MaPBI3 and 2D hybrid organic inorganic perovskite based microcavities employing periodic, aperiodic and disordered photonic structures and with the possibility of light-induced tuning
无机-有机钙钛矿半导体由于其显著的光学性质而变得越来越令人感兴趣，例如高光致发光量子产率和在宽波长范围内显示光学增益的可能性。我们在这里模拟了嵌入MaPBI 3和2D混合有机无机钙钛矿半导体的微腔，通过将这种活性层嵌入周期性，非周期性和无序的光子结构之间。我们已经仔细考虑了所采用的所有材料的折射率色散，例如二氧化硅、二氧化钛和钙钛矿层。此外，通过采用光致变色聚合物，即基于二芳基乙烯的聚酯pDTE，我们已经设计了一个微腔与光致调谐的腔模式是可能的。
2021-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Aperiodic photonics of elliptic curves
在本文中，我们提出了一种新的方法，在光学科学和技术的非周期性秩序，利用数论和密码学中的某些非多项式（硬）问题的内在结构复杂性的工程光学介质与新的传输和波的本地化属性。特别是，我们解决了大量（900）的光散射系统，在物理上表现出独特的非周期性的顺序椭圆曲线和相关的离散对数问题在有限域上的结构-性能关系。除了定义一个与不同数学领域有着深刻联系的极其丰富的主题外，椭圆曲线还提供了前所未有的机会，可以在非周期环境中设计光散射现象，超越传统随机介质的限制。我们的理论分析结合了点图案空间统计的跨学科方法与严格的格林矩阵解决方案的多波散射问题的电和磁偶极子，并提供了访问的光谱和光散射特性的新型确定性非周期性结构与增强的光-物质耦合的纳米光子学和超材料应用成像和光谱学。
2019-12-18 cond-mat.dis-nn physics.optics
Controllable spiking patterns in long-wavelength VCSELs for neuromorphic photonics systems
在1310 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）中获得了多个可控尖峰图案，以响应于诱导的扰动和两种不同的偏振光注入情况，即平行和正交。在电信波长下工作的VCSEL中实现可再现的尖峰响应为这些设备在用于非传统计算应用的超快神经形态光子系统中的未来使用提供了很大的希望。
2015-07-29 physics.optics
Deterministic aperiodic composite lattice-structured silicon thin films for photon management
具有非周期性纳米结构分布的纳米工程半导体材料中光子流的奇异操纵在效率增强和工业上可行的宽带光子技术中起着关键作用。通过一个通用的确定性纳米技术路线，除了周期性的，横向准异质或无序的随机光子晶格，在这里，我们展示了可扩展的纳米结构半导体薄膜上的大面积纳米压印基板高达4平方厘米的非周期性复合纳米光子晶格具有可定制的超单元瓦片的先进功能特性。所提出的人工纳米结构材料具有定义良好的晶格点形态的更丰富的傅立叶光谱在功能上被设计为类似于二维无公度共生非周期性晶格，包括周期性光子晶体和面内准晶作为子组。呈现了具有锥形纳米孔或纳米锥-纳米孔的复合光子晶格结构的晶体硅薄膜，其与周期性对应物相比显示出高达+30%的可实现短路电流密度，其中与300纳米厚度的参考非结构化硅薄膜相比高达+190%。鉴于可扩展的自底向上集成器件制造工艺，结构分析进一步扩展到液相结晶双面织构确定性非周期性晶格结构的10微米厚的大面积晶体硅薄膜。
2016-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Inverse design of functional photonic patches by adjoint optimization coupled to the generalized Mie theory
本研究提出将伴随优化与二维广义米氏理论结合的严谨方法，实现功能光子贴片的逆向设计，可完成辐射塑形等多种功能，且非周期沃格尔螺旋结构在消色差聚焦上优势显著，计算量远低于标准数值优化方法。
2023-03-06 physics.optics
Aperiodic bandgap structures for enhanced quantum two-photon sources
本文提出了一种新的方法来提高双光子自发发射过程的效率，该方法是由基于爱森斯坦素数和高斯素数的非周期分布的光子结构的多重分形光模密度驱动的。特别是，使用准确的Mie-Lorenz多极理论结合多重分形去趋势波动分析，我们计算的局部状态密度的周期性和非周期性系统，并证明形成完整的带隙与独特的分形标度行为的散射阵列的介电纳米圆柱。此外，我们还系统地研究了这些非周期光子系统的Purcell增强和最局域化的光模共振，并基于广义格林张量方法计算了它们的双光子自发发射率。我们的研究结果表明，激发的爱森斯坦和高斯光子阵列的高共振临界态在宽带多重分形光谱引起显着增强的发射率相比，可能在带边的周期性结构具有可比的大小。除了在芯片上定义增强量子双光子源的新方法之外，具有多重分形模式密度的非周期性带隙结构的工程可以为量子纳米光子学应用提供在多尺度不变真空中获得新的电磁谐振现象的途径。
2021-06-24 physics.optics quant-ph
Pythagoras Superposition Principle for Localized Eigenstates of 2D Moiré Lattices
本文提出一种结合平面波离散化与谱指示器验证的精确算法，探索二维莫尔晶格能带结构，发现势强度相关的局域-离域转变，并揭示了局域本征态的毕达哥拉斯叠加原理。
2023-07-11 physics.optics
Density of photonic states in aperiodic structures
周期性通常被认为是形成带隙的必要和充分条件，即，具有抑制态密度的能带。在这里，我们通过分析三种结构的带隙特性来检查这个前提，这三种结构在周期性和有序性方面不同。我们考虑一个光子晶体，无序晶格，有序但非周期性准晶结构。实空间度量允许我们比较这些不同结构的周期性程度。利用这个度规，我们揭示了无序晶格和有序准晶可以归因于同一组材料结构。我们从理论和实验两方面研究了它们的光子态密度。分析表明，尽管光子晶体和准晶结构的周期性程度显著不同，但它们对态密度的抑制几乎相似。我们的研究结果提供了新的见解的物理机制导致形成的带隙。
2023-01-27 cond-mat.dis-nn physics.class-ph physics.optics
Deterministic and controllable photonic scattering media via direct laser writing
光子散射材料，例如生物组织和白纸，由随机定位的纳米级折射率不均匀性制成，其导致光的多次光的散射。通常，这些材料，无论是天然存在的还是人造的，都是通过散射不均匀性的自组装形成的，这在定制无序以及因此的光学性质方面带来了挑战。在这里，我们报告的光子散射介质的纳米织物使用直接激光写入与确定性设计。这些确定性散射介质由在立方体积内随机取向的亚微米厚的聚合物纳米棒组成。我们研究了光的总透射率作为棒的数量密度和样品厚度的函数，以提取散射和传输平均自由程使用辐射转移理论。这种具有确定性和可控性的光子散射介质是基本光散射的模型系统，特别是具有强各向异性，并在固态照明和光子学中提供新的应用。
2020-10-19 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
Electro-optic controllable disordered photonic crystal for Anderson localization of light in real time
安德森局域化是一种普遍存在的干涉现象，即波在无序介质中不能传播。与经典谐振腔不同，满足无序介质中干涉的有利条件实际上是物理学中的统计问题。目前实现安德森局域化的进展主要局限于优化无序介质的迭代方法。一个原位的，主动控制优化的可用性肯定铺平了道路，实现安德森局域化及其应用。在这封信中，我们提出了一种电光可控无序光子晶体，并证明了其性能方面的安德森局域化的光在原位实时应用的外部电场。我们相信，使用这种介质的安德森局域化不仅有望解决科学的严格性，而且还将引入额外的自由度，即，技术应用中的可调性。
2019-01-21 physics.optics
Strong localization of microwaves beyond 2D in aperiodic Vogel spirals
该研究通过高介电常数圆柱 Vogel 螺旋阵列的微波动力学实验，发现其同时具有高斯、指数和幂律衰减的长寿命电磁模式，并证明这种独特结构导致超越二维、在三维中仍存在的强局域化。
2023-07-24 cond-mat.dis-nn physics.optics
Supercritical-Xenon-Filled Hollow-Core Photonic Bandgap Fiber as a Raman-Free, Dispersion-Controllable Nonlinear Optical Medium
我们提出了超临界氙在空芯光子带隙光纤作为一种高度非线性介质，并证明了200 nm的控制光纤的指导窗口的氙通过其超临界相变。氙的大光学极化率和单原子性质被预测为允许大的光学非线性，在与熔融石英相同的数量级上，同时保持大大降低的拉曼散射，为非线性和量子光学提供益处。
2013-06-19 physics.optics
Ultrafast photonic rainbow with controllable orbital angular momentum
增加光束的任意自由度，都有可能拓宽这种特殊光束的应用领域。具有轨道角动量维的涡旋光束作为一种有用的光源在许多领域得到了广泛的应用。利用级联四波混频（CFWM）在钇铝石榴石（YAG）板中首次产生了具有可控轨道角动量的同心超快涡旋光束（MUCU-VB），又称超快光子彩虹。同时产生多达9个同心环形超快涡旋边带。通过改变两束泵浦光的拓扑荷，可以控制边带的拓扑荷，测量了边带的拓扑荷，并与理论分析进行了比较。这种新型的MUCU-VB可以同时在时间、空间、光谱和OAM状态下进行操作，这为涡旋光束提供了多个新的自由度，在双光子泵浦探测实验、微粒子的同步操作和探测以及光通信等方面具有广泛而特殊的应用前景。此外，超快边带的特殊聚焦特性，如不同波长的多焦点，可能会进一步扩展其应用范围。
2021-10-14 physics.optics
Photonic orbital angular momentum with controllable orientation
涡旋是自然界中常见的旋转扰动，从玻色-爱因斯坦凝聚体中的极小尺度到螺旋星系中的宇宙学上的巨大尺度。通常与螺旋相位相关联的光学涡旋可以携带轨道角动量（OAM）。如果螺旋相位在空间域中扭曲，则光学OAM可以在纵向方向上，或者如果相位在时空域中旋转，则光学OAM可以在横向方向上。在这篇文章中，我们展示了时空涡旋和空间涡旋在波包中的交叉。作为这种交叉的结果，波包承载倾斜的OAM，其向利用光子的OAM的应用提供额外的自由度。
2021-08-08 physics.optics
Optically controllable photonic structures with zero absorption
我们展示了在空间或/和时间上对原子介质中的折射率进行周期性调制，同时保持吸收/增益消失的可能性。这种调制基于折射率的周期性共振增强，由外部光场控制，并开辟了一种方法来产生相干可控的光子结构。我们提出了在具有激发态吸收的稀土掺杂晶体中可能实施所提出的方案。
2011-06-03 physics.optics quant-ph
Magnetically Controllable Multimode Interference in Topological Photonic Crystals
本文在支持两个不同色散单向边缘模式的旋磁拓扑光子绝缘体中，实验展示了通过磁场强度或频率调控多模干涉，实现可控功率分配，为高效可重构光子器件发展提供了新途径。
2024-01-18 physics.app-ph physics.optics
Gain Modulation by Graphene Plasmons in Aperiodic Lattice Lasers
基于二维石墨烯等离子体激元的技术将能够开发快速，紧凑和廉价的有源光子元件，因为与其他材料中的等离子体激元不同，石墨烯等离子体激元可以通过掺杂水平进行调谐。这种调谐被利用在太赫兹量子级联激光器中，以可逆地改变它们的发射。这是通过两个关键步骤实现的：第一，通过在非周期性晶格激光器内激发石墨烯等离子体，第二，通过工程光子寿命，将石墨烯的费米能量与往返增益联系起来。模态增益以及因此激光光谱对集成的、电可控的石墨烯层的掺杂高度敏感。集成石墨烯等离子体激元激光器原理的演示为新一代有源可编程等离子体超材料奠定了基础，其对光子学，材料科学和纳米技术具有重大影响。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photonic Cyclone: spatiotemporal optical vortex with controllable transverse orbital angular momentum
今天，众所周知，光具有沿着传播方向的线性动量。此外，科学家们还发现，光可以具有角动量（AM），与圆偏振相关的自旋角动量（SAM）和由于方位角相关相位的轨道角动量（OAM）。尽管这样的角动量一般是纵向的，但与传播方向成横向的SAM已经开辟了各种关键应用[1]。相比之下，横向OAM的调查是相当罕见的，由于其复杂的性质。在这里，我们展示了一个简单的方法来产生一个三维（3D）的光学波包与可控的纯横向OAM。这样的波包是时空（ST）涡旋，其类似于前进的旋风，具有在空间和时间维度中流动的光能。与横向SAM相反，由光子旋流器携带的横向OAM的大小可以通过简单的调整缩放到更大的值。由于ST涡流在独特的横向维度上携带可控的OAM，因此它具有很强的潜力，可以用于其他可能不可能的新应用。该方案可适用于其它谱域和不同波场，为ST涡旋在更广范围内的研究和应用提供了巨大的机会。
2019-08-31 physics.optics
Mode Confinement in Photonic Quasi-Crystal Point-Defect Cavities for Particle Accelerators
在这封信中，我们提出了一个有限大小的光子带隙结构的非周期性排列的介质棒组成的点缺陷谐振器的限制特性的研究，特别强调其用于粒子加速器的腔的设计。具体而言，对于有代表性的几何形状，我们研究的基本模式的属性（作为填充分数，结构尺寸和损耗的函数）通过2-D和3-D全波数值模拟，以及在室温下的微波测量。结果表明，对于减小尺寸的结构，非周期性的几何形状表现出优越的限制性能相比，周期性的。
2008-09-29 physics.acc-ph physics.optics
Aperiodic electro-optic time lens for spectral manipulation of single-photon pulses
电光时间透镜是量子信息光子谱-时间处理的一种很有前途的实验器件。我们报道了一种稳定的电光时间透镜的实现方法，它依赖于快速光电二极管的电子响应的放大。该方法不需要重复时钟，并且可以应用于非周期性光信号。我们实验证明，使用单光子脉冲的方法，并直接验证其非周期性。该方法将使复杂的电光时间光学系统的建设。
2020-06-23 physics.optics quant-ph
Graphene fish-scale array as controllable reflecting photonic structure
我们报道了一种新型的可控反射阵列的谐振特性，这种阵列由放置在金属背衬的介质衬底上的曲折状石墨烯条组成。该结构表现出两种共振，表现为反射率的尖锐深度。第一个存在，因为该结构的周期性单元的条带具有用于诱导表面等离子体激元的共振尺寸。第二类共振由作为平面光子晶体的整个结构的TM本征波的激发来定义。后者的谐振不依赖于是否有谐振尺寸的单位单元的条带。
2015-07-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fully symmetric controllable integrated three-resonator photonic molecule
光子分子可以用来实现复杂的光学能量状态和模式，类似于分子中发现的那些，具有对光谱工程和量子光学等应用有用的特性。期望使用高品质因数光子集成环形谐振器来实现光子分子，这是由于它们的窄的类原子光谱谐振、可调谐性以及缩放光子电路上的谐振器的数量的能力。然而，为了充分利用分子光谱复杂性和调谐自由度，谐振器结构在可扩展的集成平台中应在谐振器间耦合和谐振器-波导耦合以及独立谐振调谐和低功耗操作方面具有完全对称性。到目前为止，光子分子对称性已被限制到双腔和三腔的几何形状耦合到单或双总线，和共振调谐限于双谐振器分子。在本文中，我们展示了一个三谐振腔光子分子，由对称耦合的811万本征Q氮化硅环，其中每个环耦合到其他两个环。每个环的谐振和集体分子的谐振使用低功耗、单片集成的薄膜锆钛酸铅（PZT）致动器来控制，该致动器与超低损耗氮化硅谐振器集成。这种性能是在没有底切波导的情况下实现的，从而产生了PZT控制谐振器迄今为止的最高Q。这一进展导致在晶片级集成平台中完全控制复杂的光子分子共振光谱和分裂。由此产生的六个可调谐的超模可以完全控制，包括简并，位置和分裂以及设计的模型，可以准确地预测能量模式和透射光谱和可调谐共振分裂。
2021-05-22 physics.optics
Control of single quantum emitters in bio-inspired aperiodic nano-photonic devices
增强芯片上的光-物质相互作用对于研究纳米和量子光学效应以及实现集成器件（例如，用于经典和量子光子学、传感和能量收集应用）至关重要。工程纳米器件能够有效地限制光和控制单个发射体的自发发射动力学，这对于腔量子电动力学实验以及经典和量子光源的发展至关重要。在这里，我们报告的演示增强光物质相互作用和珀塞尔效应的芯片上，基于生物启发的非周期性设备制造的氮化硅和砷化镓。内部光源，即氮化硅和砷化铟单量子点中的光学活性缺陷中心，用于通过显微光致发光光谱成像和表征由具有Vogel螺旋几何形状的光子膜限定的各个光学模式。通过研究测量的光学共振的统计数据，与严格的多重散射理论合作，我们观察到对数正态分布，并报告品质因数值高达2201+/-443。在此基础上，我们进一步研究了单个半导体量子点与受限光模的耦合。我们的研究结果表明，腔量子电动力学效应提供强有力的修改的自发发射衰减的单光跃迁：我们显示控制的衰减寿命的单发射器的动态范围达到20。我们的研究结果提高了对发光Vogel螺旋系统的基本物理特性的理解，显示了它们在量子光子器件中的应用，并为进一步开发经典和量子有源器件奠定了基础。
2020-01-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Localization and delocalization of light in photonic moire lattices
莫尔晶格由两个相同的周期性结构以相对旋转角度叠加而成。即使在日常生活中也存在，也已经产生莫尔晶格，例如，具有耦合的石墨烯-六方氮化硼单层、石墨烯-石墨烯层和碳化硅表面上的层，一个尚未探索的基本问题是由莫尔晶格限定的电势中的波的演化。在这里，我们实验性地创建二维光子莫尔晶格，与它们的材料前辈不同，它们具有易于控制的参数和对称性，可以探索具有根本不同几何形状的结构之间的过渡：周期性，一般非周期性和准晶体。配备这样的实现，我们观察到光在确定性线性晶格的局域化。这样的本地化是基于在带物理学，与以前的计划的基础上，在光学准晶体中的光扩散，其中的无序是需要的发病安德森局域化。利用可分辨和不可分辨的莫尔条纹，我们报道了光的二维定域-离域-跃迁（LDT）的首次实验演示。莫尔晶格可以具有与子晶格的晶体学对称群一致的几乎任意的几何形状，因此提供了一个强大的工具来控制光图案的性质，探索周期性和非周期性相位之间的过渡物理，以及与几个科学领域相关的二维波包现象。
2020-09-17 physics.optics
Controllable selective coupling of Dyakonov surface wave at liquid crystal based interface
高方向性和无损耗表面波在二维光子电路和器件中具有重要的应用前景。在这里，我们实验证明了一个选择性的Dyakonov表面波耦合之间的透明聚碳酸酯材料和液晶液晶5CB的界面。通过施加磁场控制液晶液晶的各向异性，来自发散入射光束的特定入射角的单个射线可以选择性地耦合成表面波。这一特性的实现可能会导致新一代的片上集成光学和二维光子器件。
2019-07-29 physics.optics
Controllable Asymmetric Phase-Locked States of the Fundamental Active Photonic Dimer
耦合半导体激光器是具有复杂动力学的系统，其在光子学中的许多应用是令人感兴趣的。在本工作中，我们研究了由两个耦合激光器组成的基本有源光子二聚体的非对称锁相态的存在性和稳定性。我们表明，稳定的相位锁定状态的任意不对称性存在的系统的参数空间的扩展区域，它们的字段的幅度比和相位差可以动态控制适当的电流注入。该模型包括载流子密度动力学的重要作用，并表明，锁相状态的不对称性与操作条件提供，分别在两个激光器的增益和损耗。
2017-09-12 nlin.CD physics.optics
Controllable finite ultra-narrow quality-factor peak in a perturbed Dirac-cone band structure of a photonic crystal slab
我们证明了利用光子Dirac锥的微扰，可以在波矢空间中实现超窄的有限Q因子峰，并且峰值和宽度都是可调的。我们还讨论了最小可行宽度的下限给定的峰值Q值，同时保持足够的Q模式之间的分化。强角度和频率Q选择在需要强角度和频率选择的光学器件中找到应用。
2021-04-20 physics.optics quant-ph
Localization-delocalization Transition in an electromagnetically induced photonic lattice
提出基于EIT的原子三脚架方案构建可调光子莫尔晶格，通过扭转角和图案振幅调控，实现非周期晶格中光的局域化–退局域化转变。
2023-08-18 cond-mat.quant-gas physics.optics
Controllable distant interactions at bound state in the continuum
针对传统光子相互作用方法耦合距离短、可控性差等问题，本研究利用BIC超表面实现动态可控长程相互作用，耦合距离提升至数十微米，可扩展至二维架构并超快调控激光作用，助力可重构光子网络发展。
2024-03-06 physics.optics
Controlling directional propagation in driven-dissipative 2D photonic lattices
本文提出一种共振激发方案，利用光子能带鞍点处的各向异性传播及多驱动干涉，实现二维光子晶格中准一维和单向光传播的可控方向性输运。
2024-07-17 physics.optics
Nonlinear Control of Absorption in Graphene-based 1D Photonic Crystal
在具有单层石墨烯缺陷的非对称一维光子晶体中实现了完美的窄带吸收。由于石墨烯的大的三阶非线性和缺陷层中的场局部化，我们证明了对于泵浦频率实现可控的、可饱和的吸收的可能性。
2013-06-19 physics.optics
Reflection of short polarized optical pulses from periodic and aperiodic multiple quantum well structures
我们研究了偏振光脉冲在周期性、斐波那契和梯度量子阱共振光子结构中的反射。反射脉冲的形状和偏振态由结构设计和光程决定。在具有周期性量子阱排列的结构中，对超短脉冲的响应是具有急剧上升的光信号，随后是指数衰减或贝塞尔拍频，这取决于结构长度。反射脉冲的持续时间非单调地依赖于量子阱的数量达到最小值，对应于从超辐射到光子晶体制度的过渡的一定的结构长度。我们还研究了在分裂激子共振的纵向外磁场中脉冲极化的转换。比较周期性，斐波那契，梯度结构，我们表明，后者是更有效的转换从线性到圆偏振。
2012-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Isotropic properties of the photonic band gap in quasicrystals with low-index contrast
我们报道了二维8-，10-和12-重对称低折射率对比准晶晶格中光子带隙的形成和发展。在微波区研究和测量了由介质圆柱杆制成的有限尺寸结构，并将其性能与传统的六方晶体进行了比较。通过改变入射光束在晶体内的传播方向，研究了带隙特性。为了研究带隙的各向同性性质，使用从0 \degree到30 \degree的各种入射角。非周期性有序结构的任意高旋转对称性可以实际地用于制造各向同性带隙材料，其非常适合于承载波导或腔。
2011-02-26 physics.optics
Experimental observation of intrinsic light localization in photonic icosahedral quasicrystals
光在固体中传输的最有趣的问题之一是在各种无序光子结构中观察到的局域化1 -11。光在无缺陷的二十面体准晶中的局域化最近在理论上被预测而没有实验验证10。在这里，我们报告的亚微米尺寸的介电二十面体准晶的制造和展示这些结构的光子学特性的详细研究的结果。在这里，我们提出了第一个直接的实验观察的内在光的本地化在无缺陷的准晶。这一结果是在可见光中不同激光波长下的时间分辨测量中获得的。我们将局部化与二十面体结构的非周期性联系起来，这导致整个球体上单个结构元素的光的无补偿光的散射，从而在样品内部提供多次散射，因此，光的内在局部化。
2021-06-10 physics.optics
Hybrid photonic-bandgap accelerating cavities
在最近的一项研究中，我们研究了二维点缺陷光子带隙腔组成的介质棒安排根据各种代表性的周期性和非周期性晶格，特别强调粒子加速（沿纵轴）的可能应用。在本文中，我们提出了一个新的研究，旨在突出使用混合结构的基础上，上述介电配置的可能优势，但具有金属棒在最外面的区域，极高的品质因数，带隙为基础的，加速谐振器的设计。在这个框架中，我们考虑不同的配置，具有不同的（周期性和非周期性）晶格几何形状，尺寸和介电/金属分数。此外，我们还探讨了可能的改进，可通过使用超导板，以限制在纵向方向上的电磁场。从我们的比较研究的结果，在微波区的实验验证（在室温和低温）支持的数值全波模拟的基础上，确定候选参数配置能够产生最高的品质因数。
2009-10-02 physics.acc-ph physics.optics
A parametric study of the lensing properties of dodecagonal photonic quasicrystals
本文研究了二维光子准晶体平板的透镜效应。二维光子准晶体平板由介质柱按照12重对称的正方形-三角形非周期镶嵌方式排列而成。我们的全波数值分析证实了最近出现在技术文献中的结果，特别是在几个频率区域内实现聚焦效果的可能性。然而，与最初的解释相反，这种聚焦效应与PQC板中的局部对称点密切相关，并且强烈依赖于其厚度和终止。然而，我们的研究揭示了一些特殊性质的存在，例如即使对于横向宽度减小的板也能够聚焦光的能力，或光束效应，这使得PQC板可能很有趣，值得深入研究。关键词：光子准晶;负折射;超透镜。
2007-12-05 physics.optics
Photonic crystals with topological defects
我们在椭圆柱的正方形格上引入拓扑亏损。尽管打破了平移对称性，长范围的位置顺序的圆柱导致剩余的光子带隙的光学态密度。然而，带边模式强烈修改的椭圆取向的空间变化。$Γ-X$带边模分裂成四个高强度区域，并且由于形成具有不同取向的晶畴，输出通量变得不对称。$Γ-M$带边模式具有围绕拓扑缺陷中心循环的能通量，从而产生光学涡旋。通过去除中心的椭圆柱，我们产生了由顺时针或逆时针循环波主导的局域缺陷态。流动方向可以通过改变椭圆方向来切换。单胞取向的确定性非周期性变化为光子晶体中的光控制增加了另一个维度，使得能够创建多样化的场图案和能量流景观。
2014-11-18 physics.optics
Electromechanical tuning of vertically-coupled photonic crystal nanobeams
我们提出了一个可调的一维（1D）光子晶体腔（PCC）的设计，制作和表征蚀刻在两个垂直耦合的GaAs纳米梁。介绍了一种防止它们在毛细力作用下粘附的新的制造方法。我们讨论了一种设计，以增加结构的灵活性，我们证明了一个大的可逆和可控的机电波长调谐（> 15 nm）的腔模式。
2012-06-26 physics.optics
Optically controllable coupling between edge and topological interface modes of graphene metasurfaces
非线性拓扑光子学是一个令人兴奋的光子学平台，它结合了非线性光学主动全光控制的优点和拓扑光子学系统的独特功能，如拓扑保护的缺陷免疫光传播，吸引了越来越多的研究兴趣。在本文中，我们证明了拓扑界面模式和平凡的边缘模式的一个专门设计的石墨烯超颖表面可以耦合在一个可调的和光学可控的方式，从而提供了一个有效的方法来转移光功率拓扑保护状态。这在泵浦信号配置中实现，其中采用在超颖表面的体模中传播的光泵浦来调谐光子系统的能带结构，并且因此调谐边缘和拓扑界面模式之间的耦合系数和波矢量失配。由于石墨烯的大克尔系数，这种可调谐耦合机制特别有效。重要的是，我们证明，所需的泵浦功率可以显着降低，如果光学器件在慢光制度。我们使用\textit{ab initio}全波模拟和耦合模理论进行分析，该理论捕获了这种有源耦合器的主要物理特性，并观察到两种方法之间的良好一致性。这项工作可能会导致主动拓扑光子器件的设计与新的或改进的功能。
2022-08-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical soliton formation controlled by angle twisting in photonic moiré lattices
探索具有可调几何特性的合成材料景观对物理过程的影响是一个研究方向，目前由于不断发现的突出现象而引起了极大的兴趣。莫尔晶格中的扭电子学和波激发的性质是突出的例子。莫尔条纹弥补了非周期性结构和完美晶体之间的差距，从而为探索从公度相到非公度相的转变所伴随的效应打开了大门。莫尔图案在石墨烯系统中显示出深刻的影响1，2，3，4，5，它们被用来操纵超冷原子6，7和创建规范电位8，并在胶体团簇中观察到9。最近，研究表明，光子莫尔晶格能够观察纯线性系统中光的二维局域化到离域化转变10，11。在这里，我们采用在光折变非线性介质中光学诱导的莫尔晶格12，13，14来阐明在由本构子晶格之间的扭转角控制的不同几何条件下光学孤子的形成。我们观察到孤子在晶格中的形成，从完全周期性的几何形状平滑过渡到非周期性的，阈值特性是一个原始的直接表现的平带物理11。
2020-10-29 nlin.PS physics.optics
Non-Hermitian Bloch-Zener phase transition
布洛赫-齐纳振荡（BZO），即在外部直流力作用下两带晶格中布洛赫振荡和齐纳隧穿之间的相互作用，在波动物理的不同领域中普遍存在，包括光子学。虽然在厄米特系统中，这种振荡通常是非周期性的，并且只是偶然的周期性的，但在非厄米特（NH）晶格中，随着系统中的NH参数的变化，BZO可以显示从非周期性到周期性的过渡。值得注意的是，相变可以是平滑的或尖锐的，与普遍尖锐的其他类型的NH相变相反。提出了一种在合成晶格上进行离散时间光子量子行走的方法，用于实验观察BZO的光滑相变。
2022-11-15 cond-mat.str-el physics.optics quant-ph
Photonic band-structure and optical S-matrix analyses of the proposed superconducting nanostructures
提出了基于元素II型和层状高温超导体的超导纳米结构组成的特殊光学结构。计算了不同几何尺寸下的光子能带结构和光学S矩阵。这种结构产生太赫兹（THz）光子带隙，这是由温度和几何参数控制。此外，所提出的结构在所考虑的太赫兹范围内显示可控的光学反射率和透射率。根据前面的分析，计算是在层状超导体折射率为负值的特定频率范围内进行的。
2011-05-03 physics.optics
Elliptical-rod geometries enhance photonic band gaps in disordered stealthy hyperuniform photonic crystals
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
该研究通过优化椭圆形介电杆的取向和纵横比，在隐身超均匀点图案构成的光子晶体中实现了比圆柱杆更大的光子带隙，凸显了结构各向异性和非周期性的作用。
2025-10-23 physics.app-ph physics.optics
Inverse-Designed Photonic Crystal Cavities with Controllable Far-Field Numerical Aperture
University of Maryland（马里兰大学）
本文提出一种同时优化品质因子和远场数值孔径的光子晶体微腔逆向设计框架，在氮化硅L3微腔中实现耦合效率提升28倍、品质因子提升3.9倍，并验证了其对纳米制造缺陷的鲁棒性。
2026-10-05 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Photonic molecules made of matched and mismatched microcavities: new functionalities of microlasers and optoelectronic components
光子分子，通过与化学分子的类比而命名，是紧密定位的电磁相互作用的微腔或“光子原子”的簇。当两个或多个微腔靠近在一起时，它们的光学模式相互作用，并且出现了丰富的光子分子超模谱，这取决于单个腔的几何和材料特性以及它们的相互作用。在这里，我们讨论了光子分子超模的可控操作的方法，这改善或增加新的功能，以微腔为基础的光学元件。我们提出了几种优化调谐的光子分子设计，用于降低半导体微激光器的阈值，产生定向光发射，提高基于微腔的生物（化学）传感器的灵敏度，并优化耦合腔波导弯曲处的电磁能量传输。讨论了由相同的微腔组成的光子分子以及由不同尺寸或材料失谐度的微腔组成的光子分子。微波实验缩放光子分子结构目前正在进行中，以确认我们的理论预测。
2007-04-17 physics.optics
Implementation and characterization of a controllable dephasing channel based on coupling polarization and spatial degrees of freedom of light
我们提出了利用光子系统的可控退相量子信道的实验实现和理论模型。该通道是通过耦合光的偏振态和空间分布来实现的，从开放量子系统的角度来看，光的偏振态和空间分布分别扮演着量子系统和环境的角色。控制我们的通道的能力使我们能够在量子系统中可视化它的影响。与标准的退相通道不同，我们的通道呈现出一种奇异的行为，在这个意义上，一个状态的演化，从纯态到混合态，如果在布洛赫球中跟踪，则显示出振荡行为。此外，我们报告了纯度的演变，并进行量子过程层析成像，以获得与我们的通道相关的χ矩阵。
2017-10-26 physics.optics
Observation of localization of light in photonic quasicrystals of diverse symmetries
本研究利用干涉平面波创建不同旋转对称性的二维光子准晶体，实验证实了光在纯线性准晶体中的局域化现象，并发现临界深度随对称性阶数增加而减小，为非周期系统波局域化应用铺平道路。
2024-12-24 physics.optics
Radically Tunable Ultrafast Photonic Oscillators via Differential Pumping
我们提出了一个极其可调的光子振荡器的极限环的可控性能力，由两个耦合的半导体激光器。我们表明，该系统支持稳定的极限环的频率范围从几个到一百多GHz的两个激光器的振荡之间的不对称程度有很大的变化，其特征在于。这些动力学特征是直接可控的，通过差分泵浦以及光频率失谐的两个激光器，这表明一个多功能的振荡器芯片级的射频光子学应用。
2019-11-11 nlin.CD physics.optics
Control of coherent information via on chip photonic-phononic emitter-receivers
硅光子学的快速发展促进了许多芯片级传感、计算和信号处理技术的发展。然而，许多关键的滤波和信号延迟操作难以用全光器件执行。与以光速传播的光子不同，具有低速的GHz声学声子允许信息在相对较小的长度尺度上以显着的保真度存储，过滤和延迟。因此，相干光子和声子之间的可控和有效耦合使得新的信号处理技术能够大大增强硅光子学的性能和潜在影响。在这里，我们展示了一种基于行波光子-声子转换的相干信息处理的新机制，该机制在不同的纳米光子波导之间实现了声子发射和接收过程。利用这种器件物理特性（可支持1- 20 GHz频率），我们可以在硅中创建对波长不敏感的射频光子滤波器，该滤波器具有无与伦比的阻带衰减、选择性、线宽和功率处理组合。更一般地说，这种发射-接收概念是许多强大的新信号处理方案的动力。
2015-01-13 physics.optics
Ultracompact, dynamically controllable circularly polarized laser enabled by chiral metasurfaces
提出一种与量子增益介质强耦合的手性超表面激光器设计，通过改变超表面手性响应或线偏振泵浦波偏振方向，实现了动态可调谐的圆偏振相干激光输出。
2024-04-27 physics.optics
Bright electrically controllable quantum-dot-molecule devices fabricated by in-situ electron-beam lithography
自组织半导体量子点是一种近乎理想的二能级系统，在光子量子技术中具有很大的应用潜力。例如，它们可以在接近理想的量子光源中充当发射器。具有显著增加的功能性的耦合量子点系统潜在地具有更强的兴趣，因为它们可以用于容纳超稳定的单重态-三重态自旋量子比特，用于有效的自旋光子界面和用于确定性的光子2D簇态生成。我们实现了一个先进的量子点分子（QDM）器件，并表现出优异的光学性能。该器件包括基于pin二极管结构中的堆叠量子点的电可控QDM。利用电子束原位光刻技术将量子点模确定性地集成到具有圆形布拉格光栅的光子结构中。我们测量的光子提取效率高达（24 $\pm$ 4）%，与数值模拟吻合良好。QDM的耦合特性清楚地表明，由偏置电压依赖的光谱，也控制的QDM的轨道耦合和它们的电荷状态在定量上与理论一致。QDM器件显示出优异的单光子发射特性，具有$g^{(2)}(0) = (3.9 \pm 0.5) \cdot 10^{-3}$的多光子抑制。这些指标使得开发的QDM设备具有吸引力的构建模块，用于使用先进的纳米光子硬件的未来光子量子网络。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Anderson localization without eigenstates in photonic quantum walks
本研究针对含时驱动下安德森局域化易被破坏的问题，证明对硬币算符施加静态无序的离散时间光子量子行走中可观测无本征态局域化现象，且可推广至非厄米动力学。
2023-04-16 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Artificial Anisotropy Induced Bound States in the Continuum for Integrated Photonic Waveguide
Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）
该研究针对现有BIC波导设计灵活性不足的问题，提出采用亚波长光栅超材料实现人工光学各向异性的新范式，实现了BIC波导的灵活调控，为集成光子器件提供通用框架。
2026-08-24 physics.optics
