Radiation of surface polaritons by an annular beam coaxially enclosing a cylindrical waveguide
本文研究环形光束同轴包围圆柱波导时表面极化激元的辐射，利用格林并矢推导电磁场与能量损耗，发现中间光束速度产生最高谱峰，透明介质极限下频谱离散。
2025-04-20 physics.optics
Slow light with electromagnetically induced transparency in cylindrical waveguide
研究了三能级原子光纤系统中圆柱波导（CW）纤芯中的电磁感应透明（EIT）慢光。CW模式被处理在弱引导近似，使分析到易于管理的形式。计算了EIT方案中强泵浦场作用下波导的透明窗口和介电常数分布。对于特定的介电常数分布的波导由于EIT，弱信号场的传播常数和基本导模的空间形状的计算通过求解矢量波方程，使用有限差分法。研究发现，通过控制连续波参数，可以实现透明窗口和慢光场的控制。在这种结构中慢光的降低的群速度对于许多技术应用是有用的，例如光存储器、单光子场的有效控制、光缓冲器和延迟线。
2015-01-11 physics.optics
Dyakonov-like surface waves in anisotropic cylindrical waveguides
Dyakonov表面波是沿各向同性和各向异性介电介质之间的平面界面传播的表面电磁波的公知示例。在这里，我们研究的频谱和辐射损失的Dyakonov波在弯曲的界面考虑两种情况下的“正”和“负”的曲率各向异性介质。我们证明了Dyakonov波在平面界面上如何连续地转换为各向异性圆柱波导的漏模或导模，并简单地导出了辐射损耗的渐近方程。通过数值求解色散方程，验证了上述分析结果。我们相信我们的工作扩展了Dyakonov波在光学和光子器件中的潜在实际应用。
2019-12-27 physics.optics
Novel Theoretical Study of Plasmonic Waves in Graphene-based Cylindrical Waveguides with Gyro-electric Layers
在本文中，我们分析研究了表面等离子体激元（SPPs）在石墨烯基的圆柱结构与旋电层。在一般的波导中，每个石墨烯层被两种不同的旋电材料包围。新的封闭形式的关系推导出的SPP波的场的贡献。作为一种特殊情况，本文考虑了双层石墨烯的旋电圆柱波导。对于所设计的结构，在33 THz的频率下，B= 2 T和μc=0.7 eV时的品质因数（FOM）为51。结果表明，所研究的波导的FOM是通过调节化学势和磁偏置变化。利用陀螺电介质与石墨烯层将打开一个新的有前途的平台，在中红外区域的新型等离子体器件的设计和制造。
2022-01-25 physics.app-ph physics.optics
Extrinsic spin angular momentum carried by plasmonic vortex in terahertz cylindrical corrugated waveguide
携带轨道角动量的电磁表面波称为等离子体涡旋，它也携带源于倏逝场的自旋。在这项研究中，等离子体涡旋的自旋和轨道AM的太赫兹圆柱形波纹波导（CCW）进行了分析。我们首次报道了等离子体涡旋的非本征自旋AM。非本征自旋AM是由等离子体涡旋的极化旋转产生的，其旋转轴位于CCW壁附近。非本征自旋AM取决于内禀轨道AM和CCW的半径。具有足够大的轨道AM的等离子体涡旋携带每个光子的大自旋AM。这种大的非本征自旋AM扩展了自旋AM的自由度，并将应用于各种太赫兹技术。
2021-10-21 physics.optics
On the physics of propagating Bessel modes in cylindrical waveguides
在本文中，我们证明，使用数学物理的方法（集中注意力的物理和使用数学作为工具），它是可以可视化的形成内的横模的圆柱形波导。相反，物理数学解决方案（着眼于数学问题，然后试图强加一个物理解释），当研究圆柱形波导屈服于贝塞尔微分方程，然后有人认为，在核心只有贝塞尔函数的第一类谁描述的横模。诺依曼函数由于其在原点处的奇异性而被认为是非物理的，并从解的最终描述中被消除。在本文中，我们表明，使用几何波动光学的方法，列入这个功能是物理上必要的，以充分和适当地描述形成的传播横模。此外，在介质波导管的外部的场以自然的方式产生。
2016-12-06 physics.optics
Reconstruction of annular bi-layered media in cylindrical waveguide section
本文提出了两个复介电常数不同的同心圆柱层的径向横向谐振模型。采用具有不同径向场分布的TE 110和TE 210模，求解了具有3个物理材料参数和一维介质层厚度参数的四个未知量的反问题。首先，使用牛顿-拉夫森算法来解决具有洛伦兹函数的最小二乘问题（作为谐振模型和“测量”数据生成器）。然后将得到的谐振频率和品质因数用于第二逆Newton-Raphson算法，该算法求解四个横向谐振方程以得到四个未知参数。TE 110和TE 210型号的使用提供了一维径向层析成像能力。一个开放式的同轴四分之一波长谐振器被添加到传感器的拓扑结构，并对收敛的效果进行了研究。
2016-03-22 physics.optics
Experimental verification of broadband cloaking using a volumetric cloak composed of periodically stacked cylindrical transmission-line networks
通过测量验证了使用由堆叠的二维传输线网络组成的体积结构的隐身。测量是在波导中进行的，其中插入了金属圆柱体阵列，导致波导短路。金属圆柱体使用先前设计和模拟的斗篷来隐藏圆柱体，从而使波在波导内传播。
2008-11-18 physics.optics
Radiation processes in dielectric cylindrical waveguides
Yerevan State University（耶烈万国立大学）；Institute of Physics, Yerevan State University（耶烈万国立大学物理研究所）；Institute of Applied Problems of Physics NAS RA（亚美尼亚国家科学院应用物理问题研究所）
本文研究了介电圆柱波导中电磁场格林函数的递推方法，推导了不同区域内的格林张量分量，并分析了电荷粒子绕介电柱旋转时的辐射过程，包括同步辐射和表面极化子模式辐射。
2026-04-24 physics.optics
Analysis of Metal-Dielectric Waveguides with Circular Sectors
金属波纹表面的研究最近受到了强烈的关注，因为它们能够模仿表面等离子体的行为。在这项工作中，这种等离子体激元的行为是用来设计一个开放的圆柱形波导。该结构由纵向波纹金属圆柱体组成，其波纹填充有介电材料。在波纹数为无穷大但周期不变的连续极限下，分析了这种波导的色散关系。结果发现，在这个极限，波导只支持TE导模和它们的色散关系变得高度退化。最后，它表明，波导表现为具有极端电磁参数的各向异性圆柱形杆，这使得它可以应用这些结构不仅作为波导，而且作为构建块的超材料。
2014-04-22 physics.optics
Wakefield-induced THz wave generation in a hybrid dielectric-plasma cylindrical waveguide
本研究提出一种混合介质-等离子体圆柱波导结构，利用高能激光脉冲激发尾场产生太赫兹辐射，并通过FBPIC和COMSOL模拟及参数优化，实现了增强的加速梯度和优化的太赫兹波输出。
2025-01-21 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
Low-loss surface modes and lossy hybrid modes in metamaterial waveguides
我们表明，波导的介质芯和有损耗的超材料包层（超材料介电波导）可以支持混合普通表面模式以前只知道金属介电波导。这些混合模式对于频率滤波应用是潜在有用的，因为场衰减的急剧变化发生在可定制的频率处。我们的研究结果还表明，具有可比的电和磁损耗的超材料-介质波导的表面模式可以比仅具有电损耗的类似金属-介质波导的表面模式损耗更小。通过表征平板和圆柱形超材料介电波导，我们发现，圆柱形波导的表面模式显示出作为低强度脉冲的全光控制的候选人的希望。
2012-05-25 physics.optics
Ring-Like Solitons in Plasmonic Fiber Waveguide Composed of Metal-Dielectric Multilayers
我们设计了一种由纳米尺度同轴圆柱形金属-介质多层膜组成的等离子体光纤波导（PFW），并建立了相应的动力学方程，描述了介质层中克尔非线性的PFW中的传播模式。该物理过程与离散的矩阵非线性薛定谔方程相联系，在自散焦条件下，发现了可见光和近红外线的亚波长尺度的高限制环形孤子.此外，由于PFW的圆柱对称性，当增加输入光的强度时，可以进一步改善限制，这意味着环的宽度和半径都减小。
2011-09-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Momentum-space spectroscopy for advanced analysis of dielectric-loaded surface plasmon polariton coupled and bent waveguides
我们进行先进的辐射泄漏显微镜路由介质加载等离子体波导结构。通过直接平面成像和动量空间光谱，我们分析了耦合波导之间的能量传递作为间隙距离的函数，并揭示了弯曲几何形状的动量分布。具体来说，我们观察到一个明确的简并升降机的有效指数强相互作用的波导与耦合模理论。我们使用动量空间表示来讨论曲率对介质加载波导的影响。实验图像被成功地再现的数值和分析模型的模式在弯曲的等离子体波导中传播。
2013-05-03 physics.optics
Single mode waveguide platform for spontaneous and surface-enhanced on-chip Raman spectroscopy
我们回顾了自发拉曼光谱和表面增强拉曼光谱（SERS）的分析物的倏逝波激发以及倏逝波收集拉曼信号使用互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的单模波导的基础上的芯片上的方法。信号直接从分析物分子收集，或者通过集成在波导顶部的等离子体纳米天线收集。波导的几何形状和/或天线的几何形状的设计的灵活性使得能够优化收集效率。此外，传感器可以与附加功能（源，检测器，光谱仪）集成在同一芯片上。在本文中，介绍了基本的理论概念，以确定关键的设计参数和一些概念验证的实验结果进行了审查。
2016-09-15 physics.optics
Integrated Surface-enhanced Raman Spectroscopy chip based on liquid core waveguide
提出了一种基于全反射液芯波导的集成表面增强拉曼散射（SERS）芯片，通过对漏模的抑制，实现了长距离的传输。罗丹明6 G的拉曼增强因子为2.5 × 105，具有良好的重复性。家蚕DNA的SERS谱峰清晰地反映了DNA分子的结构信息。SERS基片、微流体和液芯波导的集成使得这种SERS芯片对于高性能的生化检测具有吸引力。
2015-12-07 physics.optics
Nanoscale Plasmonic Slot Waveguides for Enhanced Raman Spectroscopy
我们从理论上研究了几种类型的等离子体缝隙波导用于增强拉曼光谱中的测量信号，这是电场和Purcell因子增强的结果，以及光-物质相互作用体积和拉曼信号收集效率的增加。提出了一种直观的方法来计算累积的拉曼增强因子的一个合奏的分子在波导传感，利用分析光子格林函数展开的波导正常模式，我们结合这与量子光学形式主义的分子波导相互作用模型拉曼散射。我们随后展示了集成等离子体缝隙波导如何获得显著更高的拉曼增强因子：$\sim$ 5.3 $\times$与光流体光纤的比较以及$\sim$ 3.7 $\times$与平面集成电介质波导的比较，其中装置尺寸和因此分析物体积为至少三-我们还基于重要的品质因数提供了不同类型的等离子体缝隙波导之间的全面比较，并确定最佳方法以最大化拉曼增强。
2018-06-15 physics.optics
Brillouin spectroscopy of a hybrid silicon-chalcogenide waveguide with geometrical variations
光子-声子波导的设计和制造的最新进展已经使得能够在基于硅的平台（诸如欠蚀刻硅波导和混合波导）中实现受激布里渊散射（SBS）。由于复杂的设计和更重要的是，布里渊共振对微米和纳米尺度结构中的几何变化的高灵敏度，有必要获得沿着这些波导的局部光声响应，以监测它们的均匀性并最大化它们的相互作用强度。在这项工作中，我们设计和制造的光子-声子波导的混合硅-硫族化物光子芯片上的故意宽度变化，并确认使用分布式布里渊测量的局部布里渊响应的几何变化的效果。
2018-05-31 physics.optics
Hybrid gap modes induced by fiber taper waveguides: application in spectroscopy of single solid-state emitters deposited on thin films
我们表明，通过模拟，光纤锥形波导可以是一个有效的工具，用于光致发光和谐振，消光光谱的单个发射器，如分子或胶体量子点，沉积在薄的电介质膜的表面上。放置在高折射率膜上，锥形光纤波导引起混合模式波的形成，类似于介电开槽波导模式，其在低折射率间隙区域中提供强场限制。这种间隙限制波的可用性产生潜在的高自发发射增强因子（$\approx20$）、荧光收集效率（$\approx 23%$）和透射消光（$\approx 20%$）水平。预测的荧光和消光水平的两个改善的因素，如果膜，而不是用一个悬浮的通道波导。两种配置，在可见光（$\approx 600 \nm$）和近红外（$\approx 1300 \nm$）光谱范围内的操作进行了评估，表现出类似的性能。
2010-02-19 physics.optics
Efficient spectroscopy of single embedded emitters using optical fiber taper waveguides
基于使用光纤锥形波导探测单发射器嵌入在薄介质膜的技术进行评估，通过数值模拟。对于一个适当的膜几何形状，光致发光收集效率超过10%的预测，超过了一个数量级的标准自由空间收集的效率。我们的研究结果表明，这些光纤锥形波导提供了良好的前景，执行有效的光谱的单发射器嵌入在薄膜中，如一个单一的自组装量子点在半导体膜。
2009-06-11 physics.optics quant-ph
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
Chip-based Resonance Raman Spectroscopy Using Tantalum Pentoxide Waveguides
血液分析是一种重要的诊断工具，因为它提供了有关患者健康的丰富信息。拉曼光谱在血液分析中是一种很有前途的工具，但广泛的临床应用受到其低信号强度以及复杂和昂贵的仪器的限制。不断发展的基于波导的拉曼光谱学领域试图通过致力于增加相互作用区域的完全集成拉曼传感器来解决这些挑战。在这项工作中，我们演示了芯片上的共振拉曼测量血红蛋白，血液的重要组成部分，在532 nm的激发使用五氧化二钽（Ta2O5）波导平台。我们还表征了Ta2O5波导材料在532 nm激发时的背景信号。此外，我们展示了自发拉曼测量异丙醇和甲醇使用相同的平台。我们的研究结果表明，Ta2O5是一个很有前途的波导平台共振拉曼光谱在532 nm，特别是血液分析。
2018-11-11 physics.app-ph physics.optics
Versatile silicon-waveguide supercontinuum for coherent mid-infrared spectroscopy
红外光谱是基础科学和应用科学的有力工具。3 μ m至20 μ m范围内的分子光谱指纹为基础光谱学、大气化学、痕量和有害气体检测以及生物显微镜提供了唯一识别分子结构的手段。在这些应用的驱动下，具有广泛的可调谐覆盖范围的低噪声相干激光源的发展是一个非常感兴趣的话题。激光频率梳具有精确定义的谱线和宽带宽的独特组合，可以实现上述应用。在这里，我们利用强大的制造和几何色散工程的硅纳米光子波导相干频率梳产生跨越70太赫兹在中红外（2.5微米至6.2微米）。精确的波导制造提供了显著的光谱展宽和针对特定中红外波段的工程光谱。我们使用这种相干光源的双梳光谱在5微米。
2017-07-12 physics.optics
Engineering of orbital angular momentum supermodes in coupled optical waveguides
在这项工作中，我们证明了存在的轨道角动量（OAM）的明亮和黑暗的超模在三个倏逝耦合圆柱波导系统。亮和暗超模的特征在于它们分别与其中一个波导耦合和去耦。此外，我们表明，不同的波导模式之间的复杂耦合自然出现，由于OAM模式的特性螺旋相位前的二维配置中的波导排列形成一个三角形。最后，通过将耗散添加到与暗超模不耦合的波导，我们能够将其过滤掉，从而允许OAM模式克隆器和逆变器的设计。
2017-03-17 physics.optics
Single quantum dot spectroscopy using a fiber taper waveguide near-field optic
采用微米级光纤锥形波导作为近场光学器件，研究了单个InAs量子点在低温（~14 K）下的光致发光谱。测量的收集效率的量子点自发发射到光纤锥的基本导模估计为0.1%，和空间分辨的测量与~600 nm的分辨率，通过改变相对于样品的锥的位置，并使用光纤锥的泵浦和收集通道。
2007-06-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interaction between a Waveguide Mode and an Absorptive Medium
吸收光谱学研究被测材料样品对电磁波的吸收。相互作用的电磁波可以在自由空间或波导中传播。与自由空间设置相比，基于波导的吸收光谱方法具有若干优点。波导截面对波导模与样品之间相互作用的影响可以用一个因子表示，称为相互作用因子。在这篇文章中，一个新的公式的相互作用因子的推导。结果表明，该因子与波导模式的能量速度成反比。
2021-03-03 physics.optics
Surface polariton excitation and energy losses by a charged particle in cylindrical waveguides
本文研究了带电粒子在浸没于负介电常数介质中的介电圆柱波导内运动时激发表面极化激元的现象，给出了电磁场表达式并分析了相对论效应对辐射能量、场限制及频率范围的影响，利用Green张量评估了粒子总能量损失。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall physics.acc-ph physics.optics
Atomic vapor spectroscopy in integrated photonic structures
我们研究了一个集成光学芯片浸没在原子蒸气提供几个波导几何光谱应用。通过氮化硅波导和干涉仪的窄带传输被改变时，被引导的光耦合到铷原子的蒸汽通过波导模式的倏逝尾。我们使用光栅耦合器来耦合波导模式和辐射波之间，这允许解决芯片表面上的任意耦合位置。数值模拟结果与实验结果吻合较好。这项工作表明了碱原子光谱的小型化和集成化的下一步，并为复杂波导结构的进一步基础研究提供了一个平台。
2015-05-04 physics.atom-ph physics.optics
Spectroscopy of 1.55 $μ$m PbS Quantum Dots on Si Photonic Crystal Cavities with a Fiber Taper Waveguide
我们使用光纤锥形波导探测硅光子晶体腔上干燥的PbS量子点（QDs）接近1.55 $μ$ m。我们证明，低密度（$\lesssim 100 μ$ m $^{-2}$）的量子点不会显着降低腔品质因数高达$\approx3\times10^4$。我们还表明，锥形光纤可以用来激发量子点，并收集随后的腔过滤的光致发光，目前的测量可逆的光暗化和量子点饱和。这种方法代表了在电信波段的单胶体量子点光谱学的重要一步。
2009-12-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nanophotonic waveguide enhanced Raman spectroscopy of biological submonolayers
表征单层生物分子一直是一个重大挑战。我们展示了纳米光子波导增强拉曼光谱（NWERS）的单层在近红外区域，使实时测量的杂交的DNA链和密度的子单层的生物素-链霉亲和素复合物固定在光子芯片的顶部。NWERS基于增强的倏逝波激发和收集纳米光子波导附近的自发拉曼散射，对于一厘米的氮化硅波导，其提供的信号比共焦拉曼显微镜高出四个数量级以上。减少的采集时间和信号的特异性允许对表面物质进行定量和实时表征，这是迄今为止使用拉曼光谱法不可能实现的。NWERS为单层研究提供了直接的分析工具，并开辟了一条通往紧凑型无显微镜芯片实验室设备的路线，该设备具有使用可批量生产的CMOS技术平台制造的集成源，光谱仪和检测器。
2016-08-29 physics.ins-det physics.optics
Plasmonic antennas and zero mode waveguides to enhance single molecule fluorescence detection and fluorescence correlation spectroscopy towards physiological concentrations
单分子生物学方法为阐明活细胞功能的基础机制提供了一个强大的新视野。然而，传统的光学单分子光谱学技术，如福斯特荧光共振能量转移（FRET）或荧光相关光谱（FCS）是有限的衍射纳摩尔浓度范围内，远低于生理微摩尔浓度范围，其中大多数生物反应发生。为了突破衍射极限，零模波导和等离子体天线利用表面等离子体共振来限制和增强光到纳米尺度。等离子体实现极端光浓度的能力解锁了增强荧光检测、FRET和FCS的巨大潜力。单分子光谱学技术极大地受益于零模式波导和等离子体天线，以进入达到生理条件的分子浓度的新维度。纳米光学在FRET和FCS生物学问题中的应用是一个新兴的和令人兴奋的领域，并有望揭示生物功能和动力学的新见解。
2014-03-06 physics.bio-ph physics.optics
Two-photon pulse scattering spectroscopy for arrays of two-level atoms, coupled to the waveguide
本文从理论上研究了双光子脉冲在空间分离的二能级原子阵列与波导耦合系统中的散射。得到了散射脉冲的一般解析表达式。分析了该阵列的各种单本征态和双本征态的贡献。我们还计算了入射光子存储在阵列中的时间与其周期和原子数的依赖关系。最大的存储时间对应于具有反布拉格周期的结构，反布拉格周期等于原子共振频率$λ/4$处的光波长的四分之一。
2023-02-27 physics.optics quant-ph
Enhanced Evanescent Field Spectroscopy at Waveguide Surfaces using High Index Nano and Near-Nano Layers
我们提出并证明，通过模拟和实验，如何设计用于化学传感的波导内的光场的相互作用，更一般地说，倏逝场光谱可以通过高折射率表面层的战略沉积大大增强。这些层引出探测附近的光场，并通过光学阻抗匹配利用场定位。渐逝场向内层的局部化反过来又伴随着结构化圆柱形波导通道内的回音壁模式，进一步增强灵敏度。一种新的示范的基础上的自组装层由二氧化钛内的结构光纤的演示，使用一个简单的卟啉作为光谱探针。这种技术提供了对实际波导传感器的限制的优化，实际波导传感器是高度敏感的，但几乎总是以低损耗为代价。的原则有潜在的影响纳米光子学更普遍，这些进行了讨论。
2010-12-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Waveguide-Integrated Mid-Infrared Plasmonics with High-Efficiency Coupling for Ultracompact Surface-Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy
波导集成等离子体是一个不断发展的领域，在可见光和近红外线领域有许多创新概念和演示设备。在这里，我们将这项工作扩展到中红外表面增强红外吸收（SEIRA），光谱方法探测分子振动小体积和薄膜的应用。建立在绝缘体上硅（SOI）波导平台上，两个关键的等离激元结构SEIRA有用的研究使用计算建模：金纳米棒和同轴纳米孔。我们发现，由于我们的结构阵列和高达40%，从一个单一的谐振器在近衍射限制区域的谐振下降80%。使用来自聚（甲基丙烯酸甲酯）和十八烷基乙醇自组装单层的模拟SEIRA信号来评估每个结构。我们提出的平台允许一个紧凑的，片上SEIRA传感系统，具有高效的波导耦合中红外。
2018-05-03 physics.app-ph physics.optics
Carbon dioxide absorption spectroscopy with a mid-infrared silicon photonic waveguide
二氧化碳是地球上生命的重要气体，是人类活动的废物，广泛用于农业和工业。因此，其精确感测是非常感兴趣的。利用CO $_{\mathrm{2}}$的中红外线吸收的光学传感器提供了高选择性，但是它们的大尺寸和高成本限制了它们的使用。在这里，我们展示了CO $_{\mathrm{2}}$气体传感在4.2 $μ$米波长使用集成硅波导，具有44%的自由空间传感的灵敏度CO $_{\mathrm{2}}$。悬浮波导是通过一个单一的光刻步骤的过程中，在绝缘体上的硅衬底上制作的，我们将其路由到一个中红外光子电路的片上参考气体测量。我们的波导具有出色的性能和简单可扩展的制造工艺，非常适合集成在分布式环境监测、人身安全、医疗和大批量消费应用的小型CO $_{\mathrm{2}}$传感器中。
2020-03-16 physics.app-ph physics.optics
Developing arrayed waveguide grating spectrographs for multi-object astronomical spectroscopy
为了利用阵列波导光栅在天文学领域的多目标光谱学，我们概述了几种方法，其中标准的电信级芯片应进行修改。具体地说，通过去除抛物面喇叭锥形或多模干涉耦合器，并直接用光纤注入，分辨能力从2400 \pm 200（光谱分辨率为0.63 \pm 0.2 nm）增加到7000 \pm 700（0.22 \pm 0.02 nm）的三倍，同时获得77 \pm 5%的吞吐量。更重要的是，锥形的去除使得能够从多个光纤同时离轴注入，显著增加了可以一次获得的光谱数量（即观察效率）。在这里，我们报告说，~ 12个光纤可以同时注入我们的设备的自由光谱范围内，与20%的光纤放置在0.8毫米偏离中心的分辨率降低。
2012-01-23 astro-ph.IM physics.optics
Suspended waveguide-enhanced near-infrared photothermal spectroscopy for ppb-level molecular gas sensing on a chalcogenide chip
本研究提出悬空硫化物玻璃波导增强的近红外光热光谱技术，实现ppb级分子气体传感，检测限达330 ppb，动态范围接近6个数量级，响应时间小于1秒。
2025-12-13 physics.optics
Polarization-Insensitive Integration of Nanoparticle-on-a-Slit Cavities with Dielectric Waveguides for On-chip Surface Enhanced Raman Spectroscopy
本研究提出并实验验证了NPoS等离子体腔与硅基氮化硅狭缝波导的偏振不敏感集成方案，可通过TE和TM基模驱动腔，结合金纳米球确定性定位实现片上BPT分子表面增强拉曼光谱检测，为片上等离子体腔集成应用提供支撑。
2024-10-21 physics.optics
Polymer multimode waveguide bend based on a multilayered Eaton lens
减小低折射率对比度波导的弯曲半径对于减小集成光学元件的尺寸是至关重要的。提出了一种基于伊顿透镜的聚合物多模波导弯曲。光线追迹计算被用来截断伊顿透镜，以提高弯曲的性能。透镜的截断也减少了弯曲的覆盖区。所设计的波导弯曲半径为18.4 $μm$，由同心圆柱多层结构实现。在光通信的C波段中，分别对于$TM_0$和$TM_1$模式实现了0.69和0.87 dB的平均弯曲损耗。在1520-1675 nm的带宽内，两种模式的弯曲损耗均小于1 dB。
2019-06-26 physics.app-ph physics.optics
Modified dipole-dipole interactions in the presence of a nanophotonic waveguide
本研究针对纳米光子波导附近发射体间偶极-偶极相互作用解析难、数值成本高的问题，提出了可拓展的精确计算方法，并通过圆柱形纳米光纤的透射信号计算验证了相互作用微小改变对可观测量的显著影响。
2023-08-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Surface Protection and Activation of Mid-IR Plasmonic Waveguides for Spectroscopy of Liquids
本文通过ALD沉积约10 nm的Al2O3或ZrO2钝化层保护Ge/Au中红外等离子体波导免受水溶解影响，实现宽带液体检测，并证明ZrO2涂层波导经表面功能化后可在9.38 μm选择性测量乙醚。
2023-05-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Wideband dispersion-free THz waveguide platform
我们提出了一个集成的太赫兹光谱和传感平台，具有低损耗，真空般的色散，和强场约束的基模。它的性能进行了实验，其频率在0.1 THz和1.5 THz之间。虽然线性THz光谱和传感增益主要来自低损耗和延长的相互作用长度，但非线性THz光谱也将受益于与强模式限制相关的场增强。此外，类似真空的分散允许在气相样品中宽带单周期到几个周期脉冲的无整形传播或太赫兹泵浦与可见光到红外探测脉冲之间的速度匹配。我们的平台基于金属结构，属于双脊波导的范畴。我们表征基本的波导特性，例如，传播和弯曲损耗，但也展示了结和干涉仪，基本上是因为这些元素是集成太赫兹波形合成的先决条件，因此，相干控制的线性和非线性相互作用。
2022-08-01 physics.app-ph physics.optics
Are slot and sub-wavelength grating waveguides better than strip waveguides for sensing?
狭缝和亚波长光栅（SWG）波导将光限制在波导芯材料之外的独特能力在其应用于化学和生物传感方面引起了极大的兴趣。然而，高灵敏度侧壁粗糙度引起的散射损失，在这些结构相比，条形波导怀疑其功效。在这篇文章中，我们试图解决的争议，通过定量比较各种波导几何形状的传感性能，通过数字的优点，我们得出每种模式的传感。这些方法考虑到模式限制和粗糙度散射损失，后者是使用体积电流（格林函数）方法与第一玻恩近似计算的。对于基于标准220 nm绝缘体上硅（SOI）平台的器件，其传播损耗主要受随机线边缘侧壁粗糙度散射的限制，我们的模型预测，适当设计的TM偏振条形波导要求折射率和吸收光谱的最佳性能，而对于波导增强拉曼光谱，优化的槽波导表现出超过其他波导几何结构的> 5倍的性能增强。
2018-08-27 physics.app-ph 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
Room-temperature waveguide-integrated photodetector using bolometric effect for mid-infrared spectroscopy applications
本研究将测辐射热效应与锗的自由载流子吸收结合，基于绝缘体上锗PIC架构制备出室温非制冷波导集成中红外光电探测器，实现宽带高响应度，还完成了单芯片气态CO₂无标记传感，为CMOS兼容的中红外PIC提供方案。
2025-03-20 physics.app-ph physics.optics
The electron beam instability in a one-dimensional cylindrical photonic crystal
研究了相对论电子注在周期介质填充圆柱波导中的辐射不稳定性。研究了在色散方程根简并区域附近，束流不稳定性增量与辐射波频率的关系。结果表明，在康普顿产生区的双波衍射条件下，束流不稳定性的急剧变化，使束流密度$ρ^{1/4}$的增量与传统规律$ρ^{1/3}$的四次方根成正比，使所考虑系统的辐射产生（放大）与传统器件（返波管、行波管、自由电子激光等）相比有了本质的改善。数值计算的不稳定性增量的各种参数的系统进行。
2011-05-14 physics.acc-ph physics.optics
Hollow-Core Terahertz Optical Waveguides With Hyperuniform Disordered Reflectors
提出了一种具有超均匀无序反射器的新型空芯太赫兹波导，并进行了制备和表征。反射器包括与电介质桥连接的非周期性定位的电介质圆柱体。所提出的波导制造使用3D立体光刻打印机。所制造的波导的光学特性进行了研究，使用有限元方法进行数值计算，以及使用太赫兹TDS光谱实验。结果证实，所提出的波导表现出相当大的光子带隙（20%），即使当使用相对低的折射率对比度（树脂/空气）。带隙的位置可以很容易地通过改变反射器的几何参数来调整。
2017-02-17 physics.optics
Integrating two-photon nonlinear spectroscopy of rubidium atoms with silicon photonics
我们研究了一个由多个亚波长脊形波导组成的集成硅光子芯片，并将其浸没在一个带有铷蒸气的微池中。采用双光子激发，包括电信波长，我们观察到波导传输谱得到修改时，光子模式耦合到铷原子通过其倏逝尾。由于波导包层中的增强电场，原子跃迁可以在比自由传播光束情况小80倍的光子数$\approx$处饱和。原子包层Si波导的非线性比掺杂Si光子学中的最大可实现值大约4个数量级。所测得的光谱证实以及与广义的有效磁化率模型，其中包括Casimir-Polder电位，由于电介质表面，和飞行原子和倏逝波导模式之间的瞬态相互作用。这项工作铺平了道路走向小型化，低功耗，集成的混合原子光子系统与CMOS技术兼容。
2020-03-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Trapped Rainbow Techniques for Spectroscopy on a Chip and Fluorescence Enhancement
我们报告的实验演示的宽带“被困彩虹”在可见光范围内使用阵列的锥形光纳米波导。作为慢光现象的一个独特的例子，被困彩虹效应可以应用于光学信号处理，并在芯片上的光谱学等应用中进行传感，并提供增强的光-物质相互作用。作为后者的应用的一个例子，我们已经制作了一个大面积的锥形纳米波导阵列，表现出宽带的“被困彩虹”效应。已经观察到由于阵列中的慢光行为而引起的相当大的荧光增强。
2012-01-17 physics.optics
Electric field enhancement with plasmonic colloidal nanoantennas excited by a silicon nitride waveguide
我们研究了CMOS兼容的光学结构开发新型集成光谱系统的可行性。我们表明，利用等离子体纳米球的二聚体可以实现局部场增强，所述等离子体纳米球可以从CMOS兼容的光波导顶部的胶体溶液组装。共振二聚体纳米天线被激发的集成氮化硅波导中引导的模式。模拟结果表明，100倍的电场增强建立在二聚体间隙相比，波导倏逝场振幅在相同的位置。我们研究了场增强如何依赖于二聚体的位置，取向，距离和激发波导模式。
2016-02-16 physics.optics
Nonlinear near-field spectroscopy of exciton-polaritons in a van der Waals layered waveguide
本研究利用基于GaP固体浸没透镜的非线性近场光谱技术，在hBN封装的单层WS2波导中观察到约50 meV拉比分裂的激子-极化激元，并实现泵浦诱导的强-弱耦合转变，为紧凑型范德华光子开关和调制器提供了新途径。
2025-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Stabilization of Optical Bubbles Near the Axis of a Helical Waveguide
该研究通过数值模拟发现，螺旋波导内散焦克尔介质中描述傍轴光圆偏振相互作用的耦合非线性薛定谔方程存在带涡旋的稳定旋转光学气泡解，其横向轮廓由波导参数、涡旋数和背景强度决定。
2024-08-12 nlin.PS physics.optics
Polarized micro-Raman studies of femtosecond laser written stress-induced optical waveguides in diamond
理解飞秒激光写入引起的折射率调制的物理机制对于定制所得到的光波导的性质至关重要。在这项工作中，我们采用偏振拉曼光谱研究应力诱导波导的金刚石，产生飞秒激光写入的起源。由飞秒激光在晶体中引起的折射率的变化来自于在波导中测量的应力。这一结果有助于解释波导偏振敏感波导的工作机理，并为优化波导偏振敏感波导提供了技术手段。
2018-01-18 physics.optics
Ultrafast-nonlinear ultraviolet pulse modulation in an AlInGaN polariton waveguide operating up to room temperature
超快非线性光子学在先进的片上光谱学和信息处理中实现了大量应用。这些依赖于强强度依赖性（非线性）折射率，其能够在亚皮秒时间尺度和适合于集成光子学的长度尺度上调制光脉冲。目前，还没有平台可以为UV光谱范围提供这种功能，其中由非线性调制产生的宽带光谱可以为新的片上超快（生物）化学光谱设备铺平道路。我们证明了巨大的非线性紫外光混合轻物质状态（激子极化激元），室温下的AlInGaN波导。我们在一个紧凑的100 $μ$ m长的器件中实验测量了紫外脉冲的超快非线性光谱展宽，并推导出非线性是普通紫外非线性材料的1000倍，与非紫外极化激元器件相当。我们的演示有望为新一代集成紫外非线性光源提供先进的光谱和测量技术。
2021-06-22 cond-mat.other physics.optics
