TMDC单层充当片上相干光源和自发自旋振荡器。此外，腔中的TMDC单层是用于面内磁场的灵敏磁场传感器。
2015-12-09 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.optics
All-optical nonreciprocity due to valley polarization in transition metal dichalcogenides
非互易性和非互易性光学器件通过强制光的单向传播在现代光子技术中起着至关重要的作用。目前，大多数非互易器件都是由一类特殊的低损耗铁氧体制成的，这种铁氧体在外部静态磁场的存在下会表现出磁光响应。虽然打破了传输对称性，但由于铁氧体在光波长处的非互易响应特性较弱，无法满足光子电路小型化的需要，并且不容易集成到片上光子系统中。这些挑战导致了依赖于打破时间反演对称性的无磁方法的出现，例如，利用非线性效应及时调制光学系统。在这里，我们展示了一个全光学方法的非互易性的基础上，非线性谷选择性响应过渡金属二硫属化物（TMD）。这种方法克服了磁性材料的限制，并且不需要外部磁场。我们提供了实验证据的光致非互易性单层WS 2由圆偏振光泵浦。非互易性源于谷选择性激子-激子相互作用，引起由圆偏振泵浦场控制的非线性圆二色性。我们的实验结果揭示了一个显着的效果，即使在室温下，尽管相当大的间隔散射，显示出潜在的实际应用中的无磁非互易平台。作为一个例子，我们提出了一个设备的计划，以实现一个光隔离器的基础上通过氮化硅（SiN）环形谐振器集成的光偏置TMD单层。
2020-07-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Ultrafast Topological Transitions Driven by Permittivity Modulation in Non-Hermitian Multilayers
本文通过ITO/SiO$_2$/Ag多层膜中的超快介电常数调制，揭示10 ps载流子弛豫驱动ENZ共振红移、异常点移动和缠绕数量子化变化，从而将皮秒介电常数动力学与非厄米光子拓扑转变直接关联。
2025-11-10 physics.optics
Simultaneous Generation of Direct- and Indirect-Gap Photoluminescence in Multilayer MoS2 Bubbles
过渡金属二硫属化物（TMD）材料因其独特的光学和电学性能而受到人们的广泛关注，其中以MoS2最为典型。随着厚度从单层到多层的增加，由于直接到间接的带隙转变，MoS2的光致发光（PL）逐渐淬灭。如何提高多层MoS_2的PL响应并降低其层间依赖性仍然是一个具有挑战性的课题。在这项工作中，我们报告，第一次，同时产生三个PL峰在1.3，1.4和1.8 eV左右的多层二硫化钼气泡。温度相关的PL测量表明，在1.3和1.4 eV的两个峰是声子辅助的间接带隙跃迁，而在1.8 eV的峰是直接带隙跃迁。采用第一性原理计算，研究了多层膜MoS2在应变作用下的能带结构演化，进一步证实了MoS2气泡的三个PL峰的来源.此外，PL驻波中观察到的二硫化钼气泡，创建牛顿环样图案。这项工作表明，气泡结构可能为工程层状材料的电子结构和光学性质提供新的机会。
2020-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Atomically-Thin Transition Metal Dichalcogenide Nanolasers: Challenges and Opportunities
本文概述了单层过渡金属硫族化物（TMDs）纳米激光器领域，评估了近期声称实现激射的研究，并探讨了实现实用化TMDs纳米激光器面临的挑战与未来方向。
2025-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Transition metal dichalcogenide nanodisks as high-index dielectric Mie nanoresonators
单层过渡金属二硫属化物（TMDC）最近被提出作为一个独特的激子平台，先进的光学和电子功能。然而，尽管进行了大量的研究工作，但人们在很大程度上忽视了，除了显示出丰富的激子物理特性外，TMDC还具有非常高的折射率。这为利用这些材料构建基于亚波长几何模式的谐振纳米天线提供了可能性。在这里，我们表明，从剥离的多层WS $_2$制造的纳米盘支持不同的米氏共振和所谓的anapole状态，可以很容易地调谐在可见光和近红外光谱范围内的波长通过改变纳米盘的大小和纵横比。我们认为，TMDC材料的各向异性和激子的存在，大大丰富了纳米光子学的基础上等离子体和众所周知的高折射率材料，如硅的传统方法的补充。作为一个概念验证，我们展示了一种新的制度的光-物质相互作用，anapole激子极化激元，我们实现在一个单一的WS $_2$纳米盘。因此，我们的研究结果表明，纳米图案的TMDC是有前途的高折射率纳米光子学应用的材料，具有丰富的功能和优越的前景。
2018-12-10 physics.optics
Giant Gating Tunability of Optical Refractive Index in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
我们报道了过渡金属硫属化物（TMDC）单层（例如MoS2、WS2和WSe2）的折射率可以使用CMOS兼容的电选通在激子共振周围实质上调谐为虚部> 60%和实部> 20%。这种巨大的可调谐性根源于激子效应在单层折射率中的主导地位以及激子对注入的载流子的影响的强烈敏感性。这种可调谐性主要是由于注入的载流子加宽了激子带间跃迁的谱宽，促进了中性激子和带电激子的相互转换。注入的载流子的其他效应，如带隙重整化和激子结合能的改变，只起微不足道的作用。我们还表明，原子级薄的单层膜，当与光子结构相结合，可以使光学吸收（反射）的效率从40%（60%）到80%（20%）调谐由于巨大的可调性的折射率。这项工作可能会铺平道路的发展，场效应光子学的光学功能，可以控制与CMOS电路。
2017-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Experimental realization of epsilon-near-zero metamaterial slabs with metal-dielectric multilayers
实验上实现了基于金属-介质多层膜的可见光波段近零ε（ENZ）超材料平板。测量了透射、反射和吸收光谱，并用于确定ENZ板的复折射率和有效折射率，这与数值模拟和光学非局域性分析的结果一致。此外，还分析了ENZ平板中的光传输和ENZ棱镜的定向发射。准确确定金属-介质多层超材料板的ENZ波长对于实现许多独特的应用，如相位波前操纵和增强光子态密度具有重要意义。
2013-07-07 physics.optics
Experimental demonstration of near-infrared epsilon-near-zero multilayer metamaterial slabs
实验研究了基于银锗（Ag-Ge）多层膜的近红外近零（ENZ）超材料平板。透射，反射和吸收光谱的特点，并用于确定复杂的折射率和有效折射率的ENZ超材料板，从数值模拟和光学非局域性分析得到的结果相匹配。采用快速后退火工艺来降低银的碰撞频率，从而降低多层超材料平板的光吸收损耗。此外，还研究了多层光栅结构，以提高光的透射率，并调谐ENZ波长的位置。所展示的近红外ENZ多层超材料板对于实现许多奇特的应用，如相位波前整形和光子态密度工程是重要的。
2013-09-23 physics.optics
