Optical fiber coupling to planar photonic crystal microcavities
提出了一种在锥形标准单模光纤和高Q值光子晶体谐振腔的谐振模之间有效传输光的技术，该谐振腔的模体积小于立方波长。腔模品质因数为4.7 × 10^4，总的光纤到腔的耦合效率为44%。
2004-05-13 physics.optics quant-ph
Spoof polariton enhanced modal density of states in planar nanostructured metallic cavities
纳米结构金属表面上的欺骗表面模式已知具有依赖于周期性图案的几何特征的可定制的色散。在这里，我们研究欺骗等离子体激元色散的隔离光栅和光栅平面镜腔配置。利用散射矩阵方法得到了腔中的欺骗极化激元色散，并引入了相关的微分模态密度，得到了模式色散并对腔极化激元模式进行了分类。光栅镜腔几何形状是平面接地平面上方的周期性纳米结构金属的示例。这里讨论的属性是相关的应用范围从薄的电磁完美吸收近场辐射传热。
2014-05-16 physics.optics quant-ph
Ultimate fast optical switching of a planar microcavity in the telecom wavelength range
利用超快泵浦-探测反射技术研究了一种在电信波段具有近1300 nm谐振的GaAs-AlAs平面微腔。通过泵浦频率的明智选择，我们观察到由于瞬时电子克尔效应，共振频率最终快速且可逆地降低了一半以上的线宽。开关的开关？的腔是唯一的限制腔存储时间？TCAV = 0.3ps，而不是由本征材料参数决定的。我们的研究结果铺平了道路，超太赫兹开关率的片上数据调制和实时腔量子电动力学。
2011-03-30 physics.optics
Phase singularity enabled polarization switchable analog spatial differentiation in an atomic MoS$_2$ planar Fabry-Pérot cavity
Harbin Institute of Technology at Weihai（哈尔滨工业大学（威海））；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
研究利用集成平面F-P腔的单层MoS₂，借助偏振相关相位奇点，实现斜入射下偏振可切换模拟空间微分，通过切换入射偏振实现输入图像的一阶和二阶导数，为可调谐光学计算提供新策略，可用于图像处理等。
2026-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Sensitive control of broad-area semiconductor lasers by cavity shape
光腔的光线动力学具有分叉点：光线轨迹在稳定和不稳定之间突然切换的特殊几何形状。一个突出的例子是具有两个平面镜的法布里-珀罗腔，其广泛用于宽面积半导体激光器。这样的腔支持相对少量的横模的激光，并且激光器非常容易受到折射和不规则脉动的影响。在这里，我们实验证明，从这个分叉点（平面腔）的轻微偏差显着改变激光器的性能。在含有两个凹面镜的近平面腔中，横向激射模的数目急剧增加。虽然激光发射的空间相干性降低，但输出光束的发散角保持相对较窄。此外，时空激光动力学变得更加稳定相比，在法布里-珀罗腔。我们的近平面大面积半导体激光器具有更高的亮度、更好的方向性，因此与白炽灯相比，集成时间更短，同时具有足够低的散斑对比度，使其成为无散斑成像的卓越光源。此外，我们的方法控制时空动力学与极端灵敏度附近的分岔点可以应用到其他类型的高功率激光器和非线性动力学系统。
2022-05-23 physics.optics
Kerr-lens Mode Locking Without Nonlinear Astigmatism
我们演示了一个克尔透镜锁模折叠腔使用平面（非布鲁斯特）钛：蓝宝石晶体作为增益和克尔介质，从而消除了由布鲁斯特削减克尔介质所造成的非线性像散。我们的方法使用一种新型的腔折叠，其中腔内激光束在两个垂直平面中传播，使得一个反射镜的像散由另一个反射镜补偿，从而能够引入无像散的平面切割增益介质。我们证明，这种配置是固有的非线性散光，这在标准腔折叠需要一个特殊的功率特定的补偿。
2013-01-02 physics.optics
Exceptional points in anisotropic planar microcavities
平面微腔允许控制和操纵自旋极化，表现在由于固有极化模式分裂而引起的光学自旋霍尔效应等现象中。在这里，我们研究了一个透明的旋转对称性破缺的微腔，实现了在腔平面的单轴腔材料的光轴对齐。我们表明，在平面内的光学各向异性引起的例外点的色散关系，这发生成对的，圆偏振，是偏振涡旋的核心。这些例外点是系统的非厄米特特性的结果，并且与吸收双轴系统中的奇异光轴密切相关。
2016-09-24 physics.optics
Improving the sensitivity of planar Fabry-Pérot cavities via adaptive optics and mode filtering
法布里-珀罗（FP）腔是一种基本的光学元件，广泛应用于各种传感领域。在这里，我们介绍了一个一般的理论框架来研究任意光腔模式的相互作用，平面FP和显示光学像差，固有的询问光束或由于不完善的腔，降低光学灵敏度，激发高阶空间模式的腔。我们发现，特定的Zernike像差在灵敏度退化中起主导作用，并且通过适当的波前校正或模式滤波可以显着恢复灵敏度的一般损失。然后，我们证明了我们的理论研究结果也实验和现实的平面FP传感器的灵敏度在实践中可以提高到三倍的协同组合的自适应光学和无源模式滤波。
2020-07-19 physics.optics
Planar Waveguide Circulating Gaussian Beam Resonators on a Silicon Photonic Chip
本研究提出一种硅基平板波导循环高斯光束谐振器设计，采用折叠腔结构与缝隙耦合方式，实现了高Q值与宽带工作，降低了侧壁粗糙度等带来的损耗和模式分裂影响。
2025-07-30 physics.optics
Giant reflection band and anomalous negative transmission in a resonant dielectric grating slab: application to a planar cavity
本文研究了在P偏振下，入射角与等效矩形介质光栅平板布儒斯特角相差不大的情况下，自持矩形介质光栅平板中巨反射带和反常负透射的基本光学效应。注意，自持介质光栅板是最简单的系统，由于布拉格衍射，可以显示前两种光学效应。系统地研究了它的光学响应的一般入射几何形状的麦克斯韦方程组的解析精确解。在亚波长范围内，高对比度介质光栅板中众所周知的宽反射带的变化，通过行进基波和第一衍射波之间的相消干涉获得（所谓的第二类伍德异常的概括），巨大的反射带是由于相互作用而产生的微妙效应，以及在行进基波和第一准引导衍射波之间，以及在消逝/发散波的较高平面内波矢量分量之间。为了更好地描述这种效果，我们将比较的自维持的高对比度的介质光栅板的光学响应与系统组成的一个等效的均匀板与薄的矩形高对比度的介质光栅刻在两个表面之一，通常作为原型的第二种伍德的异常生成。最后，简要讨论了由两块自支撑矩形介质栅板构成的平面谐振腔中的电磁场约束问题。
2012-05-24 physics.optics
Transverse-mode coupling effects in scanning cavity microscopy
可调开放式Fabry-Pérot微腔能够将腔增强与高分辨率成像相结合。为了评估这种技术的限制，从背景变化，我们进行高精细扫描腔显微镜的原始平面镜。我们观察到空间局部化的功能，强腔传输减少某些腔模式的订单，和周期性的背景图案与高空间频率。我们表明，在详细的测量，本地化的结构起源于共振横模耦合，并产生从平面镜表面的地形，特别是它的局部曲率和梯度。我们进一步研究了背景图案，发现它们来自非共振模式耦合，我们将其归因于镜子的微观粗糙度。我们的测量和分析阐明了不完美的镜子的影响，并揭示其微观形貌的影响。这对于解释扫描腔图像至关重要，并且可以为精确应用提供相关见解，例如引力波探测器，激光陀螺仪和参考腔。
2019-09-03 physics.ins-det physics.optics
Fabrication of high-quality PMMA/SiO$_x$ spaced planar microcavities for strong coupling of light with monolayer WS$_2$ excitons
原子薄的过渡金属二硫属化物晶体（单层TMDC）中的激子极化激元已经成为一个有前途的候选者，以实现拓扑输运，超高效激光技术和集体量子现象，如极化激元凝聚和室温下的超流性。然而，将单层TMDC集成到高质量的平面微腔中以实现腔光子和TMDC激子（束缚电子-空穴对）之间所需的强耦合已被证明具有挑战性。以前的集成方法必须在单层中的光-物质相互作用的强度、腔光子寿命和微腔的横向尺寸上的各种不利影响之间进行折衷。在这里，我们展示了一种可扩展的方法来制造高品质的平面微腔与集成单层WS $_2$层由层通过使用聚甲基丙烯酸甲酯/氧化硅（PMMA/SiO $_x$）作为腔间隔。由于激子振子的强度是很好地保护所需的处理步骤的PMMA层，在这项工作中，具有以上$10^3$的品质因数的微腔研究，可以在室温下在强的光-物质耦合制度。这是制造用于工程激子-极化激元势场的晶片级和图案化微腔的重要一步，这对于实现许多提出的技术至关重要。
2022-09-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Luminescent nanoparticles in a shrinking spherical cavity -- probing the evaporating microdroplets of colloidal suspension -- optical lattices and structural transitions
我们研究了使用带电发光纳米粒子作为纳米探针的可能性，用于研究缓慢蒸发的自由（光吸收）悬浮液微滴的表面和内部结构的演变方案。使用三种浓度（1、10和50 mg/ml）的发光纳米颗粒。将单个微滴保持在线性电动四极阱中，并用CW IR激光以~50 W/mm 2的辐照度激发发光。由于微滴充当光学球形谐振腔，纳米颗粒与光的相互作用既反射又改变了内部光场模式结构。取决于所使用的纳米颗粒浓度，其尤其导致在发光和散射中观察到的调制深度的非常显著的增加和球形腔共振最大值（形态依赖性共振-MDR）的变窄、发光和散射之间的比率的突然变化以及发光信号的双稳定性。所观察到的现象可以归因于光学MDR与纳米颗粒晶格壳的相互作用，形成并改变其在微滴表面的结构。通过这种方式，可以检测到这种晶格的形成和坍塌。
2022-11-28 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.optics
Measurement of the Goos-Hänchen shift in a microwave cavity
本文测量了二维介质微波腔中的古斯-汉兴位移。微波波束是由天线阵列产生的球面波适当叠加而产生的;所产生的波束然后在平面界面处反射。通过测量包括其相位的电场，可以提取入射光束和反射光束的坡印廷矢量，其进而用于找到入射角度以及光束撞击界面和被反射的位置。这些位置直接产生古斯-汉兴位移。结果进行了比较，经典的Artmann结果和数值计算使用高斯光束。
2010-10-25 physics.optics
Quantum single-photon control, storage, and entanglement generation with planar atomic arrays
虽然人工制造的图案化超颖表面为经典光操纵提供了范式转换光学组件，但自由空间中光与物质之间的强相互作用、可控和确定性量子界面仍然是一个突出的挑战。在这里，我们从理论上证明了如何实现量子控制的入射单光子脉冲的电和磁分量的工程二维原子阵列的集体响应。高保真度的吸收和存储在一个长寿命的亚辐射状态，其随后的检索，是通过控制经典或量子力学的交流斯塔克位移的原子水平和抑制在吸收过程中的散射。通过将阵列的集体态耦合到腔中的另一个光子，并通过仅使用单个相干驻波来设计原子的惠更斯表面，来制备具有几乎为零反射的透射光子的量子波前控制。所提出的方案允许在腔、晶格之间产生纠缠，因此允许存储、反射或透射光的状态，并且允许在腔和传播光子之间进行量子态转移。二分纠缠产生明确计算之间存储的单光子激发的阵列和腔光子。我们通过操纵透射或反射光子的相位、相位叠加、偏振和方向来说明控制，提供光和原子之间的量子光学开关和功能量子接口，这些接口可以在更大的量子信息平台中形成链接。
2021-12-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Planar Metamaterial with Toroidal Moment
我们观察到的环形响应从平面超材料组成的非对称开口环谐振器（ASRRs）。结果表明，通过控制超原子的结构对称性，可以将平面ASRR作为超原子进行合理排列，从而构造出环形分子。场图清楚地表明，环形谐振在亚波长尺度上开辟了新的电磁约束方式。平面方案的操纵ASRR之间的耦合可能会刺激研究在光学领域涉及环形多极子。超环面结构与Fano共振相结合的高Q响应在低阈值激光、腔量子电动力学和非线性处理等方面具有巨大的应用潜力。
2012-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A cavity-based optical antenna for color centers in diamond
有效的原子-光子界面是将诸如金刚石色心的固态发射体集成到量子技术应用中的关键要求。然而，就像其他固态发射器一样，由于主体晶体的高折射率，它们向自由空间的发射受到严重限制。在这项工作中，我们提出了一个平面光学天线的基础上，两个银镜涂在一个薄的单晶金刚石膜，形成一个平面法布里-珀罗腔，提高了光子提取从单个锡空位（SnV）中心，以及他们的耦合到激发激光。在数值优化的结构，我们发现理论上的增强可收集的光子率的一个因素为60相比，散装的情况下。作为一个证明的原理演示，我们制造的单晶金刚石膜与子$μ$ m的厚度和创建SnV中心的离子注入。采用非共振激发，我们显示了6倍的可收集的光子率增强，产生高达50万光子每秒从一个单一的SnV中心。与此同时，我们观察到根据理论所需的激发功率的显着降低，证明了腔作为光学天线的功能。由于其平面设计，天线同时为膜内的大量发射器提供类似的增强。此外，单片结构提供了高机械稳定性，并且直接使得能够在大多数自旋光子接口实现中所需的低温条件下操作。
2021-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Giant terahertz near-field enhancement by two-dimensional plasmons
我们考虑一个周期性门控二维电子系统，与中央门指偏置独立创建一个可调谐的等离子体腔在平面等离子体晶体。我们表明，等离子体激元共振激发的周期性等离子体晶格入射太赫兹辐射可以强烈泵浦腔等离子体激元模式，导致深亚波长浓度的太赫兹能量与巨大的电场增强因子高达10000。
2011-09-21 physics.optics
Electric-quadrupole and magnetic-dipole contributions to the n2+n3 band of carbon dioxide near 3.3 micron
水蒸气中的电四极（E2）跃迁和二氧化碳中的磁偶极（M1）跃迁的探测开辟了分子光谱学的新领域。虽然在目前的状态下，光谱数据库只提供多原子分子（H2O，CO2，N2 O，CH 4，O3）的电偶极（E1）跃迁，弱E2和M1波段对地球和行星大气建模的可能影响必须加以解决。这在二氧化碳的情况下尤其重要，因为二氧化碳的E2和M1带可能位于弱E1吸收的光谱窗口中。本文利用光反馈腔增强吸收光谱仪（OFCEAS）在3.3 μ m的二氧化碳透明窗口内记录了CO2的高灵敏度吸收光谱。所研究的光谱间隔对应于最近在火星大气光谱中发现的二氧化碳的N2+N3波段的M1跃迁区域。这里，通过OFCEAS检测到n2+n3带的M1和E2跃迁。使用最近的从头计算的E2光谱的12 C16 O2，5 M1线和3 E2线的强度测量，使我们能够解开M1和E2的贡献。事实上，发现E2强度值（每个分子大约10-29 cm）与从头计算合理一致，而M1线（包括E2贡献）的强度与最近通过傅里叶变换光谱学进行的非常长的路径测量非常一致。因此，我们的结论是，E2和M1转换应系统地纳入光谱数据库提供的CO2线列表。
2020-12-14 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.chem-ph
Enhanced transmission at the zeroth-order mode of a terahertz Fabry-Perot cavity
本文研究镜面间距远小于波长的平面法布里-珀罗腔，发现其零阶模式可在宽太赫兹带宽内实现增强透射，为太赫兹场调制和多频率同时强耦合提供了新途径。
2023-12-03 physics.ed-ph physics.optics
Operating a near-concentric cavity at the last stable resonance
球面镜的近同心光学腔可以在需要强原子-光相互作用的应用中提供优于常规近平面腔的技术优势，因为它们将光集中在非常小的空间区域中。然而，这种腔几乎不支持稳定的光学模式，因此带来了实际挑战。在这里，我们提出了一个实验，在该实验中，我们将近同心腔保持在其最后谐振长度，用于与原子跃迁谐振的780 nm激光。此时，两个球面镜表面的间距比临界同心点短207（13）nm，对应于稳定性参数g=-0.999962（2）和2.4 $μ$ m的腔束腰。
2018-06-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Strong Optical Confinement between Non-periodic Flat Dielectric Gratings
我们提出了一种新的光学微腔的设计，其中的光能主要驻留在自由空间，因此很容易访问的异物，如原子，分子，机械谐振器等，我们描述了这些谐振器的物理，并提出了一种基于随机优化的设计方法。给出了衍射极限模体积和品质因数在$10^4$ - $10^6$范围内的腔设计。在纯平面几何形状的情况下，可以使用常规的微米和纳米制造工艺将腔体容易地集成在芯片上。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
