Below-Cutoff Propagation in Metamaterial-Lined Circular Waveguides
本文研究了内表面涂有具有色散、负介电常数和近零介电常数的薄超材料衬垫的圆波导的传播特性。该系统的场分析产生了复杂模式的色散，并详细揭示了有趣的现象，如回波传播以下的无衬波导的基模截止，共振隧穿功率，场准直，和小型化。它示出了如何波导的几何形状和超材料参数可以被选择为工程内衬波导的光谱响应。理论色散和传输结果密切验证了全波模拟。
2013-03-08 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
Analytical model for waveguide light propagation and applications
研究了飞秒激光写入椭圆波导阵列的偏振特性。提出了一个新的解析模型来解释这种波导中线偏振模的空间横向分布的不对称性。这种不对称性在相邻波导之间产生偏振相关的耦合系数，这强烈影响光在晶格中的传播。我们的分析解释了如何利用这种效应来调整通过阵列传播的光的最终强度分布，并将集成光路中的偏振分束器的特性与波导的几何形状联系起来。
2014-12-15 physics.optics
Resonant-state expansion of light propagation in non-uniform waveguides
本文提出了一种新的精确而有效地计算非均匀波导中光传输的严格方法。满足出射波边界条件的均匀波导的谐振态形成了局部电磁场扩展的自然基础。使用这样的扩展在固定的频率，我们转换成一个普通的二阶矩阵微分方程的展开系数取决于沿波导的坐标的光在非均匀波导中传播的波动方程。我们说明了几个例子的非均匀的平面波导的方法，并评估其效率相比，非周期性傅立叶模态方法和有限元法，表现出一到四个数量级的改进。对于表现波动现象的其他物理学领域的应用，如声学和量子力学，也可以预期类似的改进。
2017-02-24 physics.optics
A full vectorial model for pulse propagation in emerging waveguides with subwavelength structures part I: Kerr nonlinearity
脉冲通过具有亚波长特征、非均匀横向结构和高折射率对比度的波导的传播在存在非线性效应的情况下不能使用现有模型准确地描述。在这里，我们报告了一个广义的全矢量模型的非线性脉冲传播的发展，并表明，与标准的脉冲传播公式，z分量的导模起着关键作用，这些新的结构，并导致广义定义的非线性系数$γ,$ $A_{eff}$，和模式的正交性。虽然新的定义在某些限制下降低到标准定义，但对于新兴的波导和微结构光纤，预测了显著的差异，包括$\sim2$的因子，$γ$的值更高。
2008-12-10 physics.optics
Disturbance of Soliton Pulse Propagation from Higher-Order Dispersive Waveguides
光孤子脉冲在光通信系统中提供了许多应用，但根据定义，孤子仅受到二阶反常群速度色散;对于孤子脉冲的实际实现，高阶色散的理解是必要的。利用非线性薛定谔方程建立了波导的数值模型，并设定参数以保证输入脉冲能量等于基本孤子能量。高阶群速度色散逐渐增加，为各种时间宽度和波导色散。确定了基孤子脉冲在实际光子晶体波导中传输所需的最小脉冲宽度为100 fs。
2013-04-12 physics.optics
Direct measurement of plasmon propagation lengths on lithographically defined metallic waveguides on GaAs
我们目前的光学研究的矩形表面等离子体激元波导光刻限定在GaAs衬底上。使用共聚焦显微镜直接确定等离子体传播长度，在激发和检测通道中具有独立的偏振控制。表面等离子体激元发射沿波导使用光刻定义的缺陷在一端。在波导的远端，它们散射到远场，在那里它们使用CCD相机成像。通过监测来自波导末端的散射光强度的长度依赖性，我们直接提取传播长度，获得取决于波导宽度（w=2-5 μm）和激发波长（760-920 nm）的范围为LSPP = 10-40 μm的值。结果与理论预期吻合良好，证明了光刻限定结构的高质量。所获得的结果是强相关的未来半导体为基础的集成等离子体激元技术的发展。
2011-10-19 physics.optics
Soliton Propagation with Cross Phase Modulation in Silicon Photonic Crystal Waveguides
采用非线性薛定谔分步傅立叶方法，数值计算了交叉相位调制是否能使硅慢光光子晶体波导中的时间孤子脉冲传播短于1毫米。模拟结果表明，由于光子晶体的高功率和短尺度，双光子吸收将导致光孤子脉冲是非常耗散的。然而，该模型表明，通过利用交叉相位调制，它是可能的，以维持在硅光子晶体波导内的双光子吸收在较长的相对距离的压缩孤子脉冲。
2013-02-18 physics.optics
Propagation and perfect transmission in three-waveguide axially varying couplers
本文研究了一类三波导轴向变化结构，其动力学行为用su（3）代数描述。它们的解析传播子可以根据相应的李群生成元找到。特别是，我们表明，具有任意变化的耦合系数和相同的折射率的三波导结构对应的场传播子与轨道角动量代数。从第一个到最后一个波导元件实现完美传输所需的条件，并解析地阐明了特殊情况。
2014-01-06 physics.optics
Valley controlled propagation of pseudospin states in bulk metacrystal waveguides
在光子系统的边界上，光操控如自旋方向锁定传输、鲁棒输运、量子隐形传态和可重构电磁通道等已被广泛研究。近年来，人们通过在时反不变光子晶体中破坏狄拉克锥，利用谷-赝自旋耦合边缘态实现光的选择性传输。在这里，没有光子边界，我们实现了赝自旋态的三维块体亚晶波导中的传播，采用无处不在的谷自由度。在没有狄拉克锥的三维亚晶波导中实现了谷依赖的赝自旋带。通过研究K'和K谷附近赝自旋态的变化，提出了可重构光子谷霍尔效应。此外，通过级联两个反转非对称亚晶波导实现了光子阻挡器的原型。此外，还讨论了一个实际的超材料样品中的谷相关赝自旋带。这些结果显示了另一种方法对塑造的赝自旋流在光子系统。
2017-09-15 physics.optics
A method for reduction of propagation loss of surface plasmons. Experimental demonstration of the loss reduction for Fe/MgO/AlGaAs plasmonic structure integrated with AlGaAs/GaAs optical waveguide
提出了一种有效降低表面等离子体传播损耗的方法，并进行了实验验证。该方法是基于这样的事实，即表面等离子体激元的传播损耗显着依赖于等离子体激元的光学约束。提出了一种等离子体结构，它包含一个金属和两个不同折射率的电介质层，以优化光学限制和减少表面等离子体的传播损耗。Fe/MgO/AlGaAs等离子体结构中的表面等离子体子的低传播损耗为0.17 dB/um。实验结果表明，Fe/MgO/AlGaAs中的表面等离子体激元与AlGaAs/GaAs光波导中的波导模之间的耦合效率为2.2dB/面。
2015-01-12 physics.optics
Hyperbolic-metamaterial waveguides for long-range propagation
我们研究的光波导，包括层的材料和超材料与双曲型色散（HMM）。我们考虑在不同的波导几何形状（单界面或对称包层与不同层）的介电HMM界面的长程制度。与传统的几何参数分析不同，本文着重分析了组成材料的光学特性，并通过求解色散方程，分析了介质和隐马尔可夫模型的折射率对传输长度和模尺寸的影响。我们得出一个数字的优点，应该用于每个波导在一个广泛的范围内的介电常数值，以及比较它们与等离子体波导。我们表明，传统的等离子体品质因数，这是介电常数的实部与虚部之比，是不适用于具有复杂结构的波导的情况。考虑到范德华材料如六方氮化硼的最新进展，电信波长和中红外光谱范围都是感兴趣的。最后，我们评估的波导与六方氮化硼的范围内，它具有双曲线色散（6.2-7.3微米）的性能，我们确定的最佳波长为每种类型的波导。
2017-07-24 physics.optics
Animations obtained by the finite-difference time-domain method showing the backward wave propagation in double-negative single-layer waveguides
具有负介电常数和负磁导率的材料被称为双负（DNG）材料，由于其不同于传统双正（DPS）材料的特殊物理性质而引起人们的广泛关注。通过时域有限差分法（FDTD）获得的动画显示如何在t=0开始的瞬态正弦信号在DPS和DNG波导中传播。三种类型的波导被认为是：板或接地板内的包层介质和平行板波导填充的平板。还提供了归一化参数的色散曲线。
2011-09-22 physics.optics
Switching management by adiabatic passage in two periodically modulated nonlinear waveguides
理论上研究了光在两个周期调制非线性波导中的传播，两个波导之间存在一定的传播常数失谐。通过缓慢地改变调制的幅度，当等量的光被发射到每个波导中时，我们可以将光引导到期望的输出波导。我们还发现，光的传播动力学敏感地依赖于两个波导之间的失谐。我们的研究结果可以定性地解释通过绝热导航的扩展的非线性Floquet状态。
2016-06-20 physics.optics
Switching and propagation of magneto-plasmon-polaritons in magnetic slot waveguides and cavities
本文导出了磁光有源介质金属-绝缘体-金属波导中Voigt几何中表面等离子体激元-极化激元的色散关系。通过引入磁场，打破了上下界面之间的对称性;两个界面上的场分布之间的平衡可以通过施加的场来控制。这种控制是由有限元法数值模拟的场分布周围的点偶极子放置在短波导的中心，它示出了从腔体的辐射的总发射和远场辐射的分布可以强烈修改通过调谐的磁化的波导。这提出了使用磁场来控制纳米结构中的光传播的新可能性。
2013-08-03 physics.optics
Propagation-invariant space-time supermodes in a multimode waveguide
当光脉冲在高度多模波导中空间局部化时，其能量通常分布在多个模式中，从而产生斑点横向空间轮廓，其随着传播而经历不规则的变化。理论上已经提出，其中每个波长被锁定到在规定的轴向波数的单个模式的脉冲多模场将以可调谐的群速度沿着波导恒定地传播。在这个概念中，最初局部化的场沿着波导保持局部化。在这里，我们提供了这类新的脉冲引导场的存在，我们表示时空超模，并验证其在平面波导中的传播不变性的原理验证实验确认。通过叠加多达21个模式，每个指定的波长，我们在170微米厚的平面玻璃波导中构建时空超模，群指数从1延伸到2。场的初始横向宽度为6微米，并且波导长度为9.1mm，这是相关瑞利范围的257倍。各种轴向不变的横向空间分布产生的模式，有助于ST超模，包括单峰和多峰场，暗场（包含空间倾角），甚至平坦的均匀强度分布的明智选择。
2022-04-04 physics.optics
Extending the Propagation Distance of a Silver Nanowire Plasmonic Waveguide with a Dielectric Multilayer Substrate
化学合成的银纳米线被证明是一种有效的等离子体波导结构，但其高的传输损耗限制了其广泛的应用。在这里，我们证明了沿银NW的等离子体激元的传播距离可以延长，如果银NW放置在含有光子带隙的电介质多层基板上，但不放置在常用的玻璃基板上。在630 nm波长下，即使银纳米线直径为90 nm，其传输距离也可达到16 μ m。实验和模拟结果进一步表明，这种传播的等离子体激元模式的偏振方向几乎平行于介质多层膜的表面，因此它是由沿同一介质多层膜上直径仅为170 nm的聚合物纳米线传播的横向电偏振布洛赫表面波激发的。数值模拟结果与实验结果吻合较好。我们的工作为扩展等离子体波导的传输距离以及光子和等离子体波导在纳米尺度上的集成提供了一个平台。
2017-11-01 physics.optics
Low Loss Aluminum Nitride Waveguide Fabrication: Propagation Loss Reduction Through ALD and RTA
本文针对亚微米波长下AlN波导散射损耗大的问题，通过电子束光刻、ALD表面钝化和RTA退火等工艺优化，在852 nm处实现了2 dB/cm的创纪录低传播损耗，并首次系统报道了ALD钝化与包层后RTA在AlN波导中的应用。
2025-08-27 physics.optics
Isotropic fabrication of centimeter-scale, low propagation-loss periodically poled lithium niobate nanophotonic waveguides for efficient second harmonic generation
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）；East China Normal University（华东师范大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanxi University（山西大学）；Shandong Normal University（山东师范大学）
通过飞秒激光光刻辅助化学机械刻蚀（PLACE）实现各向同性刻蚀，制备出1.2厘米长、传播损耗仅0.042 dB/cm、占空比均匀50%的周期性极化铌酸锂纳米光子波导，在1525 nm连续波泵浦下获得2021%/W的归一化准相位匹配二次谐波转换效率和64%的绝对转换效率。
2026-05-27 physics.optics
Impact of slow-light enhancement on optical propagation in active semiconductor photonic crystal waveguides
推导并验证了一组耦合布洛赫波方程，用于分析有源半导体光子晶体波导的反射和透射特性。在这样的器件中，慢光传播可以用于增强每单位长度的材料增益，例如，实现与光子集成兼容的短光放大器。耦合波分析相比，数值方法的基础上傅立叶模态法和频域有限元技术。材料增益的存在导致后向散射场的建立，这被解释为分布反馈效应或在无源-有源界面处的反射，这取决于所采取的方法。对于非常大的材料增益值，波导的能带结构被扰动，并从简单的耦合布洛赫波模型的偏差被发现。
2015-08-21 physics.optics
Temporal quadratic solitons and their interaction with dispersive waves in Lithium Niobate nano-waveguides
本文提出了一个二次非线性波导中孤子传输的模型。孤子存在于这样的波导的标准开发和两个例子纳米波导结构模拟的概念证明。二次孤子和色散波之间的相互作用进行了分析，给出密切匹配的孤子传播模拟的预测。例子中的结构被发现支持五个不同的制度的孤子和准孤子的存在。已经模拟了这些示例波导中的脉冲传播，证实了在实验可获得的功率下产生孤子的可能性。模拟了多孤子的产生、切伦科夫辐射以及基波和二次谐波色散符号相反的准孤子。
2019-08-01 physics.optics
Efficient energy propagation through self-assembled gold nanoparticle chain waveguides
光与金属纳米颗粒的强相互作用使得场约束远低于衍射极限。由金属纳米颗粒链组成的等离子体波导可用于纳米级的能量或信息传播，但迄今为止，高损耗阻碍了实际应用。在这里，我们证明了有效的波导是可能的，尽管金的高耗散损失通过金纳米颗粒链。单晶球形纳米颗粒的DNA折纸定向自组装允许颗粒间间距降低至2nm或更低，这引起较低能量的等离子体共振模式。我们的模拟意味着，这些较低的能量模式允许有效的波导，但崩溃，如果粒子间的间隙尺寸增加。个别波导的特征在于与纳米分辨率的电子能量损失光谱，和直接传播的能量朝向荧光纳米金刚石和纳米级的能量转换显示阴极发光成像光谱在一个单一的设备水平。通过这种方法，可以实现微米长的传播长度，从而实现信息技术，传感和量子光学中的应用。
2018-07-10 physics.optics
Non-Hermitian propagation in equally-spaced Hermitian waveguide arrays
针对等间距光波导阵列，研究通过非幺正变换构造 Hatano-Nelson 非互易系统，并给出多类非 Hermitian 输运情形的解析解。
2023-07-12 physics.optics
Experimental Verification of Below-Cutoff Propagation in Miniaturized Circular Waveguides Using Anisotropic ENNZ Metamaterial Liners
本文提出了实验验证的低于截止传输通过小型化波导的内部涂有一个薄的各向异性超材料衬垫具有ε-负和近零（ENNZ）的属性。这些内衬是使用一个简单的，印刷电路实现电感负载线的基础上，并引入了低于自然截止频率的HE $_{11}$模式。包含的内衬示出，以大大提高两个嵌入式屏蔽环源之间的传输。均匀化计划的开发，以表征内衬的各向异性的有效介质参数，这是准确地描述了一组频率降低截止。讨论了内衬波导的制作方法，实验结果与模拟结果吻合较好。
2015-10-26 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
Beam splitter and combiner based on Bloch oscillations in spatially modulated waveguide arrays
数值研究了光束在周期性波导阵列中的传输，这些波导阵列具有特定的调制结构。我们发现，光束可能会分裂，合并，偏转，并在这些空间调制波导阵列中传播的过程中被本地化。这些现象都源于布洛赫振荡，为片上分束器和合束器的制作提供了可能的方法。
2014-12-10 physics.optics
Analysis of second harmonic generation in photonic-crystal-assisted waveguides
我们研究二次谐波产生的平面介质波导具有低折射率，聚合物芯层，由两个多层堆叠的边界。这种几何形状允许在纤芯区域内的基本波长处的光的特别强的限制，对于超过几厘米的距离，净传播损耗几乎为零，只要忽略材料和散射损耗。报道了波导的相位匹配配置，其中泵浦信号是波导的最低阶模式，并且所生成的二次谐波信号对应于波导的第三传播模式。使用chi（2）=100 pm/V的聚合物波导芯，我们预测在2 mm的传播距离之后，使用波导芯内1.35 GW/cm^2的峰值泵浦强度，转换效率约为90%。如果波导芯包含具有不同玻璃化转变温度的聚合物层，则可以独立地极化这些层以使重叠积分最大化，并且可以在大约500微米的距离上实现类似的泵浦损耗。
2006-07-30 physics.optics
Direct characterization of planar waveguide modes by Fourier plane fluorescence leakage radiation microscopy
在这封信中，泄漏辐射显微镜（LRM）扩展到表征平面波导模式（WMs），而不是表面等离子体激元（SPPs）利用WMs和荧光发射之间的耦合。从荧光LRM的傅里叶平面像可以同时快速地导出同一平面波导中不同波长的传输常数。数值模拟计算了这些模式的传播常数，与实验结果一致。我们的实验提供了一个简单而高效的方法来表征平面波导。
2011-09-21 physics.optics
Ultrafast pulse propagation time-domain dynamics in dispersive one-dimensional photonic waveguides
本文针对色散集成波导中超快脉冲传播的时域性能问题，提出一种优化一维光栅波导结构参数的设计方法，并通过SOI平台实验验证，实现了峰值功率提升2.78倍和脉冲展宽降低24%。
2024-10-18 physics.optics
Harmonic oscillations and their switching in elliptical optical waveguide arrays
本文研究了椭圆光波导阵列中的谐波振荡，其中相邻波导之间的耦合按照Kac矩阵变化，使得传播常数本征值可以取等间隔值。结果，当传播常数中施加线性梯度时，获得长寿命布洛赫振荡（BO）和偶极振荡（DO）。此外，我们通过斜升梯度轮廓实现了从DO到BO的切换，反之亦然。通过场演化分析研究了各种光学振荡及其开关，并通过哈密顿光学证实了这一点。传播常数中的等间隔特征值允许在传输图像、光信号的切换和路由中的可行应用。
2011-02-02 physics.optics
Direct characterization of plasmonic slot waveguides and nanocouplers
我们演示了使用振幅和相位分辨近场映射直接表征等离子体波导槽模式的传播和激发与纳米耦合器在电信波长范围内。我们测量模式的传播长度，有效折射率和场分布，并直接评估各种耦合器配置的相对耦合效率。我们报告26倍和15倍的改进，在耦合效率与两个串联连接的偶极和修改领结天线，分别相比，短路波导终端。
2016-09-20 physics.optics
Continuous supersymmetric transformations in optical waveguides
我们引入连续超对称变换来操纵光波导系统中的模态内容，提供了一种系统的方法来设计高效和鲁棒的集成器件，如锥形波导，单波导模式滤波器，分束器和干涉仪。这些变换通过沿着传播方向平滑地修改横向折射率分布来连接超伙伴分布，并且如果修改被精确地执行，则横向电模式演变以适应它们的形状和传播常数，而不耦合到其他引导或辐射模式。数值模拟表明，非常高的结晶度获得了广泛的设备长度和光的波长。
2018-06-01 physics.optics
Diodelike asymmetric transmission in hybrid plasmonic waveguides via breaking polarization symmetry
控制纳米光子波导中光的非对称传播的能力对于光通信和片上信号处理至关重要。然而，在大多数研究到目前为止，这种结构的设计一直是基于非对称模式转换，其中涉及多模波导。在这里，我们提出了一种混合等离子体激元结构，通过打破单模波导中的偏振对称性来执行光学二极管行为。所利用的物理机制是基于偏振旋转和偏振选择的组合。整个器件的尺寸为2.95*14.18 μm2，比以前提出的具有类似功能的器件小得多。在λ = 1550 nm处，前向和后向传播的消光比均大于11.8 dB（前向传播为19.43 dB，后向传播为11.8 dB）。器件的工作带宽为70 nm（1510 ~ 1580 nm），消光比> 10 dB。这些结果可能会发现重要的应用在集成器件中的极化处理或单向传播是必需的。
2017-02-12 physics.optics
Fabrication and study of femtosecond laser micromachined few-mode elliptical core waveguides
Sri Sathya Sai Institute of Higher Learning（斯里·萨蒂亚·赛高等学习学院）
本文通过参数优化研究了飞秒激光微加工的椭圆芯波导，发现其传播特性与传统圆形芯波导不同，实现了低损耗的透明波导。
2026-03-24 physics.optics
Observation of the Wannier-Stark ladder in plasmonic waveguide arrays
渐逝耦合波导是研究紧束缚系统中波动力学的一个强有力的平台。在这里，我们调查的表面等离子体激元的传播介质加载的表面等离子体激元波导阵列的传播常数梯度作为一个有效的外部电位。使用泄漏辐射显微镜，我们观察到在实空间中的单站点激发的波包的周期性呼吸和振荡运动的情况下，高斯激发的多个波导。相应的动量分辨谱由等间距的模组成。我们解释这些观察作为等离子体类似物的布洛赫振荡和Wannier-Stark阶梯，分别。
2022-03-18 physics.optics
Efficient Type II Second Harmonic Generation in an Indium Gallium Phosphide on insulator wire waveguide aligned with a crystallographic axis
我们从理论和实验上研究了III-V族绝缘体线波导中的II类二次谐波产生。我们表明，传播方向起着至关重要的作用，并且可以利用纵向场分量进行稳健且高效的转换。我们预测，最大的理论转换是大于I型二次谐波产生类似的波导尺寸，并达到12%/W的实验转换效率，由传播损耗的限制。
2020-12-21 physics.optics
Complex modes in an open lossless periodic waveguide
在主传播方向上具有周期性的开放周期性波导的导模是限制在波导芯周围的布洛赫模，在横向方向上没有辐射损耗。一些导模可以具有复传播常数，即复布洛赫波数，即使当周期性波导是无损的（没有吸收损耗）时。这些所谓的复模是当波导具有不连续性和缺陷时可以由入射波激发的物理解。我们表明，复杂的模式在一个开放的介质周期波导形成带，和带的端点可以被归类为少数情况下，包括极值的色散曲线的规则导模，束缚态的连续，简并复杂的模式，和特殊的衍射解决方案与闪耀的属性。本文的研究不仅加深了对周期波导的理论理解，而且对实际应用有一定的指导意义。
2020-08-17 physics.optics
Propagation of pulse fluctuations of multimode sources in optical fibers and waveguides with arbitrary chromatic dispersion
ITEAM Research Institute, Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学 ITEAM 研究所）
该研究将Marcuse分析扩展至任意色散等条件，发现长光纤中波动取决于群延迟形状，色散下变频拍频至基带，且模式分配噪声随色散增长并主导受限链路。
2026-09-29 physics.optics
All Dielectric Metamaterial Loaded Tunable Plasmonic Waveguide
在这篇文章中，2D等离子体激元波导加载全介质各向异性超材料，由交替层的Si-SiO2，已提出和数值分析。计算了不同脊宽和脊高的通信波长下波导的主要特性，即传播常数、传播长度和归一化模面积。相应的一维结构的波导已被解析求解的各向异性脊作为一个单一的单轴介质与介电张量定义的有效介质理论（EMT）。利用Comsol Multiphysics中的模态分析模块，通过有限元模拟对二维结构进行了数值分析。数值模拟中考虑了EMT和实际多层膜结构。与常规DLSSP波导相比，具有所有电介质超材料的这种结构提供了额外的自由度，即填充因子、Si-SiO2晶胞中Si层的分数，以调谐传播特性。对于不同的填充因子值，已经观察到所有特性的大范围变化。此外，还考虑了第一界面层的影响。虽然全介质超材料已经被应用于光子波导中作为包层，但在等离子体波导中的实现还没有被研究。该器件在深亚波长光学、光子晶体和光电子学等领域有着广阔的应用前景。
2016-12-28 physics.optics
An all-dielectric bowtie waveguide with deep subwavelength mode confinement
为了满足未来光子集成电路的尺寸和功率要求，一种有效的方法是将光子器件封装。表面等离子体激元（SPP）是亚波长模式限制的最有前途的候选材料之一，然而，基于SPP的结构不可避免地受到高传输损耗的影响。在这里，我们报告了一个全介质蝴蝶结（ADB）波导由两个相同的硅楔嵌入在二氧化硅包层与纳米间隙。由于连续的狭缝和反狭缝效应，间隙表现为“电容式”能量存储，使得ADB波导具有与最近报道的混合等离子体激元波导相似甚至更小的模式面积。更重要的是，ADB波导支持准TM本征模，由于没有金属成分，因此基本上是无损的。这使得我们的ADB波导与等离子体波导相比在传输长度上有了本质的发展。ADB波导与半导体制造技术完全兼容，并且可以产生真正的纳米级基于半导体的光子学。
2017-06-30 physics.optics
On the theory of coupled modes in optical cavity-waveguide structures
光在耦合到波导的光腔系统中的传播可以方便地用称为（时间）耦合模理论（CMT）的一般速率方程模型来描述。我们提出了一种替代的推导CMT的光腔波导结构，这明确依赖于治疗的腔模式作为准正规模式的属性是明显不同的模式在波导中。这两个家庭的模式耦合通过场等效原理提供一个物理上有吸引力的，但令人惊讶的准确描述光在耦合系统中的传播。理论的实际应用说明使用示例计算在一个和两个维度。
2017-01-11 physics.optics
Gain-assisted slow to superluminal group velocity manipulation in nano-waveguides
我们研究了亚波长波导中的能量传播，并证明了先前提出的用于损耗补偿的材料增益机制也是在纳米尺度上操纵电磁脉冲的色散和传播特性的有力工具。我们从理论上表明，在有损纳米波导的群速度可以控制从慢超光速值的材料增益和波导的几何形状，并制定了相关的物理分析描述。我们利用发达的形式主义表明，增益辅助色散管理可以用来控制之间的过渡“光子漏斗”和“光子压缩机”制度在锥形纳米波导。亚波长结构中群速度的强调制现象可以在不同几何形状的波导中实现，并且存在于体模和面模中。
2006-08-12 physics.optics
Extension of Marcatili's analytical approach for rectangular silicon optical waveguides
马卡蒂利著名的近似解析描述光传播通过矩形介质波导，发表于1969年，给出了准确的结果，为低折射率对比波导。然而，光子集成电路技术已经发展到高折射率对比度（HIC）波导。在本文中，我们改进了马卡蒂里的模型，通过调整的电磁场分量的振幅在他的描述。我们发现，Marcatili的本征值方程的传播常数也适用于HIC波导。我们的改进方法显示出更好的协议与严格的数值模拟，特别是对于HIC波导的情况下。我们还推导出明确的表达式的有效群指数和传播常数的外力的影响。此外，用我们的方法观察和研究了避免模式交叉的现象。
2015-04-12 physics.optics
Guided plasmon modes of triangular and inverted triangular cross section silver nanoridges
本文研究了银纳米脊波导中二维等离子体激元模式的传播特性，波导的截面为三角形和倒三角形。模式场分布，色散曲线，传播距离，等离子体激元脊模式的品质因数的计算与各种三角形和倒三角形波导截面的银纳米脊波导。研究发现，如果设计得当，三角形截面纳米脊波导比相同宽度的平顶纳米脊波导具有更长的传输距离和更高的品质因数。当纳米脊的三角形高度较高时，模式接近小角楔模式。倒三角形截面纳米脊模式可以被认为是两个金属楔等离子体激元模式的混合模式。当倒三角形深度增加时，传播距离和品质因数显著降低，表明与平顶纳米脊等离子体波导相比时性能较差。
2012-02-11 physics.optics
Modal Analysis of Gyrotropic Waveguides
National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）；Advanced Science Research Center, City University of New York（纽约市立大学高级科学研究中心）；Institute of Theoretical Solid State Physics, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院理论固体物理研究所）；Institute of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院纳米技术研究所）
本文提出两种全波方法用于分析各向同性波导的模式，验证了其精度和性能，并展示了在磁偏置下计算铁氧体棒复传播常数的应用。
2026-01-04 physics.optics
A Quantitative Study of the Effect of Cladding Thickness on Modal Confinement Loss in Photonic Waveguides
在集成光子学产业中，人们对光子器件的小型化越来越感兴趣，如何量化有限包层厚度对光子波导模限制损耗的影响是制造商和设计工程师面临的重要问题之一。这要求传播常数$β$的计算具有至少六至七位数的精度，因为模式限制损耗与$β$的虚部成比例，按照工业标准，虚部比实部小六至七个数量级。本文提出了一种精确而有效的方法来计算分层介质中含有任意数量（非光滑）夹杂物的光子波导的电磁模式的传播常数。该方法结合了一个条件良好的边界积分方程制定的光子波导，只需要离散化的材料界面，和有效的索末菲积分表示来处理分层介质的效果。我们的计划是能够计算的电磁模式的传播损耗与高保真度，即使是波导的角落嵌入在一个有限厚度的包层材料。数值计算结果表明，矩形波导的模式限制损耗随包层厚度的减小而呈指数增长，其精度超过$10$位数。
2016-07-09 physics.optics
Meta-material photonic funnels for sub-diffraction light compression and propagation
我们提出的波导与光子晶体核心，支持在亚波长区域的模式结构类似的电信光纤中的能量传播。我们设计了近，中，远红外频率的超材料，并证明了有效的能量转移到和从小于1/25的波长的区域。示出了正折射率和负折射率光透射。我们的方法，虽然在这里展示了一些特定频率的圆形波导，很容易从光学到IR到THz频率范围，并可以实现在各种波导几何形状。我们的设计可用于超高密度能量聚焦，纳米分辨率传感，近场显微镜和高速全光计算。
2005-12-21 physics.optics
Interaction between negative and positive index medium waveguides
本文从理论上研究了正折射率介质波导与负折射率介质波导之间的耦合。建立了这种波导系统的耦合模理论，并验证了其有效性。本文论证了负折射率介质波导在隔离状态下反向导模时耦合波导中的有趣现象。在两个波导的传播常数近似相等的特殊情况下，得到了一种随耦合长度呈指数变化的耦合模解。在这种情况下操作的耦合器对耦合长度不敏感，并且只要耦合长度足够长，其耦合效率可以达到100%。但是，当两个单独波导的传播常数相差很大时，耦合模解仍然是耦合长度的周期函数，但耦合功率是向后输出的。此外，还利用耦合模理论研究了复合波导系统中的模式，揭示了它们的基本性质。
2008-08-26 physics.optics
Nonlinear propagation of an optical speckle field
本文从理论上解释了Y. Bromberg等人，Nat.Photonics \textbf{4}，721（2010）。我们研究了聚焦和散焦的情况，并在小散斑尺寸（短相关无序光束）的限制下，提供了输出端面的强度概率分布的解析渐近线。此外，我们提供了一个简单的关系，在输入和输出的聚焦非线性波导的散斑大小。所得结果对光波导和玻色-爱因斯坦凝聚体中的非线性Hanbury Brown和Twiss干涉测量具有实际意义。
2012-02-27 physics.optics
Optical Skyrmions in Waveguides
本文首次证明导电波导中光学斯格明子拓扑保护由拓扑稳定模式决定，并提出广义斯格明子数以恢复保护，为波导高维信息操控开辟新途径。
2025-05-10 physics.optics
Inverse design of broadband and lossless topological photonic crystal waveguide modes
拓扑光子晶体波导可以产生边缘状态，该边缘状态可以更鲁棒地抵抗制造无序，并且可以产生低于光线的传播模式。我们提出了一个完全三维的方法来修改国家的最先进的设计，以实现一个显着的带宽改善无损传播。从初始设计开始，归一化带宽为7.5%（13.4 THz），修改后的带宽提高了100%以上，达到16.2%（28.0 THz）。这种新的设计是使用自动微分使能的逆设计和导模扩展技术来有效地计算能带结构和边缘状态模式。
2021-04-15 physics.optics
Mapping the optical properties of slab-type two-dimensional photonic crystal waveguides
我们报告了系统的实验映射的传输特性的二维绝缘体上硅光子晶体波导的一个广泛的范围内的孔半径，板厚度和波导长度的TE和TM偏振。大量的光谱特征的详细分析允许直接比较的实验数据与三维平面波和时域有限差分计算。我们发现，反直觉，低损耗传播的带宽完全消失的结构参数的光子带隙最大化。我们的结果表明，为了最大限度地提高低损耗波导的带宽，孔半径必须显着减小。当光子带隙显著变窄时，PhC波导中的低损耗传播带宽增加到125 nm，损耗低至8 $\pm$ 2dB/cm。
2005-04-19 physics.optics
Complex modes in optical fibers and silicon waveguides
在固定频率下，开口光波导中的一般波场是有限个导模与辐射模的积分之和。大多数关于开放式无损耗介质波导的研究都涉及规则导模，这些导模被限制在波导芯周围，具有真实的传播常数，并且沿着波导轴传播而没有衰减。然而，即使波导由无损各向同性介质材料组成，也可能存在具有复传播常数的导模，并且它们是所谓的复模。复模是限制在波导芯周围的固有模，不同于漏模，漏模在横截面上具有发散的波场。对于具有不连续性和缺陷的波导，复模可以被激发，并且必须包括在本征模展开中。然而，现有的研究开放无损介质波导中的复模式是非常有限的。本文考虑圆光纤和硅波导，研究了复模的形成机理，并计算了每种波导中几种复模的色散关系。对于圆形光纤，我们还确定了复杂模式存在的最小折射率比。该研究填补了光波导理论的空白，为实现复模的潜在应用奠定了基础。
2021-06-22 physics.optics
Discrete optics in optomechanical waveguide arrays
本文首次研究光机械波导阵列中光的传播特性，利用强机械克尔效应在低功率短长度下实现自聚焦自散焦，还可通过控制光调节传播路径，为离散光学提供新平台并拓展集成光力学应用。
2020-04-03 physics.optics
