Theoretical Analysis of Optically Selective Imaging in Photoinduced Force Microscopy
本文对复合分子体系的光诱导力显微镜（PiFM）测量进行了理论研究。使用离散偶极近似，我们计算的自洽响应电场的整个样品，包括PiFM尖，基板，和复合分子。我们证明了更高的灵敏度的PiFM测量共振分子比以前获得的尖端-样品的距离依赖性$z^{-4}$由于在尖端-衬底纳米间隙和分子极化诱导的局部电场之间的字段的多重增强。增强的局部电场在针尖-衬底纳米间隙诱导的PiFM允许高分辨率观察的二聚体分子中的禁戒光电子跃迁。我们研究了二聚体分子的PiFM的波长依赖性，并在入射光波长对应的允许和禁止的跃迁获得图像。我们发现，这些PiFM图像急剧变化与频率相关的空间结构的本地化电场矢量和解决不同类型的纳米粒子超出了光学允许的过渡的分辨率。这项研究表明，PiFM提供了基于纳米材料与光之间微观相互作用的多方面信息。
2020-08-25 physics.optics
Optical alignment and spinning of laser-trapped microscopic particles
通过将角动量从光转移到材料，吸收微观粒子的光致旋转提高了光学驱动微机械的可能性。利用椭圆偏振激光束或具有螺旋相位结构的光束观察到了这种现象。但是，由于过热和不必要的轴向力，在这样的实验中很难开发高功率，将可实现的旋转速率限制在几赫兹。这个问题原则上可以通过使用透明粒子来克服，通过Beth在1936年首次观察到的机制来转移角动量，当时他报告了由于透射光的偏振变化而在石英波片中产生的微小扭矩。在这里，我们表明，光扭矩可以诱导微观双折射方解石颗粒举行的光镊。根据入射光束的偏振，粒子要么与偏振平面对齐（因此可以旋转指定的角度），要么以恒定的旋转频率旋转。由于这些微观粒子是透明的，它们可以在非常高的功率下保持在三维光阱中而无需加热。我们已经观察到超过350赫兹的旋转速率。
2003-08-29 physics.optics
Deducing effective light transport parameters in optically thin systems
我们提出了一个广泛的蒙特卡罗研究光传输光学薄板，解决轴向和横向传播。我们完全描述了所谓的弹道扩散过渡，特别是在传输/反射轮廓的空间方差方面。我们测试的有效性的预测投扩散理论，即空间方差应增长独立的吸收，并在一级近似，样品的厚度和折射率对比度。基于一个大的模拟数据集，我们建立了一个免费的查找表例程，允许可靠和精确的确定微观输运参数从强大的观测值是独立的绝对强度测量。我们还提出了Monte Carlo软件包，开发用于本研究的目的。
2015-09-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
In-vivo characterization of optically trapped Brownianprobes at a glance
鉴于细胞质粘度的频率依赖性和空间不均匀性，以及对介质折射率的准确了解的要求，体内光学捕获颗粒的校准已经变得复杂。此外，已经证明，介质粘度取决于测量探针，从而导致对于甚至微米尺寸的颗粒的测量的可靠性问题。在这里，我们采用了最近的扩展杰弗里的粘弹性模型在微观领域，以适应被动的运动功率谱的微米级的光捕获颗粒嵌入在粘弹性介质。我们发现MCF7细胞中的0 Hz粘度与文献中的典型粘度值之间具有极好的一致性，预期细胞质溶剂内蛋白质的典型浓度在2至16 mPa秒之间。这通过依赖于小的热位移而绕过了对探针尺寸的依赖。我们的弛豫时间的测量值也与磁镊报告的值相匹配，约为0.1秒。最后，我们校准的光镊，并证明该技术的有效性，在体内平移运动的研究。
2019-09-18 physics.bio-ph physics.flu-dyn physics.optics
Towards Stirling engine using an optically confined particle subjected to asymmetric temperature profile
研究提出利用光陷俘的镧系掺杂上转换粒子在 975 nm 和 1064 nm 波长组合下调节活性，实现 Stirling engine 四循环，为微观热机提供稳健的温度调控方案。
2023-06-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Monitoring microplastics in live reef-building corals with microscopic laser particles
本研究将微塑料转化为微型激光器，利用其光学条形码特性结合共聚焦高光谱成像，提出一种非侵入性方法追踪并感知活体造礁珊瑚中微塑料的运输与表面变化。
2025-11-03 physics.bio-ph physics.optics
Light localization in optically induced deterministic aperiodic Fibonacci lattices
随着光的局域化变得越来越明显，在光子系统的顺序较低，我们调查光学诱导的二维斐波那契结构，这应该是最有序的实现确定性的非周期性图案。对于相应的折射率结构的产生，我们实现了最近发展的增量感应方法使用无衍射贝塞尔光束波导形成实体。即使斐波那契结构目前略有减少的顺序，我们表明，横向光传输显着阻碍在这里与周期性晶格，占离散衍射。我们的实验结果支持的数值模拟，另外说明了横向光本地化的发展，增加传播距离。
2015-11-03 physics.optics
Design of Optically Path Length Matched, Three-Dimensional Photonic Circuits Comprising Uniquely Routed Waveguides
描述了一种设计物理路径长度匹配的三维光路的方法。我们专注于具体的情况下，所有的波导是唯一的路由从输入到输出，一个问题尚未得到解决的日期，并允许在干涉测量中使用的波导。电路元件通过飞秒激光直写技术制造。我们证明，通过干涉的方法，制造的电路确实是光学路径长度匹配到45微米内，这是在许多应用程序所需的相干长度。
2012-09-24 astro-ph.IM physics.optics
Three-dimensional enantiomeric recognition of optically trapped single chiral nanoparticles
我们使用驻波光镊光学捕获独立的单个金属手性纳米粒子。我们还将在陷阱内的旋光设置，允许进行原位手性识别的单一对映异构体。这是通过测量在正向方向上从被捕获的纳米颗粒散射的光束的斯托克斯矢量的S_3分量来完成的。这种独特的光学捕获和手性识别的组合，都在一个单一的设置中实现，打开了新的视角对控制，识别和操纵手性物体在纳米尺度。
2018-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dynamics of Transverse Spin and Longitudinal Fields of Cylindrical Vector Beams in Optically Active Media
King’s College London（伦敦国王学院）；The George Washington University（乔治华盛顿大学）
研究圆柱矢量光束在光学活性介质中传播时极化态的演变，揭示了方位极化与径向极化模式的周期性转换及横向光学自旋和脉冲场的旋转现象，为生物介质成像、手性传感等应用提供理论支持。
2026-04-08 physics.optics
Optical measurements of three-dimensional microscopic temperature distributions around gold nanorods excited by surface plasmonics
在各种应用中越来越需要的微观系统中的温度测量和控制具有根本的重要性。然而，在微观系统中的三维（3D）温度分布的测量尚未得到证明。在这里，我们建议和实验证明的三维温度分布的测量，利用温度依赖性的折射率（RI）。水的RI分布的测量使得能够以亚微米分辨率定量获得其在涂覆有金纳米棒的玻璃衬底上方的3D温度分布，温度范围为100 ℃，灵敏度为2.88 ℃。所获得的三维温度分布，使各种热力学性质，包括最高温度，热通量和热导率进行提取和定量分析。
2018-11-07 physics.optics
High-Q impurity photon states bounded by a photonic-band-pseudogap in an optically-thick photonic-crystal slab
我们表明，以二维光子晶体平板系统为例，即使在没有严格的光子带隙的情况下，也可以实现超过10 ^5的高品质因数（Q）。我们发现，平面内布洛赫模式的密度可以通过从有限尺寸的光子晶体边界，作为一个低Q谐振器创建额外的光子反馈控制。这种机制使显着减少之间的结合态和扩展布洛赫模式的耦合强度超过40倍。
2012-09-25 physics.optics
Optimal Position Detection of an Optically Levitated Mie Particle
本文提出信息辐射场概念并据此设计光悬浮米氏粒子位置的最优探测方案，证明高数值孔径后向探测足以通过冷却三维质心运动达到量子基态。
2024-09-01 physics.optics
Tunable positive and negative refraction in optically-induced photonic lattices
研究了光折变晶体中光诱导一维周期晶格中光的可调谐光的折射。我们在实验上观察到的光束，选择性地激发周期性晶格的第一或第二光谱带的正折射和负折射，并演示输出光束的位置通过动态调整晶格深度的可调谐性。在较高的激光强度下，由于衍射引起的光束展宽可以通过非线性自聚焦来抑制，同时保持一般的转向特性。
2005-03-31 nlin.PS physics.optics
Observation of discrete vortex solitons in optically-induced photonic lattices
首次在二维光致光子晶格中观测到了离散涡旋孤子。我们证明了在自聚焦非线性介质中晶格对光学涡旋的强稳定性，并研究了一类广义奇异光束产生离散涡旋的过程。
2004-03-05 cond-mat nlin.PS physics.optics
Microscopic study of effective 2+1 dimensional gravity in ferrofluid-based hyperbolic metamaterials
最近的理论和实验工作表明，基于铁磁流体的双曲型超材料的非线性光学表现出非常不寻常的2+2维时空动力学。在这里，我们报告了一个详细的微观研究的相互作用的个人自聚焦光学纤维内这种超材料。与理论预期一致，观察到的单个细丝的相互作用与2+1维中的广义相对论表现出很强的相似性。这一观察是非常重要的，因为2+1维引力是一个精确可解的理论，即使在量子引力极限。
2022-12-02 gr-qc physics.optics
Three-dimensional force-field microscopy with optically levitated microspheres
我们报告使用4.7- $μ$ m直径，光学悬浮，带电微球图像的三维力场上产生的Au涂层，微加工的硅梁在真空中的电荷分布。一个向上传播，单光束光学陷阱，结合干涉成像技术，提供了最佳的显微镜微球。在该演示中，可以使Si梁的Au涂覆表面与微球的中心接近${\sim}10~μ$ m，同时沿所有三个正交轴测量力，从而完全映射${\sim}10^6~μ$ m $^3$的总体积上的矢量力场。我们报告的力灵敏度为$(2.5 \pm 1.0) \times 10^{-17}~{\rm N / \sqrt{Hz}}$，在三个自由度的每一个，线性响应高达${\sim}10^{-13}~{\rm N}$。虽然我们讨论的情况下，映射静态电场使用带电的微球，预计该技术可以扩展到其他力场，使用不同的性能微球。
2019-02-08 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Switch between the types of the symmetry breaking bifurcation in optically induced photorefractive rotational double-well potential
研究了在螺旋双势阱作用下，沿传播方向切换圆柱壳波导对称破缺分岔类型的可能性。该模型由一维非线性薛定谔（NLS）方程描述。对称性和反对称性的破坏可以通过增加施加到波导上的电压在自聚焦和散焦的情况下，分别引起。在自聚焦的情况下，SBB的类型可以从超临界切换到亚临界。而在自散焦情况下，由于只能找到一种SBB类型，因此无法切换SBB类型。
2012-11-06 nlin.PS physics.optics
Gain in Three-Dimensional Metamaterials utilizing Semiconductor Quantum Structures
我们展示了在三维金属/半导体超材料的光学有源半导体量子结构的集成增益。在包含量子阱的应变半导体层的顶部上的金属结构的卷起允许我们实现由损耗金属和放大增益材料的交替层组成的三维超晶格。我们表明，通过超晶格的传输可以增强激发下的脉冲或连续波激发的量子阱光学。这表明，我们的结构可以作为一个起点，为任意的三维超材料，包括增益。
2011-04-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optically probing Schwinger angular momenta in a micromechanical resonator
本文报道了声子Schwinger角动量的观测结果，它完全代表了微机械谐振器中的双模态。这种观察是基于在两个机械模式的和频和差频处的机械响应的同时光学检测。测量信号的后选择过程允许我们提取声子Schwinger角动量的分量。它还使我们能够有条件地从随机激发（非关联）态制备双模压缩（关联）态。声子Schwinger角动量可以推广到高维对称性（如SU（N）群），用于研究宏观物体的非平衡动力学中的多体关联。
2019-05-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Light Scattering From an Atomic Array Trapped Near a One-Dimensional Nanoscale Waveguide: a Microscopic Approach
原子阵列和一维亚波长波导的耦合产生了有趣的光子输运性质，例如最近的大布拉格反射的实验演示，并为量子非线性光学领域的各种潜在应用铺平了道路。在这里，我们提出了一个理论分析的过程中，单光子散射在这种配置使用一个完整的微观方法。基于这种形式主义，我们分析了不同的散射通道从有序或无序阵列的光谱依赖性。该方法完全适用于简并基态能级结构的准一维多能级原子阵列的单光子散射。我们的方法提供了一个重要的框架，不仅包括瑞利，但也拉曼通道的合作散射过程的微观描述。
2017-11-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optically Detected Magnetic Resonance Imaging
光学检测磁共振（ODMR）提供了超灵敏的手段来检测和成像少量的电子和核自旋，下至单自旋水平，具有纳米级的分辨率。尽管最近在该领域取得了重大进展，但它从未与脉冲磁共振成像（MRI）技术的功率相结合。在这里，我们第一次演示了如何将这两种方法集成使用短脉冲磁场梯度空间编码的样品。这导致了我们所称的“光学检测磁共振成像“（ODMRI）技术。其优点在于，从样品的所有部分并行获取图像，具有良好定义的三维点扩散函数，并且没有任何光谱信息的损失。此外，这种方法可以在未来用于平行但空间选择性有效寻址和操纵样品中的自旋。这种能力在基于量子自旋的器件和传感器领域具有根本重要性。
2014-12-30 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
