Dynamical tunneling-assisted coupling of high-Q deformed microcavities using a free-space beam
我们研究了变形微腔中高Q共振模在自由空间中的有效激发。利用量子散射理论研究了自由空间的透射特性，发现透射包括（1）非共振背景和（2）共振调制的贡献，分别对应于高Q模的存在和不存在。该理论预测了背景透射谱中高Q模附近的非对称类Fano共振，这与我们最近的实验结果吻合得很好。进一步研究了Kolmogorov-Arnold-Moser环上的动力学隧穿，它在类Fano共振中起着至关重要的作用。这种有效的自由空间耦合在简化实验条件和在高折射率材料微腔中激发高Q模方面具有潜在的优势。
2013-04-15 physics.optics
Radiation hardness of open Fabry-Perot microcavities
本研究测试光纤端面介质镜构成的Fabry-Perot微腔在常规与FLASH剂量率辐照下的性能，发现300Gy以上剂量未造成反射镜吸收退化，验证了其优异辐射硬度，可为高分辨活体辐射剂量计等应用提供支撑。
2024-04-12 physics.med-ph physics.optics
Rotation-induced Mode Coupling in Open Wavelength-scale Microcavities
我们研究了波长尺度微腔中模式耦合的旋转和开度之间的相互作用。在由圆盘变形而成的腔中，准简并共振对的衰减率随旋转速度的增加可能交叉或反交叉。驻波共振在高旋转速度下演化为行波共振，然而，顺时针（CW）和逆时针（CCW）行波共振都可以具有较低的腔衰减速率，这与旋转相关的有效折射率的直观预期相反。随着旋转速度的增加，谐振中的CW和CCW波分量之间发生锁相。这些现象是由微腔的开度对旋致模耦合的影响引起的。还讨论了非单调Sagnac效应的可能性。
2014-05-02 physics.optics
Self-Phasematched Nonlinear Optics in Integrated Semiconductor Microcavities
对色散介质微腔中的自相位匹配光频率转换进行了理论和实验研究。我们开发了一个时间相关的模型，将色散的空间腔模式的结构和翻译的相位匹配的要求到一个非线性腔模式重叠的优化。设计并制作了用于自相位匹配二次谐波产生的集成双谐振半导体微腔。由于腔内输入功率的增强和色散引起的波长失谐对模式重叠的影响，测量的效率在腔谐振附近表现出显著的最大值，与我们的理论预测吻合得很好。
2007-06-18 physics.optics
Coupled surface plasmon and resonant optical tunnelling in symmetric optical microcavities
本文研究对称光学微腔中耦合表面等离激元与共振光学隧穿现象，建立透射模型并给出高透射共振条件，揭示吸收性金属膜在共振下可增强透射的机制。
2025-05-05 physics.app-ph physics.optics
Localization in microcavities revealed by phase-space non-Hermitian skin effect
Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Korea University of Science and Technology (UST)（韩国科学技术院）；Kyungpook National University（庆北国立大学）；Pukyong National University（釜庆国立大学）；Hanyang University（汉阳大学）；Technische Universität Chemnitz（开姆尼茨工业大学）
该研究揭示了开放混沌螺旋形微腔中共振态临界线局域化的机制，将非厄米皮肤效应概念扩展至相空间，为相关物理现象提供了理论解释。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photonic Doping of Epsilon-Near-Zero Bragg Microcavities
本研究通过在超低损耗全介电ENZ平台中嵌入周期性介电米共振子，实现了光学频率下的光子掺杂，展示了超窄带米共振、增强磁光相互作用及多极选择性光谱等新应用。
2025-12-15 physics.optics
2-d Microcavities: Theory and Experiments
概述了非傍轴模式结构的介电微腔的物理，例子是微滴和边发射半导体微激光器。特别注意的是腔，其中两个空间自由度耦合通过边界几何形状。这通常需要数值计算来获得电磁腔场，因此直观的理解变得困难。然而，在近轴光学，射线图像显示的解释和预测的力量，可以指导设计的微腔。为了理解这种非对称谐振腔中的射线-波连接，需要混沌动力学的方法。
2004-06-26 physics.optics
Unconventional next nearest neighbor resonance coupling and states flipping mechanism in degenerate optical microcavities
我们报告了一种特殊配置的非厄米光学微腔，施加空间不平衡的增益-损耗分布，主机独家提出的下一个最近邻共振耦合方案。采用散射矩阵（S-矩阵）的形式主义，这种建议的谐振相互作用和在微腔中的非厄米性之间的相互作用的效果进行了分析，提请特别注意隐藏的奇点，即例外点（EP）的存在，其中至少有两个耦合谐振合并。我们建立绝热状态翻转现象的耦合共振在复频率平面（k-平面），这基本上是一个结果的事实，即相应的EP被包围在系统参数平面。遇到这样的多个EP，状态翻转现象的鲁棒性已被分析，通过连续调谐耦合参数沿一个特殊的隐藏的奇异线，连接所有的EP在腔中。这样一个数值设计的腔，结合排他性的下一个邻居耦合方案，已被设计为第一次研究在EP附近的非常规光学现象。
2017-04-17 physics.optics
Deterministic Transferable Planar Dielectric Mirrors for Investigating Strong Light-Matter Coupling
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）
本文提出一种确定性干转移方法，用于制造完整的介电微腔，采用上下SiO₂/TiO₂布拉格镜，无需后生长剥离工艺，实现Q因子达4×10³，利用单层WS₂作为活性介质，在室温及低温下观察到强激子-光子耦合信号。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spectral Engineering with Coupled Microcavities: Active Control of Resonant Mode-Splitting
本文提出通过主动控制耦合微腔中反向传播模式激发，实现可重构宽范围可调的模式分裂，并利用35 mW微加热器演示80 GHz分裂到单陷波转变，同时有效抑制寄生谐振偏移。
2015-05-26 physics.optics
Localized surface plasmons selectively coupled to resonant light in tubular microcavities
垂直金纳米间隙上创建的微腔和表面等离子体激元定位在纳米间隙的微腔支持的共振光之间的耦合进行了探索。光学轴向模式和局部表面等离子体激元的选择性耦合关键取决于金纳米间隙在微腔上的精确位置，这可以通过将特别设计的薄介质膜卷起成三维微管环形谐振器来方便地实现。基于微扰理论，用修正的准势模型解释了耦合现象。我们的工作揭示了耦合的表面等离子体共振局域在纳米尺度上的光共振限制在微管腔在微观尺度上，这意味着一个很有前途的策略，调查光-物质相互作用。
2016-04-06 physics.optics
Microcavity resonance condition, quality factor, and mode volume are determined by different penetration depths
分布布拉格反射器（DBR）中的穿透深度共同决定了基于DBR的微腔的谐振条件、品质因数和模式体积。最近的研究使用了一个不完整的描述的渗透深度和不正确的方程。我们提出了一个完整的分析，涉及三个不同的渗透深度。我们还提出了一系列的实验上的微腔，以准确地确定我们的DBR的频率和模式的渗透深度，并比较这些结果与理论预测。所获得的结果是相关的任何人谁的模型DBR作为一个有效的硬镜，如果波长的顺序的长度是相关的，是微腔的情况下。
2021-01-08 physics.optics
Trace formula for a dielectric microdisk with a point scatterer
二维介电微腔在微光学领域有着广泛的应用。最近，建立了介质腔的迹线公式，它把介质腔的谐振谱与腔内的周期性光线联系起来。在本文中，我们将这个迹公式推广到具有小散射体的介质圆盘。由于该系统具有长寿命的远场方向性强的谐振腔，因此已被引入微激光器应用。我们表明，它的共振谱不仅包含周期性光线的签名，但也发生在凯勒的几何衍射理论的衍射射线。我们比较我们的结果与封闭腔Dirichlet边界条件。
2011-02-04 nlin.CD physics.optics
Electrically pumped WSe$_2$-based light-emitting van der Waals heterostructures embedded in monolithic dielectric microcavities
原子级薄层状材料的垂直堆叠为制造具有良好光电性能的异质结构开辟了新的可能性。石墨烯、六方氮化硼和半导体过渡金属二硫属化物的组合允许制造与宽范围的衬底兼容的电致发光（EL）器件。在这里，我们展示了一个完整的集成的电致发光范德华异质结的单片光学微腔制成的两个高反射率介质分布布拉格反射器（DBR）。由于在顶部反射镜沉积期间保护WSe $_2$的石墨烯和六方氮化硼的存在，我们完全保留了器件的光电行为。两个明亮的腔模式出现在EL光谱特征的Q-因子分别为250和580：第一个是直接归因于单层面积，而第二个是归因于WSe $_2$岛外引导的发射部分。通过将EL器件嵌入微腔结构内部，实现了发射光的方向性的显著修改，与没有顶部DBR的相同EL器件相比，在最大发射的角度处峰值强度增加了近两个数量级。此外，WSe $_2$ EL与具有色散的腔模的耦合允许通过改变从微腔观察EL的角度来调谐超过35 nm（80 meV）的峰值发射波长。该工作为基于范德华异质结构的小型垂直腔面发射器件的研制提供了一条途径。
2020-06-04 physics.app-ph physics.optics
Giant Rabi splitting and polariton photoluminescence in an all solution-deposited dielectric microcavity
本文首次制备全溶液加工的罗丹明6G介电极化激元微腔，实现超过400 meV拉比分裂，并发现强耦合使双分子湮灭临界激发密度提升逾10倍。
2024-10-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Numerical Investigation of Photonic Crystal Microcavities in Silicon-on-Insulator Waveguides
利用有限元光散射和本征模求解器对一维光子晶体微腔中的光共振进行了数值研究。通过与文献中的实验和理论结果进行比较，验证了结果。纳米尺度的几何形状的变化对谐振器性能的影响进行了研究。确定了超高Q因子性能的限制因素。
2010-03-11 physics.comp-ph physics.optics
Extreme Sensitivity of Output Directionality to Boundary Perturbation in Wavelength-Scale Microcavities
我们报告了一个令人惊讶的观察，从波长尺度的光学微腔的输出方向性显示极端敏感的腔形状的变形。腔边界在波长的万分之一量级上的变化可以将输出方向翻转180度。我们的微扰理论的基础上的分析表明，一个微小的形状变化可以导致强混合的近简并腔共振与不同的角动量，和他们的干涉决定了远场发射模式。这项工作表明，利用精心设计的波长尺度的微腔的高分辨率检测和传感应用的可能性。
2012-08-03 physics.optics
Quality enhancement with simultaneous suppression in excess noise of longer-lived states in non-uniformly pumped optical microcavities
我们研究了在开放光学系统中通过内部耦合在相互作用态之间的特殊避免共振交叉附近形成更长寿命态。远离PT对称性限制，我们讨论了非常规腔共振态所产生的空间变化的增益/损耗分布。在某些避免共振交叉（ARC）附近，所选耦合态的奇偶对称性决定了产生高Q的相消干涉，而在磁极虚部避免交叉则包含更长寿命的态。现在，通过S-矩阵形式主义，我们已经在数值上证明了，通过适当选择系统的开放性和耦合强度，相互作用的非正交态之间的过量噪声产生（计算为Petermann因子K）可以被抑制接近理想值1，同时在较长寿命的状态的Q-因子的数量级增强。
2015-06-17 physics.optics
Ultimate photo-induced Kerr rotation achieved in semiconductor microcavities
在强耦合条件下，在平面量子阱微腔中，光致克尔旋转大于$π/2$弧度。该结果接近预测的$π$理论最大值。它是通过工程微腔参数，使光学阻抗匹配条件达到激子共振和腔模式之间的最小负失谐。这确保了激子诱导的光学非线性和腔对克尔角的增强的最佳组合。在这个制度的光的偏振态的综合分析表明，激子能量的重整化和激子共振的饱和有助于观察到的光学非线性。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Brillouin lasing in coupled silica toroid microcavities
本文研究了强耦合微腔系统中的受激布里渊散射（SBS）激光。通过耦合两个石英环形微腔，我们实现了11 GHz的大模式分裂，其频率分离匹配的布里渊频移的二氧化硅。SBS光通过在超模分裂共振的较高频率侧泵浦而共振放大。由于通过改变两个腔之间的间隙距离来调节模式分裂，因此我们的系统不需要精确控制mm尺寸的腔直径以使自由光谱间隔与布里渊频移相匹配。它还允许我们使用一个小腔，因此我们的系统有可能在非常低的功率下实现激光阈值。
2017-12-25 physics.optics
Unconventional optical microcavities hosting multiple exceptional points
近年来，在非厄米量子系统中发现的隐藏奇点（称为例外点），由于其独特的非常规物理效应，引起了物理学界的极大兴趣。有效地为这样的系统的EP出现作为一个迷人的拓扑缺陷，两个相互作用的本征态的系统合并。在这项工作中，我们报告发生EP通过避免交叉之间的耦合共振态在光学微腔与空间变化的增益损耗分布，光学模拟的非厄米系统。通过适当定制的系统开放度和耦合强度，内部耦合谐振可以在同时存在损耗和增益的介质中表现出EP。研究了当系统的控制参数以包围EP的方式发生动态变化时，复能量平面上的能量本征值和相应的本征态的特征行为.在这封信中，我们第一次利用上述方案来分析光学性能的稳定性和刚度的微腔同时托管这样多个EP。
2016-03-07 physics.optics
Quasi Bound States in the Continuum with Few Unit Cells of Photonic Crystal Slab
光子晶体平板中的连续谱束缚态（BIC）表示具有无限质量（Q）因子的共振，其发生在无限周期结构的光线上方。我们表明，一组BIC可以变成准BIC具有非常高的Q因子，即使是两个或三个单元格结构。他们解释的观点，BIC起源于紧密结合的每个单元电池的个人共振，在半导体。结合倒易空间匹配技术，基于准BIC的微腔可以实现与基于缺陷的PHC微腔一样高的Q因子。这些结果可以使BIC的实验研究在一个紧凑的平台，以及实现高Q值无镜微腔的新概念。
2017-05-27 physics.optics
Strong Coupling of Multimolecular Species to Soft Microcavities
我们能将多个分子种类耦合到软腔吗？这个问题的答案在设计用于极化激元化学应用的开放腔中具有相关性。由于折射率的差异，很难以受控和精确的方式将多个分子种类耦合到开放腔。在这封信中，我们讨论的程序，涂层多种染料，TDBC和S2275，使用逐层沉积技术到一个电介质微球，以促进多分子耦合。我们观察到由于回音壁模式促进了分子间的混合，形成了一个中间极化激元分支。TDBC分子的耦合强度2g为98 meV，而S2275分子的耦合强度为78 meV。耦合强度大于腔线宽和分子吸收线宽，表明体系处于强耦合区。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Quantitative cavity-enhanced photothermal dynamics in TMDC-integrated ultrahigh-Q microcavities
Keio University（庆应义塾大学）
该研究探究了集成TMDC的超高Q微腔的光热效应，建立了定量模型，揭示了PL特性差异，为相关混合系统的光热研究及器件热态控制提供了方法。
2026-08-04 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
Highly Sensitive On-Chip Magnetometer with Saturable Absorbers in Two-Color Microcavities
相互作用的谐振器可以导致强非线性，但细节可能很难预测。在这项工作中，我们研究了两个嵌套的微腔，与氮空位中心在金刚石波导中的相互作用所引入的非线性。每个腔都有不同设计的共振;一个在绿色，一个在红外线。氮空位中心吸收率对绿色和最近观察到的红外跃迁的磁场依赖性使我们能够提出一种可扩展的片上磁强计，它结合了高磁场灵敏度和微米空间分辨率。通过研究系统的行为在几个内部和外部参数，我们解释了主要的非线性引起的NV中心和增强的腔。我们最后表明，腔可以提高磁场灵敏度高达两个数量级。
2016-03-15 physics.ins-det physics.optics
Highly Efficient Boundary Element Analysis of Whispering Gallery Microcavities
我们表明，边界元回音壁微腔分析的效率可以提高数量级的菲涅尔近似的列入。使用这个公式，模拟的微波盘与波数半径的产品一样大的$kR\approx8,000$被证明在对比以前的记录$kR\approx100$。该方法在计算模场分布和谐振波长时具有较高的精度，但由于采用了直接求根的方法，计算品质因数时的相对误差高达$10%$，这是传统边界元法所不能达到的。最后，四极形腔和直径为$100 μm$的双盘模拟使用尽可能少的$512$边界元，而这样的大腔的模拟使用传统的边界元方法以前没有报道。
2014-04-15 physics.optics
Fano resonances in dielectric, metallic and metamaterial photonic structures
我们研究数值Fano共振激发的电介质，金属和左手圆柱体的周期性阵列。特别令人感兴趣的是在圆柱体的线性阵列中激发的Fano共振。分析了电磁场的空间分布和对称性，讨论了观测到的法诺共振与二维圆柱阵列频谱之间的关系。
2016-08-27 physics.optics
Chaotic resonance modes in dielectric cavities: Product of conditionally invariant measure and universal fluctuations
我们推测，散射系统中的混沌共振模式是经典动力学的条件不变测度和普适指数分布涨落的产物。第一个因子的多重分形结构强烈依赖于模式的寿命，并描述了具有相似寿命的模式的平均值。该猜想支持在小波长的混沌射线动力学的介质腔，特别是实验相关的模式与最长的寿命。我们解释疤痕的绝大多数模式沿段的射线的多重分形和普遍的波动的基础上，这是从概念上不同的轨道疤痕。
2022-11-17 nlin.CD physics.optics
A Gaussian-optical Approach to Stable Periodic Orbit Resonances of Partially Chaotic Dielectric Micro-cavities
利用抛物方程方法，在短波长范围内构造了介质微腔中局域在稳定周期光线轨道上的准束缚模。这些模式被示出共存的不规则间隔的“混乱”模式的一般情况下。准束缚模式的波矢量子化规则推导出一个简单的物理解释的菲涅耳反射;准束缚模式显式构造和数值计算结果相比。的谐振腔的离散对称性的效果进行了分析，并示出产生准简并多重峰，这些多重峰的平均分裂计算的方法从量子混沌理论。
2002-06-29 nlin.CD physics.optics
Outer Resonances and Effective Potential Analogy in Two-Dimensional Dielectric Cavities
研究了二维介质腔中的外共振作为一种准简正模，其折射率为$n>1$。外部谐振可以被验证为仅在介质盘的小开口极限中的腔外部存在的谐振。我们证实了外共振普遍存在于变形腔中，而与腔的几何形状无关，并且在轻微变形腔中外共振分裂成近简并态。同时指出有效势类比不适用于描述外共振。由于介质腔中的外共振大多具有很高的泄漏，它们会影响到态密度的宽背景。特别是对于TE偏振的情况，存在相对低泄漏的外共振，并且它呈现了它们可以与内共振相互作用并影响激光模式的可能性。
2010-07-22 physics.optics quant-ph
Coupled mode approach to square gradient Bragg reflection resonances in corrugated dielectric waveguides
我们证明了波纹介质波导中出现了意想不到的反射谐振。这是由于边界的曲率。该效应与普通布拉格谐振一样强，并将通过我们的波导的传输减少了20%。因此，它是高度相关的优化波导结构的设计。我们验证我们的分析预测的基础上耦合模理论的数值模拟比较。
2015-06-04 physics.optics
Controlling metamaterial resonances via dielectric and aspect ratio effects
研究了通过控制开口环谐振器（SRR）的纵横比和衬底厚度来提高其基波电感电容（LC）谐振的灵敏度和动态调谐范围的方法。我们得出结论，这两个因素可以显着影响LC谐振。我们表明，由薄衬底上的低高度SRR组成的超薄膜对其介电环境的变化最敏感，因此在传感应用中表现出出色的潜力。
2010-11-16 physics.optics
Resonances in a circular dielectric cavity
本文研究了圆形介质腔中的共振分布。结果表明，衰减率分布具有峰值结构，峰值的细节与经典的生存概率时间分布一致。我们还研究了在小开口极限下的复共振位置的行为。在大的$n$极限下，复共振位置的实部接近具有尺度$n^{-2}$的Dirichlet问题的具有不同$m$的解，并且虚部变为零，对于TM极化为$n^{-2m}$，对于TE极化为$n^{-2(m+1)}$，其中$m$是共振的阶数。
2008-02-11 physics.optics
Evolution of the resonances of two parallel dielectric cylinders with distance between them
研究了两平行介质柱间距变化时谐振模的行为。Mie共振模式的相互散射过程导致圆柱之间的相互作用，从而提升了孤立圆柱共振的简并度。共振随距离的变化有两种基本的情况。对于柱体之间的强相互作用，随着距离的增加，共振与Mie共振之间的交叉被避免而不受约束。这种情况对于低激励谐振（偶极子和偶极子）是典型的。对于柱体的弱相互作用，共振被束缚在高度激发的Mie共振周围。这两种情况都表明，与孤立圆柱体的情况相比，$Q$因子显著增强。
2019-06-06 physics.optics
Enhancement and suppression of surface plasmon resonance in Ag aggregate by optical gain and absorption in surrounding dielectric medium
我们已经观察到在聚集的银纳米颗粒和罗丹明6G染料的混合物中，通过界面电介质中的增益补偿金属中的损耗。所展示的瑞利散射的六倍增强是表面等离子体（SP）共振的品质因数增加的证据。报道的实验观察为纳米等离子体的许多实际应用铺平了道路。我们还预测和实验观察到的抑制表面SP共振的金属纳米粒子嵌入在介电主机的吸收。
2005-12-31 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
Interplay of magnetic responses in all-dielectric oligomers to realize magnetic Fano resonances
我们研究了由相同的介电纳米颗粒制成的四聚体中集体和个体光致磁响应之间的相互作用。与它们的等离子体对应物不同，全介电纳米粒子簇显示出多个维度的共振磁响应，可以用于实现异常散射签名。我们专注于我们的分析对称quadrumers由硅纳米粒子和验证我们的理论结果的概念验证射频实验证明存在一种新型的磁Fano共振纳米光子学。
2016-07-15 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
Wood's anomalies and excitation of cyclic Sommerfeld resonances under plane wave scattering from a single dielectric cylinder at oblique incidence of light
本文研究了平面波斜入射时从单个介质柱上散射的过程，在此过程中可以激发出长程循环索末菲波（CSW），从而产生不同阶的循环索末菲共振（CSR）。结果表明，CSRs类似于一维金属衍射光栅平面波散射下的Wood异常。分析了有效激励具有高品质因数的CSW和CSR的必要条件。
2012-06-09 physics.optics
Dipole resonances of non-absorbing dielectric nanospheres in the optical range: approximate explicit conditions for high- and moderate-refractive-index materials
在这项工作中，我们讨论的方式，其中产生的电和磁偶极共振的光散射光谱的非吸收介电纳米球可以准确地近似通过简单的明确的表达式，取决于球的半径，入射波长和相对折射率。我们发现这样的表达式不仅适用于高，而且适用于中等折射率值，从而补充了以前的研究报告的结果。
2021-11-04 physics.optics
Continuously-tunable light-matter coupling in optical microcavities with 2D semiconductors
两种不同的光-物质耦合制度之间的理论变化，即弱耦合和强耦合，在具有低模体积的开放光学法布里-珀罗微腔中变得唯一可行，如这里所讨论的。结合单层的过渡金属二硫属化物（TMDC），如WS 2，它表现出一个大的激子振子强度和结合能，混合玻色子准粒子的室温观察，称为激子极化激元和特征在于拉比分裂，进入达到。在这种情况下，我们的模拟使用的传输矩阵方法显示了如何定制和改变耦合强度积极通过改变激子的位置的相对场强-利用可调腔长，透明的PMMA间隔层和角度依赖性的光学共振。在此提出了用于未来实验的连续可调耦合，能够实时可调拉比分裂以及两个耦合制度之间的切换。由于几乎与所选材料无关，所建议的结构也可以用于量子点、分子或量子阱的光物质耦合实验。虽然可调极化激元能级可用于极化激元化学或光学传感，但允许在例外点处工作的腔保证了对该点的拓扑性质的探索。
2019-11-27 physics.app-ph physics.optics
Magnetoquasistatic Resonances of Small Dielectric Objects
具有正介电常数的小电介质对象可以在自由空间波长与对象尺寸相比大时谐振，如果介电常数足够高的话。我们表明，这些共振是由麦克斯韦方程组的磁准静态近似描述的，其中位移电流密度场的法向分量在粒子表面消失。它们与无源准静态磁场存在的磁电阻率和频率的值有关，这些值与静磁积分算子的本征值有关。本文给出了任意形状的超导体中磁准静态共振的一般物理性质。它们是由存储在电介质中的极化能量和存储在磁场中的能量之间的相互作用引起的。我们的研究结果提高了对高介电常数介质物体谐振的理解，并提供了一个强大的工具，大大简化了高指数谐振器的分析和设计。
2019-12-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spatial Fano resonance of a dielectric microsphere impinged by a Bessel beam
考虑了Fano共振的一般概念，从而说明了这种空间共振的可能性。使用最近发现的解决方案的贝塞尔光束撞击介质球，我们分析了电磁场附近的微球具有不同的光学尺寸和介电常数值。我们从理论上揭示了空间Fano共振时的谐振模式的球干涉{量}非共振模式。这种共振导致一阶贝塞尔光束撞击球后的电场的巨大跳跃。电磁场的局部最小值明显远离微球的后边缘。然而，这是一个近场效应，我们证明了这一点。我们还表明，这种效果可以利用工程的亚微米光学陷阱与不寻常的和有用的属性。
2021-03-16 physics.optics
TE resonances in graphene-dielectric structures
我们研究了TE共振在不同石墨烯-介电结构中的色散关系。先前的工作已经表明，当石墨烯层与电介质材料接触时，在其电能带结构中可以出现间隙。这允许形成具有不寻常的色散关系的TE-等离子体。此外，如果电介质具有有限厚度，则石墨烯通过引入高于明确定义的截止频率的耗散来强烈修改波导模式的行为，从而提供模式过滤的可能性。这种截止和TE-等离子体的性质与石墨烯的成对产生阈值密切相关，因此代表了在电磁响应中表现出来的量子力学效应。
2016-01-05 physics.optics quant-ph
Perturbation Theory of Optical Resonances of Deformed Dielectric Spheres
注入到球形电介质体中的光可以经由全内反射的机制被非常有效地限制。最受限制的频率称为共振。如果物体的形状偏离完美的球形，共振也会相应地改变。在这篇论文中，我们发展了一个微扰理论来研究这种变形球的光学共振。这种开放系统的光学共振的特征在于复本征值，其中实部与共振光的频率相关，虚部与系统的能量泄漏相关。作为未扰动和解析可解的问题服务于均匀的介质球，其本征值的修正确定为包括任何偏振的光的二阶。对于每一阶，光学共振的校正由有限维线性本征值方程确定，类似于量子力学中的简并与时间无关的微扰理论。此外，几何直观的适用性标准。为了检查所提出的方法的有效性，它是应用和解析可解的问题相比。
2020-09-28 physics.optics
Neighboring Interactions in a Periodic Plasmonic Material for Solar-Thermal Energy Conversion
采用时域有限差分法（FDTD）研究了周期性等离子体超材料中相邻粒子对近单位光吸收率的影响。超材料被构造为位于氧化铝（Al $_2$ O $_3$）介电环境上方的银纳米颗粒（20- 90 nm）。进行颗粒宽度和电介质厚度的全参数扫描。计算结果确定了金属-电介质和金属-空气之间的几个共振，这些共振有可能通过堆叠的几何形状来扩大响应。一个显着的耦合谐振之间的金属-介电谐振和粒子之间的腔谐振被捕获作为电介质厚度的函数。这种耦合谐振在介质厚度为40 nm以下和腔宽为20 nm以上时不明显。此外，当颗粒宽度为晶胞长度的一半时，预测了明显的传播表面等离子体激元共振。
2015-05-14 physics.optics
Internal and External Resonances of Dielectric Disks
圆形微谐振器（微盘）是嵌入在较低折射率材料中的微米尺寸的电介质盘。它们具有复本征值（共振）的模式，这些模式是解析给出的超越方程的解。分析了在小开口极限下，即当腔的折射率趋于无穷大时，这些本征值的行为。这种分析允许人们清楚地区分TM和TE偏振的内部（Feshbach）和外部（形状）谐振模式。这对于TE偏振尤其重要，因为内部和外部共振可以在复波数平面的相同区域中找到。它还表明，对于这两种极化，内部以及外部共振可以分类定义良好的方位角和径向模态指数。
2009-03-27 physics.optics
Structure-Property-Performance Relationships of Cuprous Oxide Nanostructures for Dielectric Mie Resonance-Enhanced Photocatalysis
纳米结构的金属氧化物，如Cu 2 O，CeO 2，α-Fe 2 O3和TiO 2，可以有效地介导太阳能转化为化学能和污染修复。在这方面的贡献，我们报告了一种新的方法，介电米氏共振增强的双折射，以提高金属氧化物光催化剂的催化活性。具体而言，我们证明，Cu 2 O纳米结构表现出介电米氏共振可以表现出高达一个数量级更高的光催化速率相比，Cu 2 O纳米结构不表现出介电米氏共振。我们的时域有限差分（FDTD）模拟和实验结果预测的火山型的光催化速率和尺寸的Cu 2 O纳米球和纳米立方体之间的关系。使用瞬态吸收测量，我们揭示了介电米氏共振介导的载流子产生相关的相干电子过程是占主导地位的Cu 2 O纳米结构，表现出较高的光催化速率。虽然我们在这里实验证明了使用Cu 2 O颗粒的介电Mie共振增强介电常数，但基于我们的FDTD模拟，我们预计其他金属氧化物光催化剂（包括CeO 2，α-Fe 2 O3和TiO 2）也可以实现同样的效果。
2022-01-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Structure-Property-Performance Relationships of Dielectric Nanostructures for Mie Resonance-Enhanced Dye-Sensitization
染料敏化光催化（DSP）方法被认为是开发可见光和近红外线响应光催化剂的最有前途的方法之一。DSP系统仍然受到显著缺点的影响，例如低光吸收效率。最近，已经证明了等离子体金属纳米结构可以用于通过等离子体Mie共振增强染料敏化方法来增强DSP系统的光吸收效率和整体染料敏化速率。在这方面的贡献，我们报告了一种替代和新颖的方法，介电米氏共振增强染料敏化。具体来说，我们证明了介电米氏共振在氧化亚铜（CuO）的球形和立方纳米结构可以用来提高染料敏化率的亚甲基蓝染料。表现出介电米氏共振的Cu 2 O纳米结构表现出高达一个数量级更高的染料敏化率相比，Cu 2 O纳米结构不表现出介电米氏共振。我们的模型系统开发的时域有限差分模拟预测的染料敏化率和CuO纳米结构的尺寸之间的火山型关系。实验验证了预测的结构-性能-性能关系，确定了Cu 2 O纳米球和纳米立方体的最佳尺寸范围。虽然我们证明了介电米氏共振增强染料敏化方法使用氧化铜纳米结构，所提出的方法可以用来设计各种DSP系统，包括CeO 2，α-Fe 2 O3，和TiO 2纳米结构的DSP系统。
2022-01-17 physics.chem-ph physics.optics
The super resonance effect paves the way for a new type of refractive index sensor concept based on a mesoscale dielectric sphere
最近，我们发现介电中尺度球可以支持所谓的超共振效应，即具有巨场局域化和增强的高阶Mie共振模式。由于周围介质的存在会对粒子内部的场强度产生显著影响，基于Mie理论首次证明了这种效应可以用于介质折射率传感器的设计。使用空气作为环境的例子，我们已经表明，所提出的传感器概念的灵敏度可以达到从10-6到10-8，这取决于球体尺寸参数的精度，这并不比现代干涉方法的精度差。
2022-04-20 physics.optics
Perturbation theory of optical resonances of deformed dielectric spheres
我们分析了介质球的光学共振，其表面以任意方式轻微变形。建立一个二阶微扰级数，我们得到了频率偏移和修正线宽。我们的理论是适用的，例如，自由悬浮的液滴或固体球，这是由热表面振动，离心力或任意表面波变形。介质球实际上是一个开放系统，其描述需要引入非厄米特算子，其特征在于复特征值和不可归一化的特征函数。我们避免这些困难，使用Kapur-Peierls形式主义，使我们能够扩展流行的瑞利-薛定谔微扰理论的情况下，电磁德拜的潜力描述的光场内部和外部的近球形电介质对象。我们发现解析公式，在一定范围内有效，变形引起的第一和第二阶修正的中心频率和带宽的共振。作为我们的方法的应用，我们比较我们的结果与先前存在的发现完全一致。
2019-01-25 physics.optics
All-Dielectric Optical Nanoantennas
我们详细研究了一种新型的高介电常数低损耗电介质颗粒制成的光学纳米天线。除了电共振之外，介电颗粒在纳米尺度下表现出非常强的磁共振，这可以在八木宇田几何中用于创建高效的光学纳米天线。通过比较等离子体和电介质纳米天线，我们证明了全电介质纳米天线可以表现出更好的辐射效率，也允许更紧凑的设计。
2012-06-25 physics.optics
