Resonant Metalenses for Breaking the Diffraction Barrier
我们介绍了谐振超透镜，一组耦合的亚波长谐振器。色散允许将亚波长波场转换为时间特征，而珀塞尔效应允许在远场中有效辐射该信息。利用微波对谐振线阵列的研究提供了对潜在机制的物理理解。我们实验证明成像和聚焦从远场的分辨率远低于衍射极限。这个概念在任何频率下都是可实现的，其中可以设计亚波长谐振器。
2010-06-04 physics.optics
Unidirectional sub-diffraction waveguiding based on optical spin-orbit coupling in subwavelength plasmonic waveguides
亚波长等离子体波导显示出独特的强局域化（下至纳米级）和引导光的能力。这些结构本质上是双向光通信信道，提供两个相反的光传播方向。因此，当使用强聚焦光束将光直接从顶（或底）表面耦合到这些平面集成器件时，它被均等地共享到两个相反的传播方向。在这里，我们表明，对称性可以打破使用入射的圆偏振光，直接在波导弯曲的自旋轨道角动量转移的基础上。我们预测，高达94%的内耦合光被引导到一个单一的传播通道的间隙等离子体波导。远超过衍射极限的强局部化光能的单向传播通过偏振变得可切换，而不需要中间纳米天线/散射体作为光导向器。这项研究可能会在一个大的科学领域，如纳米光子电路，路由和排序，光学纳米传感，纳米光学捕获和操纵打开新的视角。
2015-04-10 physics.optics
Analytical method for the diffraction of an electromagnetic wave by subwavelength graphene ribbons
石墨烯带阵列由于其在分束器、吸收器和偏振器中的潜在应用而引起了人们的极大兴趣。本文提出了一种分析石墨烯带阵列衍射的解析方法。以前的分析研究中进行的制度，其中带之间的横向分离远小于入射波的波长。因此，它们不能用于计算更高衍射级的反射系数。相比之下，这里提出的方法可以预测石墨烯带阵列的电磁响应，即使当阵列常数大于波长。为了达到我们的研究结果，我们首先推导出一个解析表达式的电流的表面密度的带状物上的入射，横向磁（TM），平面波。其次，得到了零级和更高衍射级反射系数的解析表达式。计算结果与全波模拟结果吻合得很好。该方法为可调谐光栅的设计提供了方便，在太赫兹和光学领域具有广泛的应用前景。
2020-10-31 physics.optics
Diffractive optics approach towards subwavelength pixels
相机和其他折射成像设备中的像素大小通常受到自由空间衍射的限制。然而，绝大多数基于光电倍增管的检测器是基于具有相当高的折射率的材料。我们证明，衍射光学可以用来利用这种高折射率，以减少传感器的有效像素大小低于自由空间衍射极限。同时，衍射系统将入射光束的振幅和相位信息编码到多个像素中，为动态重聚焦的噪声容忍成像提供了平台。我们探讨了高折射率衍射光学打开的机会，以减少传感器的尺寸和增加成像结构的信噪比。
2018-03-26 physics.optics
Deep subwavelength beam propagation in extremely loss-anisotropic metamaterials
提出并设计了介电常数张量纵向分量具有超大虚部的极端损耗各向异性金属-介质多层超材料。在这种损耗各向异性的超材料中，由于等频轮廓（IFC）几乎是平坦的，因此可以实现无衍射的深亚波长光束传输和操纵。当考虑非局域效应时，在实际的大周期多层膜结构中可以实现深亚波长光束的传输。
2013-04-18 physics.optics
Deeply Subwavelength Optical Imaging
我们报告的实验演示深亚波长远场光学成像的未标记的样品的分辨率优于$λ/20$。我们通过记录从物体散射到远场的相干光的强度图案，多次超过传统光学显微镜的~ $λ$ /2衍射极限。我们使用一个深度学习神经网络来检索有关对象的信息，该神经网络是根据来自大量已知对象的散射事件进行训练的。
2020-01-04 physics.optics
Time-reversing a monochromatic subwavelength optical focus by optical phase conjugation of multiply-scattered light
由于其时间反转性质，光学相位共轭产生单色光波，该波折回其传播路径。在这里，我们展示了再生的亚波长光学焦点的相位共轭。来自亚波长光源的单色光被随机纳米颗粒散射，并且通过使用空间光调制器将其波前耦合到单模光学反射器中，散射光在远场区域处相位共轭。然后，共轭光束折回其传播路径，并在源上形成亚波长尺度的重聚焦。这是第一次直接实验实现的亚波长聚焦超过衍射极限与远场时间反转在光域。
2016-06-28 physics.optics
Retrieving positions of closely packed sub-wavelength nanoparticles from their diffraction patterns
本文利用深度学习分析单次衍射图样，实现了在低于瑞利极限距离下紧密堆积亚波长纳米粒子的位置检索，突破了传统显微镜的分辨率限制。
2023-11-17 physics.optics
Overcoming the diffraction limit on the size of dielectric resonators using an amplifying medium
用于在纳米级定位光的现有方法使用具有负介电常数的结构，通过利用亚波长等离子体共振，或者使用具有高折射率的介电结构，其减小了波长。在本文中，我们提供了一种替代这两种方法的基础上修改的介质谐振器的模式，通过一个有源介质。我们表明，一个活跃的介质可以促进亚波长光的介电结构中的本地化。我们认为一个电介质层的大小基本上小于半波长的光在电介质中，并证明，在一定值的增益在有源介质中，在反射层边界处的相位变化补偿的相位变化，由于在该层上的传播。在该增益值处，形成增益辅助模式，其中在电磁波的往返行程期间的相移为零。这种增益辅助模式仅在电介质中的正增益下存在，并且可以用于创建亚波长尺寸的电介质激光器和传感器。
2022-01-23 physics.optics
A Fundamental Limit on Propagation Loss of Waveguides with Subwavelength Mode Size
本文提出了一般波导任意模的截面限制与传播长度之间的基本折衷关系。这个极限是众所周知的导模衍射极限的推广。结果提供了一个下界的传播损耗的等离子体激元波导，这是有吸引力的深亚波长模式尺寸。我们还引入了一个材料损耗优值因子，它为比较不同的等离子体材料以实现限制和损耗之间的最佳权衡设定了一个标准。
2014-11-17 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
Subwavelength focusing of light by a tapered microtube
我们提出了一种机制，在光学频率的基础上使用的锥形微管制造的玻璃毛细管的亚波长聚焦。使用671nm的相干光和安装在三轴压电纳米定位平台上的近场扫描光学显微镜探针，获得了一系列二维强度分布。实验结果表明，在距离微管输出端面约1.47μm（2.2λ）处，焦斑最小，其半峰全宽约为435nm（0.65λ），接近衍射极限。实验结果与数值模拟结果吻合良好。
2010-06-18 physics.optics
Unlabelled Far-field Deeply Subwavelength Superoscillatory Imaging (DSSI)
最近有报道称，自由空间超振荡电磁场的深亚波长特征可以通过实验观察到，并用于具有纳米级分辨率的光学计量学[Science 364，771（2019）]。在这里，我们介绍了一种新类型的成像，称为深亚波长超振荡成像（DSSI），揭示了一个物理对象的精细结构，通过其超振荡照明下的远场散射图案。该对象是重建从散射光的强度分布记录在超振荡场的对象的不同位置。重建是使用经过大量散射事件训练的卷积神经网络执行的。我们表明，DSSI提供的分辨率远远超出了传统的“衍射极限”。在建模实验中，包括两个亚波长不透明颗粒的二聚体以超过$λ/200$的分辨率成像。
2019-10-04 physics.optics
Graphene supports the propagation of subwavelength optical solitons
我们从理论上研究了光在石墨烯单层中的非线性传播。我们发现，石墨烯在光学频率下的大的固有非线性使得能够形成准一维自导光束（空间孤子），其特征在于在中等电场峰值强度下的亚波长宽度。我们还证明了一类新的非线性自限模的表面等离子体激元与石墨烯光孤子的杂交。
2012-09-27 physics.optics
A spatially shifted beam approach to subwavelength focusing
虽然负折射率超材料已经成功地实现了亚波长聚焦，但图像分辨率受到损耗的限制。在这封信中，提出了一种金属传输屏幕与亚波长间隔槽，重点是近场超过衍射极限，而且，很容易缩放从微波频率的光学制度。一个分析模型的基础上叠加的移动光束图案的开发，同意非常好的全波模拟，并证实了在微波频率的实验结果。
2008-09-25 physics.optics
Three Dimensional Subwavelength focus by a near-field plate lens
我们采用逆向设计的方法来构造一个薄的近场透镜，它可以通过操纵磁偶极子源的近场来产生所需的亚波长聚焦。人工阻抗表面所代表的平面近场透镜是由集总电抗元件（电容器和电感器）与空间变化的值。在实验中，获得了所需的环形聚焦光斑，其特征尺寸比衍射极限所允许的尺寸小近三倍。除了高分辨率成像，所提出的近场板可以扩展到其他有趣的应用，如无线电力传输或复杂的波前/波束成形器。
2013-05-22 physics.optics
Ultrahigh Interference Spatial Compression of Light Inside the Subwavelength Aperture of a Near-Field Optical Probe
从理论上研究了近场光学显微镜亚波长部分光模干涉和相互作用的空间效应。发现模式干涉可以导致在直径为100 nm的探针输出孔径内的25 nm的横向尺寸内的光（在自由空间中λ = 500 nm）的更高的空间压缩。结果表明，近场光学显微镜技术的空间分辨率提高的可能性。
2005-09-22 physics.optics
Scattering of singular beams by subwavelength objects
近年来，人们对测量纳米级物体的更好方法越来越感兴趣，特别是在纳米技术，生物医学，清洁技术和微电子等领域。由于经典的衍射极限或缓慢而复杂的测量过程，传统的方法已被证明是不够的。本文的目的是探讨奇异光束的特殊特性，与亚波长物体的调查。奇异光束是在其物理参数（例如相位或偏振）中包含一个或多个奇点的光束。我们专注于电磁波和亚波长物体之间的三维相互作用，以从散射光图案中提取关于物体的信息。
2013-07-21 physics.optics
Enhanced transmission versus localization of a light pulse by a subwavelength metal slit
金属薄膜中的亚波长狭缝共振增强传输和光波准直的存在[例如，见T.W. Ebbesen等人，Nature（London）391，667（1998）和H.J.Lezec等人，Science，297，820（2002）]引出了一个基本问题：一个光脉冲能被一个亚波长狭缝增强并同时在空间和时间中定位吗？为了解决这个问题，超短（飞秒）波包衍射的亚波长（纳米尺寸）狭缝的能量通量的空间分布进行了分析，通过使用传统的方法的基础上的Neerhoff和Mur的麦克斯韦方程组的解决方案。结果表明，光脉冲可以在近场衍射区被增强几个数量级，同时在nm和fs尺度上被局域化。在纳米光子学的可能应用进行了讨论。
2004-08-03 physics.optics
Enhanced transmission versus localization of a light pulse by a subwavelength metal slit: Can the pulse have both characteristics?
金属薄膜中的亚波长狭缝共振增强传输和光波准直的存在[例如，见T.W. Ebbesen等人，Nature（London）391，667（1998）和H.J.Lezec等人，Science，297，820（2002）]引出了一个基本问题：一个光能被一个亚波长的狭缝增强并同时在空间和时间中定域吗？为了解决这个问题，超短（飞秒）波包衍射的亚波长（纳米尺寸）狭缝的能量通量的空间分布进行了分析，通过使用传统的方法的基础上的Neerhoff和Mur的麦克斯韦方程组的解决方案。结果表明，光可以增强的数量级，同时在近场衍射区的nm和fs尺度的本地化。在纳米光子学的可能应用进行了讨论。
2004-02-04 physics.optics
Deep-subwavelength features of photonic skyrmions in a confined electromagnetic field with orbital angular momentum
在磁性材料中，Skyrmions是纳米级区域，其中电子自旋的方向以涡旋型方式变化。在这里，我们表明，自旋轨道耦合在一个聚焦的矢量光束的结果在skyrmion的激发波导场的光子自旋分布。虽然衍射限制了强度分布的空间大小，但定义光子自旋的场的方向不受此限制。我们证明了skyrmion自旋结构的变化在深亚波长尺度下，1/60的光波长，这对应于约10纳米的长度尺度。光子skyrmions的应用范围可以从高分辨率成像和精密计量到量子技术和数据存储，其中场的自旋结构，而不是其强度，可以应用于实现深亚波长光学图案。
2018-06-13 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
Upholding the diffraction limit in the focusing of light and sound
由恩斯特·阿贝和其他人提出的衍射极限的概念一直是一个重要的指导原则，限制了我们在远场紧紧聚焦经典波（如光和声音）的能力。在过去的十年中，许多报告描述了“低于衍射极限”的光和声音的聚焦或成像。我们认为，衍射极限定义在一个合理的方式，例如在上限的波数对应的空间傅立叶分量的强度分布，或在光斑大小，其中至少50%的入射功率可以集中，仍然站在这一天不间断。本文综述了“亚波长”或“亚衍射极限”聚焦的实验观察，主要分为三大类：（1）“超分辨”，即通过改变光学系统的光瞳，以增加边带为代价，减小光强分布中心最大值的宽度;（ii）固体浸没透镜，利用具有高有效折射率的超材料;（iii）通过诸如天线的亚波长结构来集中强度。尽管沿着这条线已经做了很多有趣的工作，但迄今为止进行的实验都没有违反合理定义的衍射极限。
2016-10-10 physics.optics
Analytical model of the enhanced light transmission through subwavelength metal slits: Green's function formalism versus Rayleigh's expansion
我们提出了一个分析模型的共振增强传输的光通过一个亚波长nm大小的狭缝在厚金属膜。利用窄缝近似和麦克斯韦方程组的格林函数形式，导出了透射电磁场和透射系数的简单公式。共振波长与半解析模型[Y. Takakura，Phys. Rev. Lett. 86，5601（2001）]，其通过使用瑞利场展开来求解波动方程。然而，我们的公式显示出很大的共振增强的透射波，而瑞利膨胀模型预测衰减。这种差异是由于近场亚波长衍射，这是没有考虑的瑞利展开模型。
2006-03-23 physics.optics
Near-zero-sidelobe optical subwavelength asymmetric focusing lens with dual-layer metasurfaces
现有的非对称透射超颖表面通常由金属材料构成，光频效率低，不能同时实现光学非对称透射和聚焦。非对称聚焦透镜（AFL）虽然实现了声非对称聚焦，但获得的焦点伴随着较大的旁瓣。针对这些问题，本文提出了一种利用介质材料设计双层超颖表面的自聚焦光纤，可以同时实现光的非对称传输和聚焦。进一步通过优化AFL的设计理论，实现了亚波长量级的近零旁瓣聚焦。优化后的AFL在宽带范围内实现了NZS非对称聚焦，在光学微纳加工、量子通信、光学微操纵等领域具有巨大的应用潜力。
2020-01-04 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
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
In-plane subwavelength near field optical capsule for lab-on-a-chip optical nano-tweezer
在这封信中，我们提出了一个新的概念验证的光学纳米镊子的基础上，一对介电矩形棒能够产生一类新的控制有限体积近场光胶囊。时域有限差分模拟的光的空间结构和光捕获力的金纳米粒子浸没在水中演示了一个平面的亚波长光学胶囊的物理概念，集成了微流体介观器件。结果表明，折射率和介质矩形棒之间的距离可以控制光学胶囊的形状和轴向位置。这种平面内波长缩放结构为在紧凑的平面结构中操纵包括生物颗粒在内的吸收性纳米颗粒提供了新的途径，因此应该在芯片实验室领域开辟有前途的前景。
2021-10-04 physics.optics
Near-perfect absorber as a subwavelength thickness spatial frequency filter for optical image processing
空间频率滤波是生物和技术成像中的信息处理方法的基本使能器。然而，大多数滤波方法需要庞大而昂贵的光学设备或一定程度的计算处理。在这里，我们实验证明片上，全光空间频率滤波使用薄膜完美的吸收体结构。我们给出了振幅图像中的边缘增强以及波场中的相位梯度转换为强度调制的例子。
2019-02-15 physics.optics
Optical surface edge Bloch modes: low-loss subwavelength-scale 2D light localization
有限尺寸的木材堆的边缘模式可以出现在边缘上的完整带隙内<010>。模面积小到0.066平方半真空波长，传输损耗小。场最大值发生在电介质-真空界面处，如表面等离子体激元模式的金属-电介质界面处。边缘模式是非金属材料中的一种亚波长尺度的二维光局域化模式。对相同表面Bloch模之间的双模同向耦合的分析表明，需要大的光子晶体或表面设计来抑制木材堆中的倏逝场耦合。
2012-07-27 physics.optics
Accurate feeding of nano antenna by polarization singularities for lateral and rotational displacement sensing
亚波长物体和位移的测量是纳米光学测量的关键。我们在这封信中表明，纳米天线与亚波长结构可以精确地解决入射光束的奇异性。这种超过衍射极限的精确馈送可以导致远场中单向散射的动态控制。入射奇异波束的偏振不连续性与天线附近的快速相位变化相结合，导致远场散射对深亚波长尺度位移的显著敏感性。提出了一种基于奇异光学与纳米天线相互作用的远场深亚波长位置探测方法。
2016-03-21 physics.optics
Wideband Optical Filters with Small Gap Coupled Subwavelength Metal Structures
在这封信中，我们表明，由亚波长金属结构制成的光学带阻滤波器的带宽可以显着增加的强等离子体近场耦合通过周期性金属正方形的角落。通过改变金属正方形之间的间隙尺寸，研究了小间隙耦合对光谱带宽的影响。采用等效传输线模型拟合了金属滤波器的透射谱和反射谱。传输线模型可以很好地描述间隙尺寸大于近场衰减长度的金属结构。然而，它无法模拟的透射和反射光谱时，间隙的大小达到衰减范围的近场在小间隙。
2012-01-06 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
Deep Subwavelength Plasmonic Lasers
激光科学已经解决了物理限制，以实现更高功率，更快和更小的光源。寻求能够在纳米尺度上直接产生相干光场的超紧凑激光器，远远超过光的衍射极限，仍然是一个关键的基本挑战。基于光子晶体、微盘、金属包覆腔和纳米线的显微激光器现在可以达到衍射极限，这限制了光学模式尺寸和物理器件尺寸都大于半个波长。虽然表面等离子体激元能够紧密地定位光，但光频率处的欧姆损耗抑制了真正纳米尺度激光器的实现。最近的理论已经提出了一种通过使用混合等离子体激元波导来显著减少等离子体激元损耗同时保持超小模式的方法。使用这种方法，我们报告了一个实验演示的纳米级等离子体激元激光器产生的光学模式小于100倍的衍射极限，利用高增益硫化镉半导体纳米线顶部的银表面由5 nm厚的绝缘间隙分开。发射寿命的直接测量揭示了宽带增强的纳米线的自发发射率高达6倍，由于强模式约束和签名的明显的阈值激光。由于等离子体激元模式没有截止，我们展示了器件和光学模式的横向尺寸的缩小。随着这些光学相干源接近分子和电子长度尺度，等离子体激元激光器提供了探索光与物质之间极端相互作用的可能性，为有源光子电路，生物传感和量子信息技术开辟了新的途径。
2009-06-25 physics.optics
Subwavelength focusing of azimuthally polarized beams with vortical phase in dielectrics by using an ultra-thin lens
我们证明了一个平面和双折射二元透镜可以将具有涡旋相位的方位偏振光束聚焦成一个亚波长的横向偏振光斑。结果阐明，在多层介质中，超出瑞利衍射极限的该聚焦光斑在行进通过电介质界面之后可以很好地保持几个波长，这是通过使用其他矢量光束（即，径向、线性和圆偏振光束）作为照明光。这种紧凑的光学系统可以是有价值的数据写入和缺陷识别的晶片或硅芯片，由于通过界面增强偏振聚焦。它还能够与传统显微镜高度集成，用于远场超分辨率成像，表面扫描和检测，以及亚波长聚焦，这是由于增强的聚焦性能（减小的宽度和延长的长度）以及平面化的配置。
2014-06-15 physics.optics
Nanostructures for very broadband or multi-frequency transition from wave beams to a subwavelength light distributions
在本文中，我们建议和理论研究锥形等离子体纳米结构，它连接入射光束与亚波长的空间区域，在一个广泛的频率范围内或不同的操作频率的字段是局部增强。该空间区域在锥形结构的轮廓附近具有频率稳定的位置。这是由于也可以存在于锥形结构中的特殊波导模式。我们预见到许多可能的应用，我们的结构，从未来的近场扫描光学显微镜传统的光波导和未来的光学纳米电路之间的互连。
2011-03-29 physics.optics
Resonant backward scattering of light by a two-side-open subwavelength metallic slit
分析了TM-偏振光经两侧开口的亚波长金属狭缝后向散射。我们发现，反射系数与波长具有类似法布里-珀罗的依赖关系，这是类似的反常行为的传输报告中的研究[Y。Takakura，Phys. Rev. Lett. \textbf{86}，5601（2001）]。开放的狭缝完全反射了接近共振波长的光。此外，我们表明，入射光和共振后向散射光的干涉在近场衍射区产生的空间局域波的强度是10-10 $^3$倍大于入射波，但一个数量级小于腔内强度。在狭缝入口和出口处的谐振波的振幅和相位不同于法布里-珀罗腔。
2005-08-03 physics.optics
A Subwavelength-Laser-Driven Transmitting Optical Nanoantenna for Wireless Communications
纳米天线是表现出大的受限电场增强的有效器件。迄今为止，人们对它的研究主要集中在接收模式上，这意味着照明场本质上是一个平面波。在本文中，我们考虑的问题，设计一个有效的和高度定向的发射纳米天线系统是由非平面波场，亚波长激光激发。包括短波长组件使我们能够实现200 nm的光斑半径，这是其入射波长（800 nm）的四分之一。近场和远场天线数量的介绍和计算使用一个有效的全波多物理场求解器。一个纳米尺度的光学天线，然后提出了优化的尺寸和材料设置。还讨论了各种设计曲线和见解，如如何定义效率和确定系统是否正确辐射的问题。
2019-11-29 physics.optics
Optical forces on cylinders near subwavelength slits illuminated by a photonic nanojet
我们讨论施加在粒子上的光学力，无论是电介质或金属，附近的亚波长狭缝由光子nanojet照明。我们比较这些情况下，米氏共振或不激发。研究的配置是2D的，因此这些粒子是无限的圆柱体，为了获得非凡的传输，照明光束是p偏振的。我们展示了这些粒子共振对光学力的不同影响：虽然在这些照明条件下的回音壁模式削弱了力的强度，但后者通过局部等离子体激元激发而增强。此外，与用高斯光束照射狭缝相比，用纳米喷射照射狭缝将在孔的出口处的颗粒上的光学力增强了3至10倍。此外，这种小的共振金属颗粒在由纳米射流直接照射时所经受的拉力可以通过狭缝的存在而改变，使得它可以在颗粒的某些横向位置处变得排斥。
2012-07-09 physics.optics
Periodic Modulation of Extraordinary Optical Transmission through Subwavelength Hole Arrays using Surrounding Bragg Mirrors
研究了通过由布拉格反射镜包围的亚波长孔阵列的增强光传输，表明反射镜的作用是限制与非凡光传输效应相关的表面等离子体，形成表面谐振腔。总体效果是光透射强度增加超过已经增强的透射的三倍以上，而与布拉格反射镜是在入射光的输入侧还是输出侧无关。布拉格反射镜结构的几何形状控制增强，并且甚至可以将透射减少一半。通过改变这些几何参数，我们能够周期性地调制特定波长的光的传输，与谐振腔中表面等离子体波的传播和干涉一致。FDTD模拟和波传播模型验证了这种效果。
2007-08-09 physics.optics
Emergence of transverse optical spin in a subwavelength grating ring resonator
ITMO University（ITMO大学）；Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）
亚波长光栅环谐振器通过模式耦合实现非零横向光学自旋，实验验证其高达70%的圆极化度，为芯片级光学自旋电子和谷电子接口提供新方法。
2026-02-10 physics.optics
Far-Field Microscopy of Sparse Subwavelength Objects
我们提出了实验重建的亚波长特征的稀疏光学对象的远场。我们表明，这是足够的，知道对象是稀疏的，只有，并恢复100 nm的功能与30 nm的分辨率，为λ=532 nm的照明波长。我们的技术可以实时工作，不需要扫描，并且可以在所有现有的显微镜中实现-光学和非光学。
2010-10-04 physics.optics
Non-resonant subwavelength imaging by dielectric microparticles
最近提出了一种假说，解释了介电微球的亚波长成像的非共振机制。根据这一假设，近场强耦合到微球的亚波长散射体的远场图像由垂直于球表面的散射体偏振提供。一个位置接近的正常取向的偶极子的辐射是由微球体的形状，使发射的波束有一个几乎平坦的相位前。然后这个光束被证明是成像的--保持关于偶极子位置的亚波长信息。然而，这种亚波长成像机制仅在我们以前的论文中被假设。在本文中，我们提出了一个理论研究，证实了这一假设，并更好地解释了基本的物理。在成像波束演化的几种情况下，由微球形成的中空波束的平坦或略微发散的相位波前使得两个偶极子源的深亚波长（$0.1-0.2λ$）分辨率成为可能。我们数值模拟这些方案之一-其中一个聚焦透镜位于比瑞利衍射长度更接近波束形成微球，并代表微球本身。在我们的模拟中，我们用一个2D的“球体”（微柱），以便使用一个可用的电磁解算器非常大的光学尺寸的介电微粒的3D微球。成像的物理机制不会受到这种替换的影响。
2021-06-21 physics.optics
Broadband subwavelength focusing of light using a passive drain
光吸收通常被认为是有害的，如果可能的话应该避免。我们提出了一种宽带纳米吸收体，完全消除了衍射波，导致在一个亚波长增强的字段。通过设计复介电函数的色散使宽带操作成为可能。与金属纳米颗粒的标准平面波照射相比，局部增强可以显著改善。我们的数值模拟表明，短至6 fs的光脉冲可以聚焦到11 nm的区域。不仅局部场，而且它的梯度也大大增强，指向超快非线性光谱学，传感和通信与深亚波长分辨率的应用。
2013-04-23 physics.optics
Interscale Mixing Microscopy: far field imaging beyond the diffraction limit
我们提出了一个分析描述和实验实现的尺度间混合显微镜，基于衍射的成像技术，能够检测波长/10的物体在远场测量相干和非相干宽带光。该方法的目的是基于物体和有限衍射光栅产生的干涉的远场测量来恢复由亚波长物体衍射的光的空间光谱。分析多个衍射级的单个测量通常足以确定物体的参数。所提出的形式主义打开了大门，在远场的纳米级物体的光谱。
2016-04-18 physics.optics
Nonreciprocal light propagation induced by a subwavelength spinning cylinder
非互易光学器件在通信和传感的光操纵中具有广泛的应用。光学非互易性的非磁性机制对于高频片上应用是高度期望的。本文研究了亚波长自旋圆柱诱导的介质波导中光传播的非互易特性。我们发现圆柱体的手征模可以通过横向自旋轨道相互作用引起与波导的单向耦合，导致导波在相反方向上传播时的不同传输，从而导致光学隔离。我们揭示了依赖于各种系统参数，包括模式阶数，自旋速度和耦合距离的非互易性。结果表明，高阶手征模和较大的自旋速度通常会产生较强的非互易性，并且存在一个最佳圆柱-波导耦合距离，在该距离处光隔离度达到最大。我们的工作有助于理解亚波长移动结构中的非互易性，并可以在集成光子电路，拓扑光子学和新型超颖表面中找到应用。
2022-04-23 physics.optics
Time Driven Subwavelength Focusing with Negative Refraction
Veselago于1968年提出的基于负折射的平面透镜概念，主要是在单色区进行研究。最近认识到，Pendry在2000年发现的超透镜效应的时间发展尚未被评估，可能会带来惊喜：时间依赖性照明可以提高聚焦的空间分辨率。本文研究了45 \degre -倾斜正方形点阵圆孔在Duraluminum板上的弯曲波聚焦动力学。时间分辨实验表明，聚焦图像随着时间的推移而缩小，低于衍射极限，横向分辨率从0.8 $λ$增加到0.35 $λ$，而谐波激励下的聚焦仍然是衍射限制。模态分析揭示了辐射透镜共振在脉冲重建中的作用，辐射透镜共振在焦点处反复自同步以形成超振荡场。
2014-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
K-series approximation of vectorial optical fields for designing diffractive optical elements with subwavelength feature sizes
衍射光学元件（DOE）被广泛地应用作为用于经由波前成形的期望光操纵的紧凑解决方案。近年来的先进芯片应用进一步要求其特征尺寸向亚波长方向移动，这就不可避免地带来了光场的矢量效应，使得经典的标量理论失效。然而，由于数值稳定性和高要求的计算成本问题，模拟和优化与光学元件中数十亿个可调参数相关的矢量场是很困难的。为了解决这个问题，本研究提出了一个适用的算法，通过波矢量（k）级数近似的矢量光场。在半解析严格耦合波分析（RCWA）的基础上，一个适当的选择方案的k系列，使计算效率高，但仍然预测计算DOE。通过时域有限差分（FDTD）方法对示例性设计的性能估计表明，所提出的算法预测的强度分布与目标一致，只有一个小数误差。与优化几何自由度（例如，DOE深度h）作为对来自k系列截断的误差的补偿，该算法证明其在精度上优于基于标量的模型一个或两个数量级，并且仅需要合理的计算资源。
2021-08-27 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
Far field subwavelength imaging and focusing using a wire medium based resonant metalens
这是第二篇文章在一系列的两个处理的概念“共振超透镜”，我们最近介绍了[物理。104，203901（2010）]。它是一种能及时编码和有效辐射物体远场亚衍射信息的新型透镜。这种透镜的概念证明是在微波范围内进行的，使用由具有有限长度的平行导线的正方形晶格制成的介质。我们研究了一种时间反转的亚波长聚焦方案，并在实验上得到了焦宽为λ/25的光斑。通过基于互相关的成像过程，我们示出了分辨率为λ/80的图像重建。最后，我们讨论这种镜头的局限性，主要是在损失。
2012-11-16 physics.optics
Limitations on Sub-Diffraction Imaging with a Negative Refractive Index Slab
最近有人提出，一个材料的平板，其介电常数和磁导率都具有-1的值，不仅可以使与源相关联的传播场聚焦，而且还可以重新聚焦非传播近场，从而实现亚衍射图像。在这项工作中，我们讨论了各种板参数的亚波长焦点的灵敏度，指出连接到板等离子体激元模式。我们还注意到并解决了与点源的完美成像相关的悖论。我们的结论是，亚波长分辨率是可以实现的现有技术，但只有通过实施一组关键的设计参数。
2002-06-28 cond-mat physics.optics
Confining Light in Deep Subwavelength Electromagnetic Cavities
我们证明，它是可能的，以限制电磁辐射的腔体是显着小于它封装的辐射的波长。为此，我们使用变换光学技术。首先，我们提出了一个“完美腔”的任意小的尺寸，在这种限制模式可以存在。此外，我们表明，这些本征模有一个连续谱和弯曲损耗是不存在的，在传统的微腔中观察到的。最后，我们介绍了一种替代的腔体配置，是不太敏感的材料缺陷，并仍然表现出深亚波长模式结合高品质因数，即使相当大的材料损耗。这样的腔可能是有趣的信息存储在光学数据处理和量子光学的应用。
2010-09-10 physics.optics
Diffraction-free optical beam propagation with near-zero phase variation in extremely anisotropic metamaterials
设计了具有相同波长下有效介电常数张量为零实部的横向分量（平行于多层膜界面）和具有超大虚部的纵向分量（垂直于多层膜界面）的极端各向异性金属-介质多层超材料，包括基于传输矩阵方法的光学非局域性分析.分析了多层膜周期和材料损耗对深亚波长光束在多层膜中传输特性的影响，证明了多层膜具有近平坦的等频轮廓，使得深亚波长光束在多层膜中传输时相位变化接近于零。
2015-02-03 physics.optics
Retrieving the Size of Deep-subwavelength Objects via Tunable Optical Spin-Orbit Coupling
我们提出了一个方案，以检索的尺度远小于波长的玻璃基板上的纳米颗粒的尺寸参数。这是通过使用两个平面波来照射粒子以产生丰富且非平凡的局部偏振分布，并观察到衬底中的远场散射图案来实现的。本文提出了一个简单的偶极子模型，利用了倏逝场在临界角以外区域的隧穿效应以及自旋轨道耦合引起的定向散射，将粒子的形状、大小和位置与远场散射相联系，具有很高的灵敏度。我们的方法带来了一个远场超分辨率成像方案的基础上的相互作用的矢量光与纳米粒子。
2018-02-01 physics.optics
