Ultra-Broadband Dispersion-Manipulated Dielectric Metalenses by Nonlinear Dispersive Phase Compensation
色散将复光分解成不同空间位置处的单色分量，其需要在成像中被消除但在光谱检测中被利用。超颖表面提供了一种独特的路径，仅通过调整结构参数来调制色散，而不改变折射元件所需的材料。然而，常见的线性相位补偿不符合超宽带或多频带成像所期望的在较宽波长带中的元单元限制色散调制的色散特性。在这里，我们提出了一种非线性色散相位补偿方法来设计偏振不敏感的消色差超透镜从400 nm到1000 nm的单层高纵横比纳米结构。该波段与典型CMOS传感器的响应光谱相匹配，适用于可见光和近红外成像应用，无需额外更换镜头。此外，该方法在实现任意色散调制的能力被证明为应用程序，如色谱成像和光谱检测。
2021-12-28 physics.app-ph physics.optics
Universal behavior of dispersive Dirac cone in gradient-index plasmonic metamaterials
我们证明了解析和数值模拟的色散狄拉克锥模拟的ε近零（ENZ）的行为是一个家庭内的等离子体激元晶体的二维（2D）金属的普遍属性。我们的出发点是一个周期性阵列的二维金属片嵌入在一个不均匀和各向异性的介电主机，允许传播的横磁（TM）极化波。通过调用一个系统的分歧参数任意介电配置文件在一个空间维度上，我们展示了如何TM布洛赫波经历一个有效的介电函数，平均出微观细节的主机介质。当金属片的电导率和阵列的周期满足ENZ行为的临界条件时，相应的有效色散关系简化为狄拉克锥。我们的分析结果与数值模拟非常吻合。
2018-01-12 physics.optics
Time-domain topology optimization of power dissipation in dispersive dielectric and plasmonic nanostructures
提出基于密度的时域拓扑优化方案，利用CCPR模型和伴随场方法优化有损色散纳米结构的功率耗散，并在金硅球形颗粒上验证了可见-紫外波段吸收增强。
2024-07-08 physics.comp-ph physics.optics
2D wavelength-polarization dispersive microspectroscope based on a hybrid plasmonic helical nanostructure
微型光谱仪具有良好的便携性和集成性，有望为日常生活提供快速的检测工具，为研究人员提供革命性的技术手段。由于微型光谱仪的占地面积非常有限，很难像传统光谱仪那样通过在光路中放置起偏器来分析偏振特性。在这里，我们展示了一种新的二维波长偏振色散显微光谱的基础上的碳纳米线圈与等离子体金纳米粒子（Au/CNC）作为色散组件。通过显微光谱和傅立叶空间显微镜的研究，揭示了Au/CNC的独特的二维色散特性。沿着线圈的轴，Au/CNC将光作为波长分散到不同衍射级的波段，就像光栅一样。在相当大的可见-近红外波长范围内，可以从信号线的位置获得入射光的波长，并具有可接受的分辨率。在垂直于线圈轴的方向上，入射光被分散为具有亮区和暗区的偏振。我们可以区分左右圆偏振光，也可以得到线偏振光的偏振方向。基于这种效应，可以建立一个很好的二维波长偏振显微光谱仪。它不仅可以用微小的色散分量实现波长分析，而且可以同时了解入射光的偏振特性。此外，这个强大的工具可以通过与其他系统集成来进一步发展新的革命性技术。
2021-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strong Spatial Dispersion in Time-Modulated Dielectric Media
提出了时间调制介质的有效介质描述。通过在一个调制周期上取平均场，导出它们之间的关系，从而定义不同的本构参数。在最一般的情况下，它被发现，有效的材料是通过一个空间和时间色散的横向介电函数和一个恒定的纵向介电函数。还发现，与其波数依赖性（空间色散）相比，前者的频率依赖性较弱。这种空间色散的不同的物理后果进行了讨论，特别强调在弱色散近似，限制中，它被发现的有效材料的行为作为一个共振和各向同性磁介质没有额外的纵向模式，因为它是常见的空间色散材料。因此，时间相关介质开辟了一种设计动态可调超材料的替代方法。
2020-11-09 physics.class-ph physics.optics
Fundamental guided electromagnetic dispersion characteristics in lossless dispersive metamaterial clad circular air hole waveguides
研究了无损色散异向介质包层圆形空气孔波导的基本导频电磁色散特性。发现存在两种工作导模：分别支持快波和慢波的圆波导和表面等离子体激元模式。混合模式分类也作出了经验的方式，使导模可以被分类到TM类或TE类模式在其独特的色散特性。不寻常的色散特性，包括多值传播常数在一个单一的频率，后向波，和亚波长的引导传播，观察和讨论有关的空气孔半径和介电常数和磁常数的超材料包层。还包括与其他电介质，等离子体激元和超材料波导的非凡的色散特性进行比较的讨论。
2009-02-21 physics.optics
Electromagnetic energy within coated spheres containing dispersive metamaterials
推导了平面时谐电磁波照射磁介质涂层球体内时均电磁能的精确表达式。球壳和球芯都被认为是色散和有损耗的，具有各向同性开口环谐振器超材料的现实色散关系。我们分别得到了核和壳层中储存的电磁能的解析表达式，并计算了它们对总平均能量密度的贡献。存储的电磁能量计算两种情况下，涉及超材料涂层球：电介质壳和色散超材料的核心，反之亦然。还得到了存储能量与光吸收效率之间的显式关系。我们表明，存储的电磁能量是一个可观察到的场干扰负责Fano效应。这一结果，以及Fano效应更可能发生在具有负折射的超材料中的事实，表明我们的研究结果可能会在应用中进行探索。
2018-09-16 physics.optics
Polarization--universal rejection filtering by ambichiral structures made of indefinite dielectric--magnetic materials
一种包括各向异性介电材料片的双手性结构在其基本布拉格状态中抑制一种圆偏振（CP）状态的垂直入射平面波，但不抑制另一种CP状态的垂直入射平面波。然而，如果相同的结构是由介电常数和磁导率不确定的二阶介电常数和磁导率的介电磁性材料制成的，它可以起到极化通用抑制滤波器的作用，因为在每个片中的电磁场相量的四个平面波分量中的两个是正相速度型的，两个是负相速度型的。
2008-01-26 physics.optics
Polarization of Charged Spherical Dielectric Core-Shell
两个点电荷被放置在嵌入在介电环境中的球形介电核壳中，其中一个电荷位于核中，另一个位于壳中。核、壳和环境的特征在于不同的介电常数。通过经典方法得到了体系的静电能和核-壳和壳-环境界面处的极化电荷密度的解析解。
2022-08-19 physics.class-ph physics.optics
Temporal Interface in Dispersive Hyperbolic Media
本文研究单色平面波在介质快速变为金属-介电双层堆叠形成的双曲色散介质时的时间界面效应，发现原始频率转换为三对频率并产生三组前向与后向波，通过解析与数值模拟给出了波幅和 Poynting 矢量。
2025-02-12 physics.app-ph physics.optics
Confocal polarization tomography of dielectric nanocavities
本文利用偏振断层扫描表征介电纳米腔的模态特性，发现特定偏振可将Fano线形转为洛伦兹峰并抑制背景，从而识别新共振，且对称性禁戒偏振下模态特征仍可见。
2024-12-17 physics.optics
Broadband highly-efficient dielectric metadevices for polarization control
基于具有电和磁Mie型共振的介电纳米结构表面的元器件已经导致迄今为止功能性平面光学器件的最佳效率，只有一个缺点：窄的操作带宽。在这里，我们实验证明宽带透明的全介质超颖表面高效的偏振操纵。我们利用广义惠更斯原理，叠加的散射贡献从几个电和磁多极模式的组成元原子，实现相消干涉在反射在一个大的光谱带宽。通过采用这种新的概念，我们展示了无反射（约90%的透射率）的半波片，四分之一波片，矢量光束q板，可以在多个电信频段与约99%的偏振转换效率。
2016-03-23 physics.optics
Role of the normal polarization in the far-field subwavelength imaging by a dielectric microsphere or microcylinder
本文讨论了介质微球或微柱在远场亚波长成像中法向偏振的作用，并提出了解释这一实验事实的假设。这些假设之一是证实了精确的数值模拟。这种放大超透镜操作的机制是基于在弯曲的电介质界面处由正常极化的偶极子激发爬波。爬波组在它们从表面射出之后产生成像光束，该成像光束可以模仿贝塞尔光束或马蒂厄光束，这取决于微粒半径。这种机制对应于非对称相干照明。
2020-04-07 physics.optics
All-dielectric metasurface polarization scrambler for imaging applications
本文提出一种基于全介质超表面的偏振扰乱器，利用各向异性散射体产生多种偏振态，大幅降低积分偏振度并实现空间去偏振，同时易于集成且对图像质量影响更小。
2025-09-19 physics.optics
Polarization-Independent and High-Efficiency Dielectric Metasurfaces Spanning 600-800 nm Wavelengths
人工超颖表面能够以高空间分辨率完全操纵光的相位、振幅和偏振。基于高折射率和低损耗的超颖表面的新兴设计使得具有高透射率的新型超颖表面得以实现，但这些器件通常工作在有限的带宽内，并且对入射偏振敏感。在这里，我们首次通过实验报告了跨越约200 nm可见波长的偏振无关且高效的介电超颖表面，这对于在宽光谱范围内工作的新型平板光学器件非常重要。由多重对称纳米晶硅纳米柱组成的梯度超表面在670 nm处的衍射效率高达93%，在600 ~ 800 nm波长处的衍射效率超过75%。这些介电超颖表面具有很大的潜力，以取代棱镜，透镜和其他传统的光学元件。
2015-09-30 physics.optics
Spontaneous down conversion in metal-dielectric interface - a possible source of polarization-entangled photons
研究了激光斜入射时金属-介质界面的自发下转换现象。在这种情况下，如果使用对应于用于产生的等离子体的Kretschmann配置的激发角，则可以以高效率产生偏振纠缠表面等离子体激元对。如果使用适当的纳米结构的金属膜，允许直接激发表面等离子体激元并满足它们与所产生的表面等离子体激元的相位匹配条件，则可以进一步提高效率。
2014-06-09 physics.optics quant-ph
Nanoscale polarization manipulation and encryption based on dielectric metasurfaces
操纵光的偏振对于从超分辨率、光学捕获到粒子加速的各种应用都是非常需要的。超颖表面设计中的巨大自由度激发了在可重构和紧凑的光学系统中实现偏振控制。然而，大多数基于超颖表面提出的策略已经被证明只有一个空间均匀的偏振产生，而较少的注意力被投入到空间变化的非均匀矢量光束。在这里，我们展示了一种新的方法，用于产生任意的径向和方位角的偏振光束的高效率高达80%，通过利用透射型介电超颖表面。偏振转换元表面是实现偏振加密的合适候选者，我们通过将隐藏图像编码到空间偏振分布中来证明这一点。此外，我们表明，图像模式可以通过适当的偏振选择的透射光进行修改。这种方法可以为诸如成像、加密和防伪的各种应用提供实用技术。
2019-03-25 physics.optics
All-dielectric meta-waveguides for flexible polarization control of guided light
本研究理论与实验发现了沿全介质超构表面及亚波长圆柱链传播的导波具有宽带TE-TM偏振简并现象，利用该近场偏振自由度实现了导波的四分之一波延迟偏振转换器，为平面光学应用铺平道路。
2023-05-17 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Controlling high-Q trapped modes in polarization-insensitive all-dielectric metasurfaces
我们揭示了在偏振不敏感的全介质超颖表面，其单位超细胞是由特别安排四个圆柱形的电介质粒子的陷阱（暗）模式激发的特点。利用群论描述，我们详细讨论了超原胞中粒子的不同取向对俘获模特性的影响。数值模拟和实验研究证实了理论预测。由于超颖表面是由简单的电介质颗粒实现的，而不使用任何金属成分，因此它们可以可行地扩展到微米和纳米尺寸的结构，并且它们可以用于平面光学平台，用于实现多个热点光定位、光学传感和高效光捕获的有效光-物质相互作用。
2018-11-28 physics.optics
Efficient polarization insensitive complex wavefront control using Huygens' metasurfaces based on dielectric resonant meta-atoms
亚波长薄超颖表面在控制光学波前方面显示出了巨大的潜力，从而为高效平面光学的发展开辟了新的途径。特别是惠更斯基于全介电共振超原子的超表面，由于其偏振不敏感性和高透射效率，已经显示出巨大的实际应用潜力。在这里，我们实验证明了偏振不敏感的全息惠更斯超表面的基础上，能够在电信波长的复杂波前控制的介电共振元原子。我们的超颖表面在远场产生全息图像，具有82%的透射效率和40%的成像效率。这种有效的复杂波前控制表明，惠更斯基于共振介电元原子的超颖表面是超颖表面在波前设计相关技术中的实际应用的一大步，包括计算机生成的全息图，超薄光学，安全和数据存储设备。
2016-02-02 physics.optics
Dielectric metasurface for independent complex-amplitude control of arbitrary two orthogonal states of polarization
超颖表面是一种可以在亚波长尺度上操纵光的振幅、相位和偏振（APP）的平面结构。尽管已经基于超颖表面提出了各种功能，但是最通用的光学控制，即，任意两个正交偏振态的独立复振幅（振幅和相位）控制尚未实现。这种级别的光学控制不仅可以覆盖以前实现的各种功能，而且还可以实现以前不可行的新功能。在这里，我们提出了一个单层介电超颖表面来实现这一目标，并通过实验证明了几个先进的功能，如两个独立的全色印刷图像下任意椭圆正交偏振和双套印刷全息集成。我们的工作开辟了先进的图像显示，信息编码和偏振光学的广泛应用的方式。
2021-05-28 physics.optics
Full Stokes imaging polarimetry using dielectric metasurfaces
偏振是光的一种自由度，它携带着重要的信息，而这些信息通常在强度和光谱含量上是不存在的。成像偏振测量是在扩展场景上确定光的部分或全部偏振状态的过程。它在从遥感到生物学的各个领域都有应用。在用于成像偏振测量的不同设备中，焦平面偏振相机（DoFP-PC）的划分更紧凑、更简单并且更便宜。通常，DoFP-PC基于焦平面中的偏振滤波器阵列。在这里，我们展示了一种新的原理和设计的DoFP-PC的基础上，电介质超颖表面的能力，以控制偏振和相位。代替偏振滤波，该方法是基于在三个不同的偏振基础上分裂和聚焦光。因此，它能够实现偏振态的全斯托克斯表征，并克服了基于偏振滤波器的DoFP-PC的50%理论效率极限。
2018-03-09 physics.optics
Dynamics of Morphology-Dependent Resonances by Openness in Dielectric Disk for TE polarization
我们研究了TE极化介质微盘中由开放性引起的形态相关共振的动力学。第一次，我们报告说，即使相应的台球是可积的动力学表现出避免内部和外部共振之间的共振交叉。由于避免，内部和外部共振可以交换，并且内部共振的$Q$因子受到强烈影响。我们分析了各种现象引起的动力学，包括避免交叉。
2011-02-23 nlin.SI physics.optics quant-ph
Dielectric Metasurfaces for Complete Control of Phase and Polarization with Subwavelength Spatial Resolution and High Transmission
超表面是平面结构，其局部地修改反射或透射中的光的偏振、相位和振幅，从而使得能够实现具有由设计控制的功能的光刻图案化的平坦光学部件。透射超颖表面特别重要，因为实际上使用的大多数光学系统都是在透射中操作的。已经实现了几种类型的透射超颖表面，但是透射效率低或者对偏振和相位的控制有限。在这里，我们展示了一个基于高对比度介电椭圆纳米柱的超颖表面平台，该平台提供了对偏振和相位的完全控制，具有亚波长空间分辨率和实验测量的效率范围从72%到97%，具体取决于确切的设计。这样的完全控制使得能够使用相同的超材料平台实现大多数自由空间透射光学元件，诸如透镜、相位板、波片、偏振器、分束器以及偏振可切换相位全息图和任意矢量光束发生器。
2015-09-04 physics.optics
Polarization properties and dispersion relations for spiral resonances of a dielectric rod
基于圆柱形和变形圆柱形的介质微腔已被用作微激光器的谐振腔。这样的系统支持沿着圆柱轴具有有限动量的螺旋共振。对于这样的模式的边界条件不分离和简单的TM和TE偏振态不存在。我们制定了一个理论的色散关系和偏振特性的这种共振的任意横截面的无限介质棒，然后解决这些数量的情况下，一个圆形的横截面（圆柱体）。使用程函（Einstein-Brillouin-Keller）方法获得了有用的解析公式，这些公式被证明是波动方程精确结果的良好近似。主要的发现是，发射到远场的辐射的偏振是线性的，直到偏振临界角（PCA），在该PCA处，它变成椭圆形。PCA总是位于介质的布鲁斯特角和全内反射角之间，如基于螺旋射线的琼斯矩阵的分析所示。
2005-02-10 physics.class-ph physics.optics
Tunable Polarization-Multiplexed Achromatic Dielectric Metalens
可调超颖表面为需要主动波前成形的光学部件提供了紧凑且有效的策略。变焦距超透镜是最重要的应用之一。然而，现有的可调谐超透镜很少用于宽带波长，由于色差限制了它们在宽带成像和彩色显示中的应用。在此，我们展示了一个电可调偏振复用变焦消色差电介质超透镜集成与扭曲液晶（TNLC）在可见光区。通过粒子群优化算法定制两个正交偏振信道下不同波长处的相位分布，并与元单元数据库进行优化匹配，实现包括消色差性能在内的偏振复用色散控制。结合TNLC的宽带线偏振转换能力，通过施加不同的电压实现了变焦消色差超透镜的可调谐性。此外，电可调定制的色散操纵超透镜和可切换的颜色元全息图进行了演示。这些设备将加速超表面在宽带变焦成像、AR/VR显示和光谱检测中的应用。
2022-09-01 physics.optics
Polarization-based branch selection of bound states in the continuum in dielectric waveguide modes anti-crossed by a metal grating
我们研究了在一个平面介质波导结构中的连续束缚态（BIC），该结构由一个金光栅和一个金属背层组成。在这种结构中，由两个波导模的辐射之间的相消干涉引起的Friedrich-Wintgen（FW）BIC出现在色散曲线的反交叉点附近。在这项研究中，它揭示了BIC出现的分支的变化，根据入射辐射的偏振。基于时间耦合模理论，证明了BIC分支由两个波导模之间的耦合系数与外部辐射的乘积的符号决定，这与FW理论是一致的。的耦合系数的符号估计的数值获得的电场的波导模式分解，并确认根据极化而变化。
2019-07-23 physics.optics
Wakefield excitation by a short laser pulse in ion dielectrics
本文研究了离子阱中激光脉冲激发切伦科夫电磁辐射的过程。本文测定了各向同性离子介质中的非线性电极化的强度，并由此测定了由激光脉冲的有质动力引起的极化电荷和极化电流。在红外和微波频率范围内的激发尾波场的频谱。研究了离子介质波导尾波场的时空结构。结果表明，激发场由一个极化电场和一组离子介质波导本征电磁波组成。
2020-02-21 physics.acc-ph physics.optics
Chiral Optical Tamm States at the Interface between a Cholesteric and an All-Dielectric Polarization-Preserving Anisotropic Mirror
手征光学Tamm态是光在保偏各向异性镜和光学手征介质（如胆甾相液晶）之间的界面处的一种新的局域态。在这项研究中，无金属保偏镜用于有效的谐振控制。强调了全介质结构在获得高Q值方面的优势。光在界面附近局部化，并且场随着离界面的距离呈指数衰减。场到手性介质中的穿透在对应于光子带隙的波长处并且接近螺旋的节距处几乎被阻挡。保偏镜还具有另一个光子带隙。我们的分析与精确计算非常吻合，可实现激光和传感应用的智能设计。
2018-08-19 physics.optics
Frequency-tunable circular polarization beam splitter using a graphene-dielectric sub-wavelength film
本文提出一种石墨烯/介质堆叠的亚波长结构，利用ENZ特性与石墨烯高霍尔电导率实现宽频、大角度下对两种圆偏振波的选择性透过与阻挡，并可通过磁场和化学势调谐。
2014-05-13 physics.optics
Spatially multiplexed dielectric tensor tomography
介电张量层析成像（DTT）能够重建三维（3D）介电张量，这提供了3D光学各向异性的物理测量。在这里，我们提出了一种具有成本效益和鲁棒性的方法，使用多路复用方法进行DTT测量。在离轴干涉仪中利用两束不同角度的正交偏振参考光，用一台摄像机重叠记录两幅偏振敏感干涉图。然后，在傅里叶域中分离两个复用干涉图，从而能够重建偏振敏感场。最后，通过测量不同照明角度下的偏振敏感场，重建了三维介电张量断层图像。通过重构具有径向和双极取向构型的各种液晶颗粒的3D介电张量，实验证明了所提出的方法。
2022-09-03 physics.optics
Polarization-controlled selective excitation of Mie resonances of dielectric nanoparticle on a coated substrate
具有低材料损耗的高折射率球形纳米颗粒支持尖锐的高Q电和磁共振，并表现出许多有趣的光学现象。制造技术的发展使人们能够进一步研究它们的特性并研究相关的光学效应。在沉积到基底上之后，由于相互作用，颗粒的光学性质发生显著变化。在这里，我们考虑在介电单层衬底上的硅球形纳米颗粒。在光的垂直入射下，层厚度控制纳米颗粒的电和磁多极对随后的光学响应的贡献。我们表明，改变入射光的偏振在一个特定的激发角和层厚度导致多极之间的切换。我们进一步观察到一个相关的偏振驱动的控制方向的散射辐射。
2020-11-12 physics.optics
Merging high localization and TE-TM polarization degeneracy of guided waves in dielectric metasurfaces
针对光学系统小型化导致电磁波高局域化却破坏TE-TM偏振简并的问题，本研究发现介电超表面上高局域化导波的近场偏振自由度，提出并实验验证了可实现所需波长下TE-TM偏振简并的超表面设计，为平面偏振器件提供新平台。
2024-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Robust enhancement of high-harmonic generation from all-dielectric metasurfaces enabled by polarization-insensitive bound states in the continuum
新兴的全电介质平台表现出高质量（$Q$）共振，其由驱动高效非线性光学过程的连续体（BIC）中的束缚态物理所支配。在这里，我们展示了强大的增强三次谐波（THG）和五次谐波产生（FHG）从由四个硅纳米盘组成的全介电超颖表面。通过对称性破缺，真正的BIC转变为具有紧密场约束的高$Q$准BIC共振，以使用1 GW/cm $^{2}$的中等泵浦强度来实现$3.9\times10^{-4}$ W $^{-2}$的创纪录的高THG效率和$4.8\times10^{-10}$ W $^{-4}$的FHG效率。此外，准BIC和共振增强谐波表现出偏振不敏感的特性，由于特殊的$C_{4}$排列的元原子。我们的研究结果为智能设计高效、鲁棒的非线性纳米光子器件提供了思路。
2022-03-27 physics.optics
Macroscopic optical response and photonic bands
我们开发了一种形式主义的复合系统的宏观介电响应的计算周期性嵌入在另一种材料的矩阵，其中每一个的特征在于由一个定义良好的介电函数的一种材料的颗粒。这些介电函数的性质是任意的，并且可以对应于介电或导电、透明或不透明、吸收和色散材料。粒子的几何形状和复合材料的布拉维晶格也是任意的。我们的形式主义超越了longwavelenght近似，因为它完全包含延迟效应。我们通过研究电磁波在二维光子晶体中的传播来验证我们的理论。我们的宏观理论产生了一个空间色散的宏观响应，它允许计算的完整的光子能带结构的系统，以及其正常模式的表征，代入宏观场方程。我们约占通过当地的磁导率的空间色散，我们分析所产生的色散关系，获得一个区域的左手性。
2012-12-21 physics.optics
Design of polarization-insensitive superconducting single photon detectors with high-index dielectrics
本文研究了对入射光偏振不敏感的超导纳米线单光子探测器的设计。通过使用高折射率介质，纳米线和周围介质之间的折射率失配减小。这增强了具有垂直于纳米线段的电场矢量的光的吸收，这在这种检测器中通常是受阻的。基于这一原理，并专注于NbTiN纳米线器件，我们提出了几种易于实现的腔结构，同时允许高吸收效率（超过90%）和偏振不敏感性。基于超窄纳米线的设计，其中偏振灵敏度更显着，也被提出。最后，我们简要讨论了这种方法的具体优势的情况下，硅或硅钼纳米线。
2016-07-05 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Polarization tunable all-dielectric color filter based on cross-shaped Si nanoantennas
彩色滤光片在纳米光谱学和CCD成像领域有着重要的应用。金属纳米结构提供了一种有效的方法来设计和工程彩色滤光片。这些纳米结构能够将白光分解成基本颜色，并使滤色器具有高分辨率，但由于金属的高损耗，特别是在可见光波长下，它们的效率可能受到限制。在这项工作中，我们展示了硅纳米天线为基础的全介质滤色器，这是敏感的入射波偏振，因此，可调的偏振角变化的援助。两种不同的信息可以在单个物理纳米结构中以两种不同的偏振状态编码。基于纳米天线的像素是高效的，并且由于在光频率下的电介质中的低损耗而可以提供高质量的颜色。我们的实验表明，各种颜色可以通过改变非对称的十字形纳米天线的物理尺寸来实现。由于硅纳米天线中存在高质量的谐振，所提出的器件覆盖了CIE-1931色度图上的扩展色域。当在透射以及反射模式下操作该滤色器器件时，该器件显示出显著的颜色可调谐性。
2017-03-02 physics.optics
Rigorous theory of thin-vapor-layer linear optical properties: The case of quenching of atomic polarization upon collisions of atoms with dielectric walls
封闭在亚微米光谱池中的热碱金属蒸气为纳米尺度下的原子-壁和原子-光相互作用的基础研究提供了理想的系统。在这里，我们提出了一种新的方法来计算薄蒸汽层的本征模超出了光密度的一阶微扰理论的限制的情况下，淬火的原子极化原子与电介质壁碰撞。我们发现，高阶光密度校正导致显着的密度依赖性的蓝移和变形的谱线形状的反射，透射和吸收。我们还证明了薄蒸汽层的本征模可以独立地计算光学边界条件的选择。这大大扩展了适用性的构建理论的微型原子传感器的发展。
2022-01-06 physics.optics
Multiwavelength polarization insensitive lenses based on dielectric metasurfaces with meta-molecules
超表面是由亚波长散射体（或超原子）阵列组成的纳米结构器件，其操纵光的波前、偏振或强度。像其他衍射光学器件一样，超表面遭受限制其带宽的显著色差。在这里，我们提出了一种方法，用于设计多波长超颖表面使用多个元原子，或元分子的单位细胞。透射透镜的效率高达72%，数值孔径高达0.46，同时工作在915 nm和1550 nm的演示。通过适当的缩放，这些设备可以用于需要在不同的已知波长下操作的应用中，例如各种荧光显微镜技术。
2016-01-22 physics.optics
Direct characterisation of tuneable few-femtosecond dispersive-wave pulses in the deep UV
充气空芯介质波导中的色散波发射（DWE）是一种很有前途的可调谐相干宽带辐射源，但迄今为止，利用这种技术产生的飞秒脉冲还没有得到证实。利用真空频率分辨光学门控技术，通过DWE产生了3fs深紫外光脉冲。通过数值模拟，我们发现在波导中使用压力梯度对于产生短脉冲至关重要。
2019-03-04 physics.optics
Complex-birefringent dielectric metasurfaces for arbitrary polarization-pair transformations
在两个线性偏振之间引入相位差的双折射材料或纳米结构支撑用于光的偏振控制的波片的操作。在这里，我们开发的超颖表面实现了一个独特的类复杂的双折射波片，它结合了偏振变换与一个明智的定制偏振相关的相位延迟和振幅过滤通过衍射。我们证明，损失的存在下，使映射从任何选择的一般非正交的偏振对任何其他对在输出端。我们建立了一个最佳的理论设计框架的基础上成对的纳米谐振器结构和实验证明独特的属性的超颖表面放大的小偏振差异和偏振耦合与非常规的相位控制。此外，我们还发现这些超颖表面可以实现双光子偏振编码量子态的任意变换，包括纠缠度的改变。因此，这种平面器件可以促进用于经典和量子应用的新型多功能偏振光学器件。
2020-06-30 physics.optics quant-ph
On the possibility of superluminal energy propagation in a hyperbolic metamaterial of metal-dielectric layers
研究了电磁场能量在由介质层和金属层组成的一维光子晶体有效介质中的传播。当电场平行于介质层和垂直于介质层时，介质的行为分别类似于Drude介质和Lorentz介质。对于任意时变电磁场，导出了该介质中的能量密度公式。我们严格证明了任何服从双曲色散的传播模式的群速度必须慢于真空中的光速，考虑到介电常数张量的频率依赖性。也就是说，它是不可能有超光速传播在这种色散双曲介质组成的实际电介质和金属材料层。数值计算了波包的传播速度。该包速度非常接近具有波包的中心频率和中心波矢量的传播模式的速度。当波包的频率扩展不够窄时，这两个速度之间的差异很小，这是由倏逝模的非穿透效应引起的。这一工作揭示了在由真实材料构成的色散各向异性超材料介质中不可能发生超光速现象。
2017-12-28 physics.class-ph physics.optics
Polarization-controlled dynamically switchable high-harmonic generation from all-dielectric metasurfaces governed by dual bound states in the continuum
定制光学非线性效应（如谐波产生、和频混频等）在最近出现的全介质平台中，对于高效、超快和小型化光子器件的基础科学和工业发展都是重要的。在这项工作中，我们提出了一种新的范例，通过利用偏振控制的双束缚态在连续（BIC）的硅纳米二聚体超颖表面的动态切换高谐波产生。由于BIC共振的高品质因数，从直接过程以及通过简并四波混频的级联过程获得包括三次谐波产生和五次谐波产生的有效谐波信号。此外，可以相对于基本泵激极化以高选择性打开或关闭BIC及其共振增强谐波。与以前的报道相比，我们的工作提供了一个简单而有效的调谐策略，充分利用结构的对称性和偏振自由度，而不是诉诸于额外的外部刺激，这将有很大的优势，智能设计可调谐和可切换的非线性光源芯片级应用。
2022-03-11 physics.optics
Polarization manipulation of giant photonic spin Hall effect using wave-guiding effect
在等离子体激元系统中，增强的光子自旋霍尔效应（PSHE）先前仅对于水平偏振是可能的。利用波导表面等离子体共振（WG-SPR）效应，我们报道了水平和垂直偏振波反射光的巨光子自旋霍尔效应（G-PSHE）。我们研究了具有附加玻璃介质层的Kretschmann结构中偏振控制的G-PSHE。这个额外的电介质层使我们能够实现毫米级（超过2毫米到亚毫米）的G-PSHE。我们利用波导和SPR理论设计了新颖的结构，实现了偏振操纵。使用模拟研究，我们研究了一个额外的薄介电层上G-PSHE的影响。这项研究使基于水平和垂直偏振的量子器件和传感器的潜在应用成为可能，其中光自旋起着关键作用。
2022-05-17 physics.optics
Trichromatic and Tri-polarization-channel Holography with Non-interleaved Dielectric Metasurface
超颖表面具有巨大的潜力，先进的全息显示与非凡的信息容量和像素大小在一个非常平坦的轮廓。双偏振通道编码两个独立的相位分布或空间复用的元全息通过交错的元表面是迷人的流行的解决方案，以投影复用和矢量图像。然而，正交偏振通道的固有限制，它们的串扰由于元原子之间的耦合，和交织引起的效率和重建图像质量的下降设置了很大的障碍，复杂的元全息被广泛采用。在这里，我们报告了一个非交错的二氧化钛超颖表面全息，和三个不同的相位分布编码成三个正交偏振基地几乎为零串扰。因此，相应的三个独立构造的强度分布被分配给三色（RGB）光束，从而在整个可见光范围内产生高质量和高效率的矢量元全息。我们的策略提出了一个非常规的先进的全息方案，通过协同三原色和三偏振通道，简单地实现了一个极简主义的非交错元表面。我们的工作揭示了超表面在海量信息存储、偏振光学、偏振成像、全息数据加密等方面的潜力。
2019-09-22 physics.optics
Spatial-mode-interaction-induced dispersive-waves and their active tuning in microresonators
光脉冲在介质波导和谐振器中的非线性传播为研究各种显著的相互作用提供了实验室。许多由此产生的现象在光学系统中找到应用。一个例子是色散波的产生，切伦科夫辐射的光学模拟。这些波在光谱学和计量学中常规使用的光纤光谱展宽器中具有重要作用。当孤子脉冲由于高阶色散而开始辐射功率时，色散波形成。最近，人们报道了在微腔中通过相位匹配色散波到耗散克尔腔（DKC）孤子来产生色散波。在这里，它示出的微腔内的空间模式的相互作用也可以用来诱导色散波。在DKC孤子产生中，这些相互作用通常是完全避免的。孤子的自频移也被证明诱导色散波频率的微调控制。这种机制和空间模式相互作用提供了一种新的方法来光谱控制这些重要的波。
2016-06-03 physics.optics
Birefringence induced polarization-independent and nearly all-angle transparency through a metallic film
我们提出了一个双折射的路线完美的电磁（EM）波隧道通过金属薄膜，它依赖于均匀的双折射涂层与温和的和积极的参数只有。在这种双折射金属双折射（BMB）结构中，对于两种偏振和几乎所有入射角都实现了EM透明性。传统的电介质-金属-电介质介质中的严格限制，即，在我们的方法中，不需要具有极负介电常数、高磁场和偏振依赖性（仅对于TE波）的介电常数。通过对双折射结构的有效介质理论和电磁场的分析，得到了双折射结构完全透射的判据。在相当大的频率范围内的无损和有损情况下的解决方案。
2011-06-22 physics.optics
Polarization-Tuned Fano Resonances in All-Dielectric Short-Wave Infrared Metasurface
École Polytechnique de Montréal（蒙特利尔理工学院）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼兹晶体生长研究所）
本文提出一种全介质硅集成元表面，通过偏振调控实现短波红外范围的费诺共振控制，用于高灵敏度折射率传感。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
An all-dielectric metasurface polarimeter
光的偏振态是许多成像系统中的关键参数。例如，它可以对机械应力和其他物理特性进行成像，这些都是传统成像所看不到的，而且还可以在量子传感中发挥核心作用。然而，偏振更难以成像，并且偏振测量通常涉及利用测量设备中的移动部件的若干独立测量。具有交错设计的超表面已经表现出对线性或圆/椭圆偏振状态的敏感性。在这里，我们提出了一个全介质元偏振计的任何任意偏振态的直接测量从一个单一的单元设计。通过设计完全不对称的设计，我们获得了一个可以激发纳米谐振器本征模的元表面，从而不仅为任何线性偏振态而且为所有椭圆偏振态（和旋向性）显示独特的衍射图案。独特的衍射图案被量化为斯托克斯参数，分辨率为5 $^{\circ}$，偏振态保真度高达$99\pm1$ %。这为偏振成像和量子态层析成像的应用提供了希望。
2022-03-10 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Magneto-Optical Activity in High Index Dielectric Nanoantennas
从理论上分析了高折射率、无吸收、核-壳结构介电纳米球的磁光活性，即偏振转换能力。我们表明，在类比与他们的等离子体激元对应物，在共振介电粒子的偏振转换与探测系统中的磁光材料的电磁场的量。然而，与等离子体激元纳米颗粒形成强烈对比的是，由于共振介质球中内部场的特殊分布，磁光响应完全由磁（偶极和四极）共振控制，而电共振的影响很小。
2016-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Suppression of polarization decoherence for traveling light pulses via bang-bang dynamical decoupling
在光脉冲通过色散介质的传输中，频率自由度对脉冲的偏振态起着有效的消相干作用。在这里，我们讨论了应用开环动态解耦技术来抑制单向通信信道中的这种极化退相干。我们详细描述了最近应用于飞行量子位的“bang-bang”保护技术的原理的实验证明[Damodarakurup等人，物理修订版信函103，040502]。Bang-bang操作是通过适当定向的波片实现的，并且动态解耦被示出为潜在地有用，以对比作用于在色散介质中传播的偏振量子比特的通用退相干，例如，光纤
2011-01-20 physics.optics quant-ph
