Multiply resonant high quality photonic crystal nanocavities
我们提出并实验证明了一个光子晶体纳米腔与多个谐振，可以几乎独立调谐。该设计由两个正交相交的纳米梁腔组成。在实验上，我们测量腔品质因数为6,600和1000的共振分离382 nm，我们测量的最大分离506 nm的共振之间。这些结构在非线性光学过程如和频/差频和受激拉曼散射中具有很好的应用前景。
2011-06-29 physics.optics
Examining resonant inelastic spontaneous scattering of classical Laguerre-Gauss beams from molecules
本文在半经典框架下，从理论上研究了拉盖尔-高斯（LG）光束与复杂多原子分子全对称振动的自发共振非弹性散射。我们开发了一个相互作用的哈密顿量，占激发光束内的分子的位置，推导出有效的微分散射截面的经典LG光束从分子使用频域三阶非线性光学响应函数。为了获得物理洞察这个散射过程中，我们利用模型振动分子来研究这个散射过程的变化。对于特定的分子参数，包括振动频率和所涉及的电子状态的相对位移，这项调查表明，入射LG光束不对称地增强两个参与激发跃迁之一，导致调制的干扰存在于散射过程中。这种调制允许从复杂的多原子分子相干控制共振非弹性散射的途径。我们讨论了可能的应用，这种控制的共振x射线非弹性散射（RIXS）的小多原子分子的应用范围从单分子电子学到太阳能科学的中心。
2013-11-14 physics.atom-ph physics.optics
Double Resonant Tunable Second Harmonic Generation in Two-dimensional Layered Materials through Band Nesting
我们提出了一种通过双共振效应产生巨各向异性二次谐波非线性响应的机制，该机制是通过电子能带结构工程的能带嵌套实现的。理想的能带设置是由基本共振能量$\hbarω$分隔的三重嵌套能带。我们从理论上证明，所提出的现象可以实现在双层SnS带调谐与垂直的电偏压，最大限度地提高了几个数量级的二次谐波磁化率。此外，偏振各向异性的可调谐性可用于实现新型偏振敏感器件。
2023-02-17 physics.optics
Near-field enhancement and imaging in double planar polariton-resonant structures
结果表明，具有表面模式（极化激元）共振的两个耦合的平面材料片的系统可以用于倏逝场恢复的目的，因此，用于亚波长近场成像。将板放置在自由空间中，使它们平行并分开一定距离。由于片的谐振表面模式（极化激元）的相互作用，可以实现通过系统的渐逝平面波的振幅的指数增长。这种效应以前曾被预测为后向波（双负或Veselago）平板透镜。这里考虑的替代系统被证明是可实现的，在微波的网格或阵列的共振粒子。共振网格和粒子的必要的电磁特性的研究和建立。理论结果得到了微波实验的支持，证明放大的倏逝模。
2003-11-18 physics.optics
Fano-Resonant, Asymmetric, Metamaterial-Assisted Tweezers for Single Nanoparticle Trapping
等离子体纳米结构可以克服阿贝衍射极限以产生强梯度场，从而实现纳米尺寸颗粒的有效光学捕获。然而，在低入射激光强度下实现稳定的捕获仍然具有挑战性。在这里，我们展示了一个法诺共振辅助等离子体光镊（FAPOT），单个纳米粒子捕获在一个阵列的不对称分裂的纳米孔径，研磨在50 nm的金薄膜。通过调节俘获波长和改变入射激光强度实现了稳定的俘获。在930 nm的近共振捕获波长下，对于20 nm的聚苯乙烯颗粒，实现了8.65 fN/nm/mW的非常大的归一化陷阱刚度。我们发现，陷阱的共振刚度提高了63倍，相比非共振条件。这可以归因于超小的模体积，这使得大的近场强度和腔Purcell效应的贡献。这些结果将有助于在低入射捕获激光强度下实现强捕获，从而为研究单分子（如蛋白质、DNA或病毒）的跃迁路径提供新的选择。
2020-01-23 physics.app-ph physics.optics
Singular states of resonant nanophotonic lattices
介绍了纳米光子共振系统中的基本效应及其性质。光谱中出现了与晶格结构和材料组成密切相关的共振亮通道和非共振暗通道。亮态对应于高反射率导模共振（GMR），而暗通道代表连续谱（BIC）中的束缚态。即使在简单的系统中，具有可调带宽的奇异状态也表现为与其他谐振特征分离的孤立谱线。在适度的晶格调制下，存在不可抑制的漏带变形，合并模态带，并导致偏移暗态和反射BIC以及高反射率宽带内的透射BIC。Rytov型有效介质理论（EMT）被证明是一个强大的手段来描述，制定和理解集体GMR/BIC的基本原理在共振光子系统。特别是，丢弃的Rytov非对称场的解析解在这里示出预测暗BIC状态基本上是准确的相当大的调制水平。等效EMT均匀膜的传播常数提供了一个突出的，经常被引用的嵌入BIC本征值的定量评价。最后通过实验验证了关键效应。
2022-10-01 physics.optics
Omni-resonant optical micro-cavity
光学腔是光子学的基石。它们在激光器、滤光器、光梳和时钟以及量子物理学中都是不可或缺的，并使引力波的探测成为可能。腔仅在离散的谐振频率下传输光，这些谐振频率在微结构中被很好地分离。尽管人们试图建造“白光腔”，但与腔发生光学相互作用所产生的好处-如共振场的建立-仍然局限于窄线宽。在这里，我们展示了通过平面法布里-珀罗微腔通过角度复用相位匹配，利用生物启发光栅配置的消色差光传输。通过将每个波长与适当的入射角相关联，连续谱共振并且使微腔透明。单阶0.7 nm宽的谐振的轨迹在谱角空间中去倾斜，成为跨越多个腔自由谱范围的60 nm宽的消色差谐振。这种方法切断了共振带宽和腔光子寿命之间的联系，从而有希望在宽带宽的线性和非线性光学效应的共振增强的MEMS器件。
2016-12-13 physics.optics
Interaction between coaxial dielectric disks enhances the Q-factor
我们研究了两个同轴介质盘之间的距离的变化下的谐振模式的行为，并显示了避免交叉的谐振，因为磁盘之间的相互作用。由于圆盘的同轴排列，因此通过方位角指数$m=0, 1, 2, \ldots$来分开考虑。在本文中，我们考虑的情况$m=0$。对于足够长的距离的谐振模式可以分为对称和反对称杂交的孤立盘的谐振模式。随着距离的减小，相互作用变得更强，从而避免了孤立盘的不同共振的交叉。与孤立圆盘的$Q$因子相比，这又将两个圆盘的$Q$因子提高了一个数量级。
2019-05-13 physics.optics
Analytical design of flat-top transmission filters composed of several resonant structures
从理论上研究了由多个相同的共振衍射结构（如多层薄膜结构或导模共振光栅）组成的复合结构的共振特性。使用散射矩阵形式主义，我们分析表明，在适当选择的相移层的厚度，复合结构，包括两个或四个共振衍射结构与洛伦兹透射率分布光学实现的巴特沃兹滤波器的顺序2或3，分别，并能够实现平顶透射光谱与陡峭的斜率和低边带。此外，我们证明了由三个或四个二阶巴特沃兹滤波器组成的复合结构可以分别精确地逼近四阶或五阶巴特沃兹滤波器。所提出的理论结果证实了由所谓的W结构（简单的三层谐振结构，包括一个高折射率的核心层和两个低折射率的包层中的高折射率的电介质环境）的复合结构的严格的数值模拟。模拟结果证实了平顶透射峰的形成，其形状完全符合推导的理论描述。此外，我们展示了一个非常简单的机制，控制透射率峰宽，这包括在改变初始W结构的包覆层的厚度，并能够产生平顶透射峰具有显着的亚纳米尺寸。
2019-06-28 physics.optics
Retro-Reflective Beam Communications with Spatially Separated Laser Resonator
利用红外或可见光作为载体的光无线通信（OWC）在6 G研究中受到极大关注。共振波束通信（RBCom）是一种同时满足非机械移动性和高信噪比要求的光通信技术。它具有自对准功能，因此避免了定位和指向操作。然而，RBCom经受回波干扰。本文提出了一种基于二次谐波产生的无回波干扰RBCom系统设计。发射器和接收器构成一个空间分离的激光谐振腔，其中形成回射谐振光束并自动跟踪接收器。这种结构为信道提供了波束形成和对准的自适应能力，这类似于智能反射表面（IRS）增强通信的概念，但没有硬件和软件控制器。此外，我们建立了一个分析模型来评估波束半径，波束功率，和信道容量。结果表明，与现有的OWC技术相比，该系统在10 Gbit/s以上的传输距离更长，光束直径更小。
2021-06-25 cs.SY eess.SY physics.optics
Comparison of gold- and graphene-based resonant nano-structures for terahertz metamaterials and an ultra-thin graphene-based modulator
石墨烯表现出独特的材料特性，在电磁波技术中，它提出了将设备小型化到原子长度尺度的前景。在这里，我们研究了由石墨烯制成的开口环谐振器超材料，并将其与金基超材料进行了比较。我们发现，石墨烯的巨大的反应性响应来自其大的动力学电感允许深亚波长共振，虽然其共振强度降低，由于更高的耗散损耗阻尼和更小的偶极耦合。然而，紧密堆叠的石墨烯环可以提供负磁导率，并且石墨烯元原子的电偶极共振变得令人惊讶地强。基于这些发现，我们提出了一种太赫兹调制器的超材料的基础上，交替图案化的石墨烯片的多层堆叠的介电间隔物分开。相邻的石墨烯片彼此偏置，导致在约90%的透射水平下超过75%的调制深度。
2014-10-20 physics.optics
Hidden Sector Photon Coupling of Resonant Cavities
许多超越标准模型的理论引入了光准光子，这是一种假设的自旋为1的场，它与光子在动力学上混合。传统上，微波腔实验通过将功率从有源驱动腔传输到无源接收腔来寻找准光子，其中两个腔由光子无法穿透的屏障隔开。我们扩展这种测量技术，占腔之间的双向耦合，并表明，准光子场的存在下，可以改变耦合腔对的谐振频率。我们提出了一个实验，利用这种效果，并使用测量腔谐振频率来约束的准光子光子-光子混合参数，chi。我们表明，这样的实验可以提高灵敏度，以chi比现有的实验的准光子质量小于谐振腔的谐振频率，并消除一些最常见的系统谐振腔实验。
2013-04-25 hep-ph physics.optics
Imaging interatomic electron current in crystals with ultrafast resonant x-ray scattering
我们演示了如何超快共振X射线散射技术可以应用于电子波包在晶体中的成像动力学。考虑到宽带探测脉冲引起的非弹性和弹性散射事件不能通过散射光子的光谱分离，我们研究了具有价带电子动力学的晶体的散射图案。因此，散射模式不是由测量时的结构因子决定的，而是可以对散射原子之间的瞬时电子流进行编码。我们提供的例子，如何在一个周期性的结构中的原子间的电子电流可以从一个单一的散射图案提取考虑价电子空穴运动（KBr）$_{108}$和Ge $_{83}$集群。
2015-11-09 physics.atom-ph physics.optics
Transformation of the frequency-modulated continuous-wave field into a train of short pulses by resonant filters
提出了将调频辐射场转换为短脉冲训练的谐振滤波方法，并将其应用于光域。有效的频率调制可以通过电光调制器或通过具有窄吸收线的滤波器的谐振频率调制来实现。由于频率调制，窄谱CW辐射场被谐振滤波器视为由调制频率分离的等距光谱分量的梳。调谐窄带滤波器与梳的第$n$个光谱分量谐振，将辐射场转换成脉冲束，每个束中具有$n$脉冲。这种变化可以用相干散射共振分量与整个梳状场的干涉来解释。相长干涉导致脉冲的形成，而相消干涉被看作是脉冲之间的暗窗。结果表明，谐振滤波器的最佳厚度比光域中产生短脉冲所需的色散滤波器的厚度小几个数量级。
2016-09-22 physics.optics quant-ph
Triply-resonant micro-optical parametric oscillators based on Kerr nonlinearity: nonlinear loss, unequal resonance-port couplings, and coupled-cavity implementations
我们开发了一个理论模型的三倍频谐振光学参量振荡器（OPO）的基础上，简并四波混频（FWM），包括物理和自由度相关的微光子（片上）器件的实现，包括非线性损耗，一般的谐振模场结构，和模式选择耦合到外部端口。耦合模理论模型讨论了双光子吸收和自由载流子吸收对参量增益和振荡阈值的影响，并最终讨论了OPO的优化设计。该模型超越了一个典型的自由空间腔配置，通过将一个完整的模式分析，承认与非均匀的场分布，相关的光子微腔系统的芯片上的分布模式。这导致非线性品质因数（NFOM）的概念推广到系数向量。此外，通过考虑无约束的信号，泵和空闲的谐振耦合强度的激励端口，通常不提供简单的腔体几何形状，我们表明，效率最大化的设计将有不平等的外部Q的三个谐振。我们到达OPO振荡阈值，包括非线性吸收和自由载流子寿命的广义公式，并提供了一个规范化的解决方案，在存在非线性损耗的耦合的最佳选择方面的设计问题。基于这些结果，我们提出了一个家庭的耦合腔系统，以实现最佳的四波混频，其中谐振波长的控制可以从优化非线性转换效率分离，而且泵浦，信号和空闲耦合到总线波导可以独立控制，使用干涉腔超模耦合为例。使用广义NFOM，我们解决了单腔和多腔的几何形状，以及驻波和行波激发的效率。
2014-02-15 physics.optics
Twist-Tuned Strong Coupling in Sub-GHz Wire Metasurface Bilayers
Florida International University（佛罗里达国际大学）
该研究通过扭角调制实现亚GHz双层线状超材料的可编程共振特性，展示了高耦合度和协同性，为深亚波长共振平台提供了新的解决方案。
2025-12-24 physics.optics
Resonant THz detection by periodic multi-gate plasmonic FETs
我们表明，一个周期性的多光栅栅结构可以应用到太赫兹等离子体场效应晶体管（TeraFET），以提高太赫兹探测灵敏度。由分离的栅极部分引入的空间非均匀性产生具有不同载流子浓度和速度的区域，从而引起谐波行为。由此产生的直流电压响应的频谱由增强区和抑制区组成。在增强区，响应电压的幅值可以比均匀沟道器件放大100%。这些区域的分布模式与栅极部分的数量（Ns）直接相关。创建Ns频率标度中的响应幅度的映射，这有助于区分增强/抑制区域并定位最佳操作参数。
2023-02-20 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Quasi-normal mode theory of the scattering matrix, enforcing fundamental constraints for truncated expansions
我们发展了一个准简正模理论（QNMT）来计算系统的散射$S$矩阵，同时满足能量守恒和互易性，即使是一个小的截断共振集。它是一个实用的降阶（少参数）模型的基础上的谐振频率和恒定的模式到端口的耦合系数，很容易从本征求解器计算，而不需要QNM归一化。此外，我们展示了如何低$Q$模式可以被分离成一个有效的缓慢变化的背景响应$C$，给出了一个额外的近似公式为$S$，这是有用的，以描述一般的Fano共振现象。我们证明了我们的配方为各种电磁超颖表面上的正常和固定角度的倾斜平面波入射。
2021-09-24 physics.app-ph physics.optics
Determination of atomic multiphoton ionization phases by trichromatic multichannel wave packet interferometry
提出了一种基于三色脉冲整形的多通道光电子干涉技术，用于钾原子多光子电离（MPI）中量子相位的确定。激光场的颜色被选择为在连续谱中产生三个能量分离的光电子干涉图。当红色脉冲与$3d$ -态双光子共振导致（2+1）共振增强MPI（REMPI）时，（1+2）REMPI经由具有初始绿色或蓝色脉冲的非共振中间$4p$ -态发生。我们表明，通过非共振中间态的电离升降机的光电子干涉图的简并从路径组成的排列的颜色。干涉图的分析揭示了$\pm π/2$的相移取决于（1+2）REMPI路径中失谐的符号。此外，我们证明了共振（2+1）REMPI路径中的光电离时间延迟引起的光电子谱中的线性光谱相位。洞察到底层MPI过程中获得通过分析微扰的描述和数值模拟耦合到连续三色驱动的三能级系统。
2022-03-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
