A unified analytical model for extraordinary transmission in subwavelength metallic gratings
提出了一个直观的分析模型,通过波纹金属薄膜的异常光传输(EOT)。在该模型的框架中,EOT出现于不同衍射级的驻波共振,并且是周期性结构的固有性质,其不需要特定的偏振相关性质,诸如表面等离子体激元。该模型正确预测的EOT共振在各种几何配置的条件下,在TE和TM偏振,并在亚波长和非亚波长光谱制度,使用相同的基本机制。
2010-11-16 physics.optics
Broadband high reflectivity in subwavelength-grating slab waveguides
通过数值计算研究了亚波长介质光栅结构,指出了平板波导模式可以获得宽带高反射率,并分析了平板波导模式对反射率的影响。设计了一种具有超宽带高反射率的法布里-珀罗模、平板波导模和波导阵列模之间干涉的结构。由于导模的耦合,反射率R > 0.99的区域具有超高带宽(Δf/f > 30%)。R > 0.99的入射角区域在大于40°的范围内延伸。此外,使用半导体衬底的非对称波导结构进行了研究。
2015-09-16 physics.optics
Subwavelength Photorefractive Grating in a Thin-Film Lithium Niobate Microcavity
该研究在薄膜铌酸锂微腔中利用光折变效应和泵浦驻波空间相位调制,光学诱导出可重构的亚波长光折变光栅,实现了类似EIT的模式分裂、后向二次谐波产生的一阶准相位匹配及自由空间到芯片的垂直非线性频率转换。
2024-02-14 physics.optics
Modeling of Subwavelength Gratings: Near-Field Behavior
本研究采用二维点偶极子近似和基于傅里叶分解的微扰理论,分析亚波长光栅的散射特性与近场行为,并通过边界和有限元分析验证模型,证明其能准确反映光栅周期和狭缝宽度对场增强的影响。
2023-10-18 physics.optics
Optical spatial differentiation with suspended subwavelength gratings
我们演示了一阶和二阶空间微分的光束横向轮廓使用薄悬浮亚波长光栅。利用电子束光刻和等离子体刻蚀技术在200 nm厚的氮化硅薄膜上制作了高反射率的一维光栅。这些光栅的光学传输,设计用于与TM或TE偏振光照明,实验测量正常和斜入射下,发现是在良好的协议与预测的分析耦合模模型,以及严格耦合波分析数值模拟。高质量的一阶和二阶空间微分的高斯光束在传输中观察到斜入射和垂直入射,分别。这种易于制造、无损耗和无损耗的光学部件对于光束成形和光学信息处理和计算可能是有吸引力的。
2020-08-25 physics.optics
Subwavelength grating waveguide filter based on cladding modulation with phase-change material grating
Islamic Azad University(伊斯兰阿扎德大学);Yeungnam University(荣州大学)
本文提出一种基于硅子波长光栅的滤波器,利用相变材料的相变特性实现可重构功能,通过仿真研究其几何参数对中心波长和带宽的影响,并展示其高消光比和可调谐性能。
2026-05-08 physics.optics
Efficient excitation of cavity resonances of subwavelength metallic gratings
一维矩形金属光栅能够增强特定谐振频率的光透射。已经证明了参与增强传输的两种模式:(i)波导模式和(ii)表面等离子体激元(SPP)。自从Hessel和Oliner的原始论文\cite{hessel}指出(i)的存在以来,在他们的理解上没有取得进展。我们在这里提出了一个仔细的分析,并表明,光和这样的共振之间的耦合可以大大改善使用{ \it倏逝}波。这导致光在腔中的增强的定位,特别是产生通过这些光栅的非常选择性的光透射。
2004-06-07 physics.optics
Deep Subwavelength Electromagnetic Transparency through Dual Metallic Gratings with Ultranarrow Slits
在这封信中,我们研究了微波通过两个相同的金属板加工的超箭头狭缝阵列的传输响应。测量和计算的透射光谱一致地显示出在远大于结构的任何特征长度的波长处的显著透射峰(例如,约为晶格周期的20倍),这不能用现有机制直接解释。基于LC电路的微观图像和基于有效介质的宏观模型的建立,以捕捉这种意外的深亚波长尺度的共振背后的基本物理。考虑到结构紧凑和对结构缺陷具有良好的免疫力的优点,这种新型传输特性的应用前景可以预期。
2012-09-13 physics.optics
Narrow-linewidth Fano microcavities with resonant subwavelength grating mirror
本研究通过理论与实验探究由宽带高反射镜和带高品质因子Fano共振的悬浮一维光栅镜构成的平面-平面微腔,验证了短腔长下其线宽低于同参数传统腔的特性,为光力学与传感应用提供了新方案。
2024-02-08 physics.optics
Subwavelength grating metamaterial waveguides and ring resonators on a silicon nitride platform
我们首次提出并演示了在氮化硅平台上的亚波长光栅(SWG)超材料波导和环形谐振器。SWG波导的设计使得布洛赫模式与顶部包层材料的53%的大重叠被实现,展示了在倏逝场传感和光放大中的应用的优异潜力。的设备,其具有大于100纳米的临界尺寸,制造使用商业快速回转氮化硅原型铸造工艺,使用电子束光刻。所制造的器件的实验表征揭示了优异的环形谐振器内部品质因数(2.11x10^5)和C波段中的低传播损耗(~1.5 dB/cm),与硅基SWG环形谐振器相比,这两个参数都有显著改善。这些结果表明,SWG超材料结构的氮化硅基光子集成电路的良好前景。
2022-09-19 physics.optics
Enhancement of two photon processes in quantum dots embedded in subwavelength metallic gratings
我们显示了一个大的增强的双光子吸收过程中的InAs量子点和光上转换效率从红外到近红外光谱制度,使用混合光学器件,其中近红外发射InAs量子点嵌入在顶部的金属纳米狭缝阵列。这些非线性光学过程的共振增强是由于纳米缝阵列结构内部在非常透射共振处的强局部电磁场增强。一个最大的双光子吸收增强超过20推断。不同的高场区域被确定为不同的偏振,这可以用于设计和优化这种混合结构中的有效的非线性过程。因此,将半导体量子点与亚波长金属纳米结构相结合是一种很有前途的方法,可以用于一系列可能的非线性光学器件。
2010-11-17 physics.optics
General laws of reflection and refraction for subwavelength phase grating
分别用费马原理和边界条件两种不同的方法导出了突变相移超颖表面的一般反射和折射定律。发现当光从光密材料入射到光疏材料上时,存在一个或两个全内反射的临界角,当光从光疏材料向光密材料传播时,存在一个这样的临界角.当光线通过超颖表面时,可能会出现负反射和负折射等异常反射和折射现象,并给出了这些现象出现的条件。最后,设计了一种基于一维相位掩模的超颖表面来控制光的传播。
2013-12-13 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
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
Subwavelength gratings for OVDs - From local interactions to using light-transport
在过去的30年里,亚波长光栅作为高安全性的衍射光学可变成像器件(DOVID)得到了发展和生产。他们允许新的独特的光学效果和显着降低DOVID伪造。特别地,涂覆有高折射率电介质的亚波长光栅是公知的并且被批量生产以保护文件,诸如衍射识别设备(DID)。这些亚微米光栅被称为零级器件或滤波器(ZOD,ZOF)或设计用于零级读出的衍射微结构。类似的结构被称为谐振波导光栅(RWG)或谐振漏模波导,当优化用于不同的目的。使用时间分辨光学模拟的研究可以演示和量化当跨光栅(共线入射)观察时光如何在DID结构中耦合和传播。RWG的泄漏谐振模式在共线入射的DID的出现中起着重要作用,这对此类安全元件的工程具有实际影响。通过对这种非局域光相互作用的研究,可以利用RWG中的光输运来设计和产生新的光学可变效应。作为示例,多频率RWG可以被设计为耦合不同颜色和偏振的光,并且将它们从零阶器件典型的镜面配置中耦合出来。作为进一步的步骤,我们提出了新的结构,能够耦合光在基板或在选定的层的安全文件或标签,embling波导光在这些层。这些光学耦合器能够在宏观尺度上使用基板体积中的全内反射实现选择性光传输,同时与当前的卷对卷方法兼容。
2015-11-17 physics.optics
Parametric behavior of diffraction on guided-mode resonant grating of subwavelength thickness
我们考虑嵌入周围介质中的二维介质周期网格衍射谱中的伍德反常。网格是亚波长的厚度,和波的衍射具有S-偏振的第一衍射最大值的出现附近进行了研究。我们将麦克斯韦方程组简化为具有三个参数的耦合模理论,这三个参数是网格中材料排列的积分特征。特别是,我们表明,这样的网格能够在参数化的窄频带内具有全反射率。该效应伴随着网格附近区域的参数消逝场增强。特别是,我们认为网格与正弦曲线的轮廓,并表明,这种类型的网格具有独特的衍射特性,由于没有导模耦合。对于这样的网格,有一个薄的透明窗口,在一个接近零透射的背景下,在稍微不正常的入射。我们估计什么是足够的网格大小和入射光束的平坦度来解决奇点。
2019-05-12 physics.optics
Transmission resonances in silicon subwavelength grating slot waveguide with functional host material for sensing applications
Department of Electrical Engineering, Sarab Branch, Islamic Azad University(伊斯兰阿扎德大学萨拉布分校电气工程系)
基于子波长光栅槽波导的高灵敏CO2气体传感器,利用功能性宿主材料实现高折射率灵敏度,其灵敏度达12.9 pm/ppm。
2026-05-08 physics.optics
Resolving Complex Subwavelength Grating Structures Using Topologically Structured Light
University of Southampton(南安普顿大学)
利用超 oscillatory 光照技术,单次测量可将亚波长光栅特征尺寸分辨率提升至约λ/7,位置偏移多帧测量可降至约λ/10.�,且复杂物体因干涉效应更易被分辨。
2025-09-26 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
Simultaneous observation of bright and dark polariton states in subwavelength gratings made from quasi-bulk WS$_2$
本研究利用体相WS$_2$亚波长光栅同时实现明暗极化激元态观测,通过激子与光子模式强耦合形成极化激元-BICs,并可通过调节薄膜厚度和光栅周期调控色散。
2024-12-16 physics.optics
Analyzing Near-Field Intensity Distribution in Subwavelength Gratings through Cylindrical Wave Decomposition
本研究采用柱面波分解方法将平行圆柱周期阵列的平面波散射问题简化为线性代数方程,适用于亚波长场景,经数值验证定性一致,为结构化介质波散射建模提供有效手段。
2024-06-20 physics.optics
Moth's eye-inspired perfectly vertical subwavelength grating coupler for silicon photonics
Skolkovo Institute of Science and Technology(斯科尔科沃科学技术研究所)
本文提出了一种受生物启发的垂直光栅耦合器设计,通过引入各向异性引导光线至一侧,实现高效垂直耦合,适用于芯片上的异构集成,尤其适用于VCSELs在经典和量子通信、LIDARs及传感系统中的应用。
2026-04-25 physics.optics
Enhanced five-photon photoluminescence in subwavelength AlGaAs resonators
吸收光致发光的多光子过程已经实现了广泛的应用,包括三维微细加工、数据存储和生物成像。虽然双光子和三光子吸收和发光的应用已经相当成熟,但高阶光致发光过程由于其较低的效率,特别是在亚波长系统中,仍然更具挑战性。在这里,我们报告的观察它的五光子发光从一个单一的亚波长纳米天线在室温下启用米氏共振。我们在3.6 μ m左右激发AlGaAs谐振腔,观察到740 nm左右的光致发光。我们表明,在亚波长尺度的米氏多极模式的相互作用,可以提高至少四个数量级的五光子发光的效率,仅限于我们的探测器的灵敏度。我们的工作铺平了道路,高阶多光子过程的应用程序在亚波长尺度的米氏共振物理。
2023-01-09 physics.optics
Split ring resonator-coupled enhanced transmission through a single subwavelength aperture
利用开口环谐振器(SRR)在微波频率下的谐振特性,实现了电磁波通过单个亚波长孔径的增强传输。通过将单个SRR放置在孔的近场处,强局部化电磁场被有效地耦合到具有比谐振波长小二十倍的半径的孔。我们通过激发SRR的电共振获得了740倍的透射增强。一个不同的耦合机制,通过磁共振的SRR,也被验证产生增强传输。微波测量和数值模拟之间得到了良好的协议。
2008-05-26 physics.optics
Tunable strong plasmon-exciton coupling based on borophene and deep subwavelength perovskite grating
提出硼烯–深亚波长钙钛矿光栅强耦合系统,通过电学调谐BGP与PE模式实现230 meV Rabi劈裂、1.76π主动相位调制及PT对称性破缺。
2022-09-18 physics.optics
High-Q supercavity modes in subwavelength dielectric resonators
纳米光学物理的最新进展与纳米光子学的一个新分支的发展有关,该分支探索了具有高折射率的介电纳米颗粒中的强Mie共振。高折射率共振介电纳米结构形成具有低损耗和先进功能的新型光子元器件的构建块。然而,与广泛研究的光子晶体中的腔不同,这种介质谐振器表现出低的品质因数(Q因子)。在这里,我们揭示了一种新的机制,实现巨大的Q因子的亚波长纳米谐振器通过实现制度的束缚态的连续。我们揭示了强模式耦合和Fano共振在高折射率介电有限长度的纳米棒导致在纳米尺度上的高Q因子。因此,高折射率介电谐振器代表了纳米光子超腔的最简单的例子,大大扩展了全介电谐振纳米光子学和超光学的应用范围。
2017-06-07 physics.optics
Talbot effect-based sensor measuring grating period change in subwavelength range
本文提出基于Talbot效应的传感方法,通过测量Talbot长度变化来检测亚波长范围光栅周期微小改变,并验证了其在焦距测量等光学传感中的应用潜力。
2024-08-20 physics.optics
Realization of advanced passive silicon photonic devices with subwavelength-grating structures developed by efficient inverse design
实现超小型无源硅光子器件对于未来大规模光子集成系统的发展具有重要意义。虽然一些紧凑的硅光子器件已经被证明是通过使用反向设计,器件性能仍然不足以用于实际应用。在这里,我们提出并实现了几个代表性的超紧凑先进的无源硅光子器件与体面的性能,通过引入亚波长光栅(SWG)结构,我们的高效逆向设计方法开发。这些器件的设计是通过优化操纵多模激励和多模干涉在一个区域内定义的SWG结构。这些具有良好的特征尺寸均匀性的SWG结构比以前反向设计的光子器件中使用的那些随机纳米结构更易于制造。我们的逆设计方法的高效率是由于一种新的搜索空间维控制策略和有效的面向问题的电磁场求解器可用于SWG结构。具体地说,我们给出了6通道模(解)复用器、宽带90°混合器和两通道平顶波长解复用器的实现,这些都是以前报道的逆向设计方法难以实现的。这些设备表现出超紧凑的足迹,以及体面的性能相比,由经典理论开发的同行。
2022-12-02 physics.optics
Anisotropic subwavelength grating perturbation enables zero crosstalk in a leaky mode
Texas Tech University(德克萨斯理工大学);Korea Advanced Institute of Science and Technology(韩国科学技术院)
本研究针对泄漏模式串扰强、不利于光子电路高密度集成的问题,利用亚波长光栅超材料的各向异性微扰实现零串扰,实验验证其串扰比传统条形波导低约40 dB,耦合长度延长约100倍,为电磁耦合调控提供了新途径。
2022-10-17 physics.optics
Laguerre-Gauss beam generation in IR and UV by subwavelength surface-relief gratings
光的角动量可以通过与偏振相关的自旋角动量和与波前的螺旋结构相关的轨道角动量的状态来描述。拉盖尔-高斯光束携带轨道角动量,它们的产生可以通过使用称为q板的光学设备来完成。然而,由于液晶的使用,这些组件可能被限制为在特定波长和低功率源中操作。在这里,我们提出的q板的制造和表征没有液晶,使用电子束光刻,原子层沉积和干法刻蚀技术的过程。我们利用形状双折射的现象来产生自旋到轨道的角动量转换。我们证明,这些板可以产生高质量的紫外和红外范围的光束,使他们能够与高功率激光源或激光腔内相互作用。
2017-03-15 physics.optics
Broadband generation of quasi bound-state-in-continuum modes using subwavelength truncated cone resonators
由于亚波长介质谐振器具有高的品质因数(Q-factor),连续介质准束缚态(Q-BIC)引起了人们的极大兴趣。然而,Q-BIC谐振条件对谐振器的几何形状太敏感,并且其在单晶片平台上的实际宽带产生受到限制。在这里,我们提出,采用底角作为结构自由度,截断纳米锥谐振器支持Q-BIC谐振,在>100 nm的宽波长范围内具有>150的高Q因子。我们希望我们的方法将提高利用Q-BIC谐振的各种应用需要宽带光谱调谐。
2023-03-06 physics.optics
Asymmetric high-harmonic generation from subwavelength bianisotropic resonators
Australian National University(澳大利亚国立大学);Paderborn University(帕德博恩大学);Tampere University(坦佩雷大学)
研究单个介电亚波长谐振器作为方向选择性高次谐波源,通过米氏模式激发和杂化控制谐波阶次,其结构不对称导致谐波产生的前后不对称,为高次谐波非对称产生提供平台,拓展强场光物质相互作用控制手段。
2026-07-14 physics.optics
Unidirectional coupling of a quantum emitter to a subwavelength grating waveguide with engineered stationary inflection point
在这项工作中,我们提出了一种波导结构的设计方法,该波导结构允许具有圆偏振跃迁偶极矩的量子源与结构的导模的高效和高度非对称耦合。该方法是基于混合的两个准简并模式的周期性波导与辅助单模波导导致形成的色散与一个固定的拐点,因此,该模式与偶极源的高耦合效率。我们表明,波导内的场偏振的分布是相对均匀的,保持在一个大面积的圆偏振。因此,这导致耦合不对称性和强度对量子发射器的位置的高度容限。我们相信,我们的研究结果将扩展基于平面半导体纳米结构的高效手性纳米光子界面的设计。
2021-08-17 physics.optics
Wave interaction with subwavelength resonators
这篇评论的目的是涵盖最近的发展,在亚波长谐振器的数学分析。使用复杂的数学领域的超材料的报告,它提供了一个数学框架的聚焦,捕获,并引导波在亚波长尺度。在整个审查中,层势技术结合渐近分析,解决具有挑战性的波传播问题,在亚波长尺度的权力证明。
2020-11-06 math.AP physics.optics
Unique optical characteristics of a Fabry-Perot resonator with embedded PT-symmetrical grating
我们探讨了嵌入平价时间(PT)对称光栅的法布里-珀罗谐振腔的光学特性。该PT对称光栅在从一侧照射时是非衍射的(透明的),而在从另一侧照射时衍射(布拉格反射),从而提供单向反射功能。所结合的PT对称光栅形成具有两个嵌入腔的谐振器。我们分析了这些新结构的传输和反射特性,通过传输矩阵的方法。根据谐振器的几何形状,这些腔可以以不同程度的相干性相互作用:完全建设性相互作用、部分建设性相互作用、部分破坏性相互作用,最后它们的相互作用可以是完全破坏性的。一些非常不寻常的(异国情调)非对称吸收和放大行为进行了观察。所提出的结构也表现出不寻常的激光性能。由于PT对称光栅,不存在模式跳变的机会;对于分布反射器之间的任何距离,它可以仅以单个纵向模式发射激光。
2014-05-23 physics.optics
Hyper-gratings: nanophotonics in planar anisotropic metamaterials
我们提出了一种能够在平面非共振结构中的源的远场中产生亚波长焦斑的技术。该方法结合了产生高波矢数模式的衍射光栅和传播这些波并在亚波长焦点处组合它们的均匀各向异性超材料的平板。从某种意义上说,该技术结合了菲涅耳透镜、近场波带片、超透镜和超透镜的优点,同时解决了它们的基本局限性。提出了几种实现所提出的技术为可见光,近红外和中红外频率,并从理论和数值分析了它们的性能。亚衍射片上光子学的发展方法的推广建议。
2008-09-30 physics.optics
Terahertz birefringent gratings for filtering and dispersion compensation
太赫兹波导的最新发展使其成为集成许多有趣功能的优秀平台,这为构建紧凑和鲁棒的太赫兹系统提供了巨大的潜力。在下一代太赫兹波段高速通信链路的背景下,工程太赫兹波的色散和双折射是必不可少的。在这里,我们实验证明了亚波长双折射波导光栅的低损耗环烯烃共聚物利用微加工制造技术的基础上。通过引入沿传输方向的非对称截面和双折射结构调制,实现了用于滤波和色散补偿的双折射太赫兹光栅。由于亚波长光纤中的强折射率调制,对于x偏振(y偏振),在0.15THz处实现了-188(-88)ps/mm/THz的高负群速度色散,即,7.5与迄今为止报道的最新技术水平相比,这种高负色散在43 mm光栅长度中实现,该长度小于迄今为止报道的长度的一半(例如,100 mm)。此外,亚波长光纤光栅过滤两个正交的偏振态,并表现出传输下降与8.5-dB和7.5-dB的消光比x和y偏振,分别。我们的实验证明了使用聚合物基太赫兹光栅作为太赫兹通信中的色散补偿器和转向偏振太赫兹辐射的偏振敏感太赫兹系统的可行性。
2021-08-25 physics.optics
Multiple scattering enabled superdirectivity from a subwavelength ensemble of resonators
在亚波长尺度上布置的谐振器的集合通常被认为是体有效介质,称为超材料,并且可以提供不寻常的宏观特性。在这里,我们采取不同的方法,并限制自己的研究只有少数这样的基本组成部分,并证明它仍然提供了不寻常的机会。通常情况下,由于多重散射和共振提供的相移,我们观察到的场在尺度上的变化完全独立于自由空间中的波长。通过巧妙地调谐谐振频率,我们可以随意设计这些谐振器中的复杂电流分布。这样,我们设计了一个超定向天线,{ \it ie.}一个比它的大小更有方向性的天线将预示着。这种方法在微波的背景下进行了数值和实验验证,但这适用于存在亚波长谐振器的任何波场。
2019-06-28 physics.optics
Integrated optics Bragg grating ring resonators with Q-factor on gigascale
在本文中,我们提出了一种新的光学环形谐振腔具有非常高的Q-因子,作为一个基本元件,在广泛的物理和工程应用。我们从理论上证明,在大尺寸的传统环形谐振器,Q值高于109是可实现的,通过利用带边谐振波导长周期布拉格光栅闭环,通过总线波导激发。由布拉格光栅引入的色散导致带边谐振线宽的减小,其与光栅的周期数的平方成反比,从而允许增强总体Q因子。数值结果表明,在Q因子的实质性改善,给出了数量级高于传统的大尺寸环形谐振器。
2013-07-15 physics.optics
Enhanced absorption per unit mass for infrared arrays using subwavelength metal-dielectric structures
红外阵列的吸收质量比增强到约1.33至7.33倍,大于先前报道的结构,通过合并两个设计特征:第一,在像素周围的空气间隙中的倏逝场的耦合,以有效地创建更大的像素尺寸,以及,第二,使用导模共振(GMR)内的亚波长金属-介电光栅。Ti-Si_3 N_4双层光栅通过薄Ti膜对自由载流子的吸收和厚Si_3 N_4膜对振动声子的吸收的综合作用实现了宽带长波红外(LWIR,8 ~ 12 μ m)吸收。在存在GMR的情况下,即使使用低填充因子的亚波长光栅单元,这种宽带吸收也可以极大地增强。此外,可以修改单元的间隔和设计以形成像素阵列结构,该像素阵列结构经由倏逝场耦合来耦合落入气隙中的光。使用时域有限差分(FDTD)技术进行计算。观察到优化阵列的优异宽带吸收,在整个长波红外线上产生90%的最大吸收,并且每像素的每单位质量平均吸收(吸收/质量)为3.45 $\times$ 10^{13} kg^{-1}。
2020-09-14 physics.optics
Universal coupler for bulk whispering gallery mode resonators based on silicon subwavelength grating waveguides
光学微谐振器在需要精细光谱滤波或谐振光再循环的光子电路中至关重要。关键性能指标随着所有应用中谐振品质因数(Q)的增加而提高。平面硅微谐振器的低品质因数(通常为Q~10^4-10^5)常常阻碍硅光子电路的性能。另一方面,体回音壁模式谐振器提供了具有有趣的光学特性和异常高的谐振品质因数Q> 10 ^7的广泛范围的材料。然而,体谐振器和平面Si光子波导之间的有效耦合被认为是具有挑战性的,如果不是不可能的话,由于尺寸和折射率的显著大的失配。在这里,我们展示了一种有效的方法来耦合体谐振器和硅波导的基础上亚波长超材料工程的硅。基于这种方法,我们实验证明了220 nm厚的Si波导与直径在0.3-3.5 mm范围内的二氧化硅、碳酸锂和氟化钙制成的体微谐振器之间的耦合,实现了75-99%的高耦合效率和10^6-10^7的优异Q值。这些结果为体谐振器和硅光子电路的异质集成开辟了一条新的途径,在传感,微波光子学和量子光子学等领域具有巨大的应用潜力。
2021-05-10 physics.optics
Exploiting spatiotemporal degrees of freedom for far field subwavelength focusing using time reversal in fractals
具有在亚波长尺度上变化的高局域态密度的材料理论上允许将波聚焦到比自由空间波长小得多的焦点上。要做到这一点,通常会考虑使用超材料--表现出自然界所没有的特性的人造复合介质。然而,由于它们的谐振性质,这种方法限于窄带宽。在这里,我们证明,它是可能的,使用分形谐振器旁边的时间反转聚焦微波到$λ/15$亚波长焦点从远场,在非常宽的带宽。我们首先数值证明,这种方法可以实现使用多通道时间反转镜,利用分形谐振器提供的所有自由度。然后,我们通过实验证明,这种方法可以大大简化耦合分形谐振器到一个复杂的介质,这里是一个腔,有效地将其空间自由度转换为时间的。这允许使用单通道时间反转来实现微波的深亚波长聚焦。该方法可推广到其它复杂介质与分形谐振器耦合的系统。
2016-03-05 physics.optics
Asymptotic analysis of subwavelength halide perovskite resonators
卤化物钙钛矿材料在光电子学和光电子学领域有着广泛的应用前景。在本文中,我们使用积分方法来量化的卤化物钙钛矿纳米粒子的共振特性。我们证明了,对于任意小的粒子,亚波长共振频率可以用与其形状相关的牛顿位势的本征值来表示。我们还表征了两个卤化物钙钛矿颗粒的二聚体的杂化亚波长共振频率。最后,我们研究了球形谐振器的具体情况,并证明了我们的新结果与以前的工作是一致的。
2022-02-15 math.AP physics.optics
Generation of Subwavelength Plasmonic Nanovortices via Helically Corrugated Metallic Nanowires
我们表明,等离子体激元螺旋光栅由金属纳米线压印与螺旋槽或脊可以有效地用来产生等离子体激元涡旋的半径远小于工作波长。在我们提出的方法中,这些螺旋表面光栅的设计,使等离子体模式与不同的方位角量子数(拓扑电荷)的相位匹配,从而允许一个产生光学等离子体涡旋与任意拓扑电荷。设计等离子体螺旋光栅,有利于有效地产生等离子体涡流的一般原则推导和其适用性的等离子体涡流与零角动量到任意角动量的等离子体涡流的转换示出在几个特定的情况下。我们的分析,基于螺旋等离子体光栅中传播的电磁场的精确解和耦合模理论,表明即使在存在金属损耗的情况下,拓扑电荷m=0的基模也可以转换为拓扑电荷m=1和m=2的等离子体涡旋模,转换效率高达60%。在这项研究中引入的等离子体纳米涡旋为轨道角动量在宇宙中的令人兴奋的应用开辟了新的途径。
2015-07-21 physics.optics
Numerical Investigation of Vertical Cavity Lasers with Subwavelength Gratings Using the Fourier Modal Method
我们展示了傅里叶模态方法(FMM)的强度,用于数值研究包括亚波长光栅在内的垂直腔的光学特性。三种不同的技术确定谐振腔模式的谐振频率和Q因子进行了比较。在此基础上,选择了法布里-珀罗方法,因为它的数值效率。在确定的谐振频率和Q-因子的计算不确定性的调查,表明在Q-因子计算的不确定性可以是几个数量级大于谐振频率计算。此外,减少3D模拟低维模拟的方法,建议,并示出,使近似和快速模拟某些设备参数。数值计算的腔色散,这是一个重要的特性,垂直腔,说明。通过采用实现的FMM,它表明,绝热异质结构的设计是有利的突变异质结构相比,最大限度地减少腔散射损耗。
2016-05-04 physics.comp-ph physics.optics
Lasing condition for trapped modes in subwavelength--wired PT--symmetric resonators
在亚波长谐振腔中控制激光模式的能力在现代光电子学中具有关键意义。本文对由两条具有损耗和增益的电介质线包裹石墨烯片形成的PT对称纳米二聚体的光学性质进行了理论研究。我们证明了存在两个非辐射的陷阱模式,通过增加增益损耗参数,它们转变为辐射模式。此外,对于该参数的合适值,这些模式达到激光条件,这一事实使得这些模式实现超高品质因数,当结构被平面波激励时,该超高品质因数表现在结构的响应上。与将捕获模式转换为辐射模式的其他机制不同,我们表明,本文研究的平衡损耗增益结构中增益-损耗参数的变化会导致每条导线上感应偶极矩之间的相位差变化,而没有明显的变化这些偶极矩的模。我们提供了一个近似的方法,再现了严格计算所提供的主要结果。我们的理论研究结果揭示了开发具有增强功能的非常规光学器件和结构的可能性。
2020-12-19 physics.optics
Vertical Injection and Wideband Grating Coupler Based on Asymmetric Grating Trenches
提出并设计了一种基于工程化亚波长结构的SOI完全垂直光纤光栅耦合器。耦合器的高方向性是通过实施阶梯光栅实现非对称衍射和通过施加有效折射率变化与辅助超亚波长光栅。采用二维时域有限差分法(2D FDTD)对该结构进行了数值分析,得到了76%(-1.19 dB)的耦合效率和39 nm的1-dB带宽。
2021-10-26 physics.app-ph physics.optics quant-ph
High-efficiency broad-bandwidth sub-wavelength grating based fibre-chip coupler in SOI
本文对均匀基和非均匀基亚波长光栅耦合器的性能进行了全面的研究。给出了耦合效率和带宽增强这两个性能指标以及权衡。我们还提出,设计参数,以实现高效率和宽带操作的基础上,在光栅中的各种损耗机制的详细研究。在详细分析的基础上,设计了1dB带宽为50 nm时效率高达84%,1dB带宽为44 nm时效率高达98%的亚波长光栅耦合器。
2017-09-17 physics.app-ph physics.optics
Selective excitation of high-order modes in two-dimensional cavity resonator integrated grating filters
本文报道了利用入射光束整形在二维谐振腔集成光栅滤波器(CRIGF)中实现最高至10阶模式的选择性激发,为多波长空间选择性反射器及模式可选激光发射等技术铺平道路。
2024-04-28 physics.optics
Direct observation of the enhanced photonic spin Hall effect in a subwavelength grating supporting surface plasmon resonance
本研究利用光学弱测量在支持表面等离子体共振(SPR)的亚波长镍光栅中直接观测到增强的面内光子自旋霍尔效应(PSHE),实现高纯度自旋分离,为偏振敏感应用提供基础。
2024-12-02 physics.app-ph physics.optics
O-Band Subwavelength Grating Filters in a Monolithic Photonics Technology
针对亚波长光栅滤波器因特征尺寸小难工业化的问题,采用格罗方德单片光子技术制备O波段SWG滤波器,实现低损耗、高消光比等优异性能,验证了其工业可制造性。
2020-04-30 physics.app-ph 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
Scattering Symmetries in Diffraction Gratings
École Polytechnique Fédérale de Lausanne(洛桑联邦理工学院)
本文研究了支持多衍射阶的衍射光栅的散射对称性,通过构建全局散射矩阵和空间对称操作的矩阵表示,推导出约束子散射矩阵的不变条件,用于计算由对称性和互易性约束的光栅散射系数。
2026-05-13 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