Recoil heating of a dielectric particle illuminated by a linearly polarized plane wave within the Rayleigh regime
本研究推导了瑞利区内线偏振平面波作用下介电球形粒子的涨落力谱密度在不同方向的具体表达式，明确了反冲加热对悬浮光力学相关性能的根本性限制。
2024-05-15 physics.optics quant-ph
Optimizing optical trap stiffness for Rayleigh particles with a array of Airy beams
艾里阵列光束由于其无衍射和自聚焦的特性，在粒子的光学操纵中具有很大的应用前景。Airy阵列波束由$N$ Airy波束组成，它们在不同的弹道上，即在不同的初始发射角下，相互对称地反向加速。在此基础上，我们研究了瑞利粒子所受的光动力分布。结果表明，对于光阱，增加阵列中光束的数目可以获得更大的稳定性。通过引入发射角参数，可以控制阵列的强度、焦点、梯度和对瑞利粒子的散射力。
2019-10-04 physics.optics
Extraordinary Optical Transmission: Coupling of the Wood-Rayleigh anomaly and the Fabry-Perot resonance
在这封信中，我们证明了第一次，通过结合伍德-瑞利异常（WRA）和法布里-珀罗（FP）谐振的影响，传输效率的$1$ D金属介质光栅的基板上可以显着提高相比，当这两种现象单独工作。结合WRA和FP谐振的结果可以用来消除使用折射率匹配技术和核壳结构的必要性，以提高非凡的光传输器件的性能。此外，结合WRA和FP共振的结果可以阐明文献中一些无法解释的结果。
2015-06-03 physics.optics
Inclusion of the backaction term in the total optical force exerted upon Rayleigh particles in nonresonant structures
在本文中，我们调查的影响所造成的电磁散射的其他物体在非自由空间的时间平均力施加在一个瑞利粒子上，这是传统上被称为反作用效应。我们表明，反作用修改梯度力，辐射压力，和施加在瑞利粒子的自旋旋度力，并产生一个额外的力项，这源于在非自由空间中的反作用场的梯度。作为一个数值例子，我们研究了介电纳米粒子在球面镜的曲率曲率中心的捕获，并研究了它是如何受到反作用效应的影响。我们发现，反作用可以增强施加在粒子上的力，重塑捕获势，并移动粒子的平衡位置。
2018-08-16 physics.optics
Rayleigh scattering under light-atom coherent interaction
对二能级原子中诱导的振荡偶极子的半经典计算表明，在相干相互作用下，瑞利散射具有与由非相干过程产生的自发发射相当的功率水平。自发发射几乎是各向同性的，并且通常具有随机偏振，而瑞利散射是强各向异性的，并且与入射光相关联地偏振。当Rabi频率远大于频率失谐量和自发发射率时，当自发发射功率在Rabi频率处随时间变化时，瑞利散射的功率在Rabi频率的两倍处振荡。此外，当频率失谐较大时，由于瑞利散射作用于原子的辐射压力超过由自发发射引起的辐射压力。
2012-04-23 physics.atom-ph physics.optics
Strong optical force acting on a dipolar particle over a multilayer substrate
作用在纳米尺寸颗粒上的光学力通常太小而不能用于颗粒操纵。我们从理论上和数值上证明了一种机制，可以显着提高通过一种特殊类型的共振粒子基板耦合作用在一个小颗粒上的光学力。这种共振是由于在金属-电介质-金属多层衬底中粒子的有效极化率的奇异行为引起的。我们表明，这种现象是密切相关的存在的平带等离子体模式支持的多层基板。
2015-11-20 physics.optics
Perturbation theory of optical resonances of deformed dielectric spheres
我们分析了介质球的光学共振，其表面以任意方式轻微变形。建立一个二阶微扰级数，我们得到了频率偏移和修正线宽。我们的理论是适用的，例如，自由悬浮的液滴或固体球，这是由热表面振动，离心力或任意表面波变形。介质球实际上是一个开放系统，其描述需要引入非厄米特算子，其特征在于复特征值和不可归一化的特征函数。我们避免这些困难，使用Kapur-Peierls形式主义，使我们能够扩展流行的瑞利-薛定谔微扰理论的情况下，电磁德拜的潜力描述的光场内部和外部的近球形电介质对象。我们发现解析公式，在一定范围内有效，变形引起的第一和第二阶修正的中心频率和带宽的共振。作为我们的方法的应用，我们比较我们的结果与先前存在的发现完全一致。
2019-01-25 physics.optics
Two mechanisms of backward optical forces on Rayleigh particles in structured paraxial light
Institute of Physical Sciences, Cardinal Stefan Wyszynski University in Warsaw（华沙卡罗尔·斯特凡·维辛斯基大学物理科学研究所）
研究瑞利粒子在近轴高斯光束中的后向光力，发现两种机制：坡印廷矢量局部反转和自旋密度空间变化，提供统一物理图像并拓展粒子操控可能性。
2026-06-16 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
Physics of polarized light scattering from weakly rough dielectric surfaces: Yoneda and Brewster scattering phenomena
基于约化瑞利方程的微扰解，对光学Yoneda和Brewster散射现象进行了理论研究。米田现象的特征在于，当光在光学致密介质中观察时，由两种电介质之间的随机粗糙界面散射的漫射光的强度增强。强度增强发生在散射的临界角以上，该散射的临界角与激发的入射角无关。布鲁斯特散射现象的特征在于，对于取决于入射角的散射角，反射光或透射光中的散射强度为零。我们还描述了一个概括的布鲁斯特散射现象的出射倏逝波和圆偏振波。负责这些现象的物理机制中描述的简单的概念，如标量波，振荡和旋转偶极子和几何参数，是有效的弱粗糙界面的制度。
2019-02-11 physics.optics
Determination of the quantized topological magneto-electric effect in topological insulators from Rayleigh scattering
拓扑绝缘体（TI）表现出许多奇异的性质。特别是，拓扑磁电（TME）效应，量化的精细结构常数的单位，存在于TI。本文从理论上研究了TI圆柱对电磁波的散射特性，特别是在瑞利散射极限下的散射特性。与普通介质柱相比，由于TME效应，TI柱的散射表现出许多不寻常的特征。提出了两种简单地基于在一个或两个散射角处测量远场散射波的电场分量来确定TI的TME效应的建议。我们的结果还可以提供一种测量精细结构常数的方法。
2014-04-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Satellite peaks in the scattering of light from the two-dimensional randomly rough surface of a dielectric film on a planar metal surface
本文用非微扰的纯数值方法求解了平面金属基底上二维随机粗糙介质膜对p、s偏振光散射的约化瑞利方程。结果发现，卫星峰存在于平均微分反射系数的元素的角度依赖性，除了增强的后向散射峰。这一结果解决了早期的近似理论研究从这个系统的散射的结果之间的冲突。
2012-04-29 physics.comp-ph physics.optics
Stability and dynamics of optically levitated dielectric disks in a Gaussian standing wave beyond the harmonic approximation
本文对半径为$2~μ\text{m}$、折射率为$n=1.45$和$n=2.0$的介质圆盘以及半径为200 nm、折射率为$n=1.45$的介质圆盘在高斯驻波中所受的力和力矩进行了理论分析。的力和扭矩的计算进行了分析和数值计算，使用离散偶极子近似方法。除了谐波项之外，势能中的三阶平移-旋转耦合项在描述瑞利极限之外的圆盘动力学时是重要的和必要的考虑因素。耦合项是圆盘耦合有限扩展到高斯和驻波几何光束的结果。最受耦合项影响的自由度的动态表现出几个边带的功率谱密度证明。模拟结果表明，对于高斯光束腰的$1-4~μ\text{m}$的光盘保持稳定的捕获。
2020-08-19 physics.optics
Numerical simulations of scattering of light from two-dimensional surfaces using the Reduced Rayleigh Equation
本文介绍了一种非微扰的、纯数值的、求解二维可穿透粗糙表面光的光的散射的简化Rayleigh方程的方法。作为一个例子，我们应用这种形式来研究p-或s-偏振光从二维介质或金属随机粗糙表面的散射，通过计算散射光的共偏振和交叉偏振强度的全角分布。特别是，我们提出了计算的平均微分反射系数的玻璃和银表面的特征（各向同性或各向异性）高斯和圆柱功率谱。所提出的方法被发现，在瑞利假设的有效性，给出可靠的结果。对于非吸收金属表面的能量守恒进行了明确检查，并发现满足0.03%以内，或更好，为参数假设。这证明了该方法的准确性和令人满意的离散化。
2012-05-02 physics.comp-ph physics.optics
Single and multi-mode directional lasing from arrays of dielectric nanoresonators
介电亚波长结构中的强电磁共振为有效操纵光-物质相互作用提供了独特的机会。此外，由于全光学和量子计算的潜在发展，在所谓的连续束缚态（BIC）附近的非线性光-物质相互作用的显著增强最近引起了极大的关注。然而，在可见光区介质谐振中的高Q因子谐振的实验实现和应用迄今为止受到相当大的限制。在这项工作中，我们探讨了电和磁偶极子的介电纳米谐振器阵列中的相互作用，以增强光-物质相互作用。我们报告的实验实现高Q因子共振在可见光通过集体衍射耦合的电和磁偶极子。提供直接的物理见解，我们还表明，耦合的瑞利异常的阵列与电和磁偶极子的个别纳米谐振器可以导致形成不同类型的BIC。我们利用可见光区的共振在室温下实现了高空间方向性和低阈值的激光作用。最后，我们实验证明多模，定向激射和研究的BIC辅助激射模式工程阵列的介质纳米谐振器。我们相信，我们的研究结果通过实现片上可控的单波长和多波长微激光器，在平板光子学中实现了一系列新的应用。
2020-06-30 physics.optics
Asymmetric longitudinal optical binding force between two identical dielectric particles with electric and magnetic dipolar responses
一般认为，相同粒子之间的光学束缚力是对称的，但我们解析地证明了两个相同的双偶极电介质粒子之间的纵向光学束缚力是反直觉的非对称的。这种同二聚体被限制在两个沿二聚体轴向反向传播的非相干平面波中。这种力由电偶极、磁偶极、电-磁偶极耦合相互作用。这些相互作用的组合效应与Rayleigh近似下的预期行为明显不同。不对称力是由于偶极杂化和耦合引起的粒子的不对称前向和后向散射的结果相互作用。因此，它导致对上的谐波驱动力，结果显示了二聚体和两个粒子在驱动力和束缚力作用下的丰富的非平衡动力学过程，并讨论了产生非对称束缚力的粒子折射率和尺寸范围，为非平衡光驱动多粒子输运和自平衡光驱动多粒子输运开辟了新的前景。组装件.
2022-06-06 physics.optics
Viscous motion of spherical nanoparticles that scatter laser radiation in the Rayleigh regime
分析了纳米球在激光场中运动的横向辐射粘性机理。结果表明，在光散射过程中，除了使粒子在辐射传播方向上加速的力Fs和由光场空间不均匀性引起的梯度力Fg外，还有使粒子在横向上运动减慢的力Fvisc。这些光粘性力是由于散射辐射频率的多普勒频移造成的。这些力的一般表达式作用于粒子散射辐射在瑞利政权的推导和应用，以估计其效果悬浮的纳米球，也对慢电子移动的激光和磁场。讨论了观测光粘滞效应的可能实验。
2020-01-31 physics.atm-clus physics.optics
Selective enhancement of Selényi rings induced by the cross-correlation between the interfaces of a two-dimensional randomly rough dielectric film
利用约化Rayleigh方程的微扰解和非微扰解，详细研究了二维弱粗糙介质薄膜的光的散射。结果表明，对于几种粗糙的薄膜结构，在漫散射光中存在塞伦尼干涉环。对于由介电衬底支撑的薄膜系统，其中薄膜的两个界面中只有一个是弱粗糙的，另一个是平面的，在可以从简单的相位参数确定的角位置处观察到Selényi干涉环。对于这样的单粗糙界面的薄膜，我们发现，并解释了一个单一的散射模型，在干涉图案的对比度是更好的时，薄膜的顶部界面（面对入射光的界面）是粗糙的比当底部界面是粗糙的。当两个膜界面都是粗糙的时，存在塞伦尼干涉环，但是膜的两个粗糙界面的潜在互相关可以用于选择性地增强一些干涉环，而其他干涉环被衰减甚至可能消失。该特征原则上可用于确定膜的界面的相关性质，否则将难以获得这些相关性质。
2018-02-13 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
Motion Induced by Light: Photokinetic Effects in the Rayleigh Limit
结构光束可以以令人惊讶的方式移动小物体。特别引人注目的例子包括观察到作用在光学各向同性物体上的偏振相关力，以及可以将物体拉到与光传播方向相反的方向的牵引光束。在这里，我们开发了一个理论框架，其中这些影响消失在光散射理论的领导秩序。奇异的光学力来自不同阶次的多极散射之间的干涉。这些效果创造了丰富多样的方法来操纵小物体与光，所谓的光动效应。将这种形式主义应用于贝塞尔光束的特定情况，提供了对牵引光束的性质以及矢量光束中自旋和轨道角动量之间的相互作用的有用见解，包括轨道到自旋转换的表现。
2015-05-14 cond-mat.soft physics.optics
Thermal Radiation in Rayleigh-Bénard Convection Experiments
湍流Rayleigh-Bénard对流（RBC）中的一个重要问题是对流热传输的有效性，这可以通过Nusselt数（${\rm{Nu}}$）与Rayleigh（${\rm{Ra}}$）和Prandtl（${\rm{Pr}}$）数的标度来方便地描述。在RBC实验中，提供给底板的热量也部分通过热辐射传递。这种与对流和传导热传输通道平行作用的热传输通道通常被认为是微不足道的，因此被忽略。在这里，我们提出了一个详细的分析，以及强烈增强的近场辐射热传输发生在各种红细胞实验，并表明，辐射热传输部分解释了不同的实验中测得的${\rm{Nu}}$的差异。仔细列入的辐射传输明显改变${\rm{Nu}}={\rm{Nu}}({\rm{Ra}})$缩放推断在湍流红细胞实验环境温度附近，利用气态氮和六氟化硫作为工作流体。另一方面，无论是传统的远场辐射还是强增强的近场辐射热输运都不会明显影响低温氦RBC实验中推导的热输运定律。
2020-01-15 physics.flu-dyn physics.optics
Radiation damping of a Rayleigh scatterer illuminated by a plane wave
本研究针对瑞利区域内平面波照射的介电球形粒子，通过两种方法推导辐射阻尼系数，得出不同方向的阻尼表达式，为光学悬浮物体品质因数设限并确保粒子动力学稳态解存在。
2024-03-25 physics.class-ph physics.optics
Optical force density and surface displacements in transparent dielectrics due to non-ionizing sub-picosecond laser excitation
本文理论分析了短激光激发下透明电介质的光力密度，模拟了熔融石英的光诱导表面位移，发现100飞秒单脉冲可产生50皮米位移（动量分量主导），并讨论了压电探测方法，有助于推进光力研究与应用并澄清Abraham-Minkowski问题。
2025-06-11 physics.optics
Unconventional Fano effect and off-resonance field enhancement in plasmonic coated spheres
我们研究了由色散等离子体核和电介质壳组成的涂层球的光散射。通过写的吸收截面的内部电磁场，我们证明了它是一个观察到的干扰，最终导致法诺效应的敏感。特别是，我们表明，非常规的法诺共振，最近发现的均匀球具有大的介电常数，也可以发生金属球涂有单电介质层。这些共振来自壳内具有相同多极矩的两个电磁模式之间的干涉，而不是来自粒子不同层的各种等离子体模式之间的相互作用。与均匀球体的情况相反，即使在瑞利极限下，涂层球体中也存在非常规的Fano共振。这些共振可以引起非共振场增强，其比用常规Fano共振实现的非共振场增强大约大一个数量级。我们发现，非常规和传统的法诺共振可以发生在相同的输入频率提供的色散核心具有负折射率。这导致粒子内部的最佳场增强，这一结果可能对等离子体激元的潜在应用有用。
2013-03-01 physics.optics
Negative optical spin torque wrench of a nondiffracting non-paraxial fractional Bessel vortex beam
吸收瑞利介质球在无衍射非傍轴分数贝塞尔涡旋光束中受到自旋力矩的作用。在偶极近似下利用电场的辐射修正计算了轴向和横向辐射自旋力矩分量。特别强调的是，以及改变拓扑电荷和光束的半锥角的偏振。当光束阶数为零时，轴向自旋力矩分量消失。然而，当光束阶数变成一个实数正数时，涡旋光束会产生左手（负）轴向自旋力矩，因为球体从光束中心偏离轴向移动。结果表明，无衍射非傍轴分数贝塞尔涡旋光束能够诱导任意放置的瑞利吸收球发生自旋反转，在粒子操纵、光镊旋转、光学牵引光束、光学工程超材料设计等方面具有潜在的应用前景.
2016-05-30 physics.optics
Investigation of Polarization-Dependent Optical Force in Optical Tweezers using Generalized Lorenz-Mie Theory
在矢量衍射理论中，线偏振激光束的紧密聚焦在焦平面周围产生各向异性的场分布。我们提出了一个数值研究的电磁场分布的聚焦光束的输入光束的偏振态和相关的光镊的陷阱刚度不对称性的影响。我们还探讨了对称性变化的偏振相关的光的力量，由于电磁场的重新分配的存在下选定的直径范围从瑞利散射制度的米氏散射制度的介质球。
2015-10-10 physics.optics
Coupled Dipole Method Determination of the Electromagnetic Force on a Particle over a Flat Dielectric Substrate
本文提出了一种用耦合偶极子法（CDM）计算光对介质平面上粒子的作用力的理论。我们表明，与此过程中，两个等效的分析方法是可能的，都基于麦克斯韦应力张量。使用这种方法的兴趣在于对象的性质和大小或形状可以是任意的。甚至，可以并入衬底的存在。为了验证我们的理论，我们提出了一个解析表达式的力量，由于光作用在一个粒子的存在，或不存在，一个表面。照亮球体的平面波可以是传播的，也可以是瞬逝的。二维和三维计算进行了研究。
2003-05-12 physics.comp-ph physics.optics
Numerical studies of the scattering of light from a two-dimensional randomly rough interface between two dielectric media
研究了偏振光从一种介质入射到其与另一种介质的二维随机粗糙界面上的散射。一个简化的瑞利方程的散射振幅的情况下，其中p-或s-偏振光入射到这个接口，没有假设被有关的介质的介电函数。严格的，纯数值的，非微扰的解决方案，这个方程。它们用于计算界面的反射率和反射率、平均微分反射系数以及散射光强度的全角度分布。这些结果得到的情况下，入射介质是光学密度较低的介质，并在其中它是光学密度较高的介质的情况下。在后一种情况下获得的结果中存在从金属表面的X射线散射中观察到的Yoneda峰的光学类似物。布儒斯特散射角漫散射的调查，让人想起平坦界面反射的布儒斯特角，但强烈依赖于入射角。当透射场的贡献与散射场的贡献相加时，发现计算结果满足么正性，误差小于$10^{-4}$。
2016-04-15 physics.comp-ph physics.optics
Quantum Electrodynamics with a Nonmoving Dielectric Sphere: Quantizing Lorenz-Mie Scattering
本文量子化真空中非移动介质球体周围的电磁场，推导平面波与归一化本征模式的正则变换，并用于分析单光子、压缩光及双光子散射，揭示三维分束器的洪-欧-曼德尔干涉角分布，为光与介质球体机械自由度量子相互作用奠定理论。
2023-11-14 physics.optics quant-ph
Significant Light Extraction and Power Efficiency Enhancement of Organic Light Emitting Diodes by Subwavelength Dielectric-Nanomesh Using Large-area Nanoimprint
为了提高发光二极管（OLED）的功率效率，我们开发了一种新的OLED结构，称为介电纳米网OLED（DNM-OLED），通过大面积纳米压印光刻（NIL）制备。介电纳米网基板与亚波长纳米网光栅图案到玻璃中释放的光子被困在ITO和有机层的导模到泄漏模式。介电纳米网基板将整个OLED层修改为波纹状配置，这进一步降低了寄生电阻，从而降低了工作电压。对于我们演示的红色磷光OLED，使用DNM-OLED结构，光提取效率提高了1.33倍，工作电压降低了46%，共同作用，导致功率效率提高了1.8倍。除了红色OLED之外，DNM-OLED结构还被示出能够用于绿色和蓝色OLED，并且在没有进一步结构修改的情况下实现了增强的光提取效率（对于绿光为1.31倍，对于蓝光为1.45倍），这证明了DNM-OLED的光提取增强是宽带的。
2023-01-31 physics.app-ph physics.optics
Optimal displacement detection of arbitrarily-shaped levitated dielectric objects using optical radiation
Swansea University（斯旺西大学）；Northwestern University（西北大学）
提出基于Fisher信息的方法，实现任意形状悬浮介电物体的最优位移检测，并通过与球形粒子方法对比验证，分析了高纵横比盘状和棒状物体的检测极限。
2026-07-01 physics.optics quant-ph
Nanoantenna-Microcavity Hybrids with Highly Cooperative Plasmonic-Photonic Coupling
纳米天线通过将光能集中到远低于衍射极限的程度来提供对光的最终空间控制，而它们的品质因数（Q）受到大的辐射和耗散损耗的限制。另一方面，介电微腔能够通过延长的光子存储时间产生高Q因子，但具有衍射限制的光学模式体积。在这里，我们桥接两个世界，通过研究一个示例性的混合系统集成等离子体金纳米棒作为纳米天线与谐振介电光子晶体（PC）板作为低损耗微腔，更重要的是，通过协同结合它们的优势，产生更强的局部场增强比单独的实体。为了实现两种极性相反类型的纳米光子谐振元件之间的这种协同作用，我们表明，协调纳米天线的耗散损耗和低损耗腔的Q因子是至关重要的。与使用法布里-珀罗谐振器的天线-腔耦合方法相比，该方法已被证明成功地用于天线的局部场强度的谐振放大，我们从理论和实验上表明，耦合到适度Q PC引导谐振可以产生至少一个数量级的更大放大。协同纳米天线-微腔混合策略为进一步增强纳米级光-物质相互作用开辟了新的机会，从而使许多领域受益，例如非线性光学、纳米激光器、等离子体激元热载流子技术以及表面增强拉曼和红外吸收光谱。
2018-11-15 physics.optics
Directional Scattering-Induced Optical Forces on a Mie Particle near a Metal Interface
ITMO University（圣彼得堡信息科技大学）
研究介电纳米颗粒靠近金属界面时的光学力，通过散射和多极响应的干涉实现高度定向散射，揭示了散射诱导力的方向和大小与辐射通道的角直接性相关，为光学分选提供新途径。
2026-05-16 physics.optics
Optical Trapping in a Dark Focus
高斯模和拉盖尔-高斯模与$\ell=0,p\neq0$的叠加产生了所谓的瓶形光束：一个被明亮区域包围的暗焦点。在本文中，我们从理论上探讨了利用空心光束作为光学陷阱的介质球的折射率小于其周围的介质。作用在小粒子上的力是在偶极子近似下导出的，并用于模拟陷阱中粒子的布朗运动。中间政权的颗粒尺寸的数值研究，发现稳定捕获较大的介电颗粒也是可能的。基于中间区分析的结果，提出了一个在空心光束暗焦点中捕获生物体的实验方案。
2020-06-27 physics.optics quant-ph
Spectrally-tunable Dielectric Grating-based Metasurface for Broadband Planar Light Concentration
由于城市化，建筑物的能源消耗正在快速增长，而由可再生能源供电的净零能源建筑提供了一种绿色和可持续的解决方案。然而，摩天大楼和多层建筑的屋顶空间有限，这对太阳能光伏组件的大规模集成提出了挑战。传统的光致发光解决方案，如硅太阳能电池板，阻挡了可见光进入建筑物，使它们无法覆盖所有建筑物表面。在这里，我们展示了一种新型的电介质超颖表面（基于氮化硅光栅）作为平面光集中器。我们将该功能器件集成到透射可见光的窗户玻璃上，同时将太阳光的近红外部分（NIR）引导到玻璃窗户的边缘，在那里它可以通过小型PV模块转换为电力。利用光栅设计的灵活性，我们调整光谱，使近NIR阳光部分的引导，并实现偏振独立性证明使用有限差分时域模拟。实验上，我们观察到在NIR区域（700-1000 nm）中约5.25%的光导效率，使得大部分可见光部分被透射用于自然室内照明。将太阳能电池集成在窗户边缘，我们发现在面积为25 mm 2的原型上，近红外光的功率转换效率约为4.2%。我们确认，大部分的损失是由于吸收，散射和制造的不均匀性在大面积上，可以在未来进一步优化。这种结合了可再生能源发电、室内照明和建筑围护结构减少的功能性窗户可以缓解现代城市的城市热孤岛问题。
2018-07-11 physics.app-ph physics.optics
Enhanced thermo-optical response by means of anapole excitation
高折射率介电纳米结构提供了一个多功能的平台，以控制纳米级的光-物质相互作用，因为它们可以轻松地支持低损耗的电和磁模式。使它们与众不同的另一个特性是它们可以支持低辐射模式，即所谓的阿纳普尔模式。在这项工作中，我们提出了一种光谱可调的阿那波勒纳米加热器的基础上使用的介电阿那波勒谐振器能够放大十倍的等离子体纳米加热器的热响应。这将允许使用较低的光强度来实现引人注目的加热效果。作为概念的证明，我们进行了详细的研究的热等离子体响应的金纳米环作为热源和硅盘，旨在支持anapole模式，位于其中心作为anapolar谐振器。此外，我们利用的anapole激发，很容易转移这些结构的热响应从短波红外到近红外范围。
2022-03-25 physics.app-ph physics.optics
Classical microscopic theory of dispersion, emission and absorption of light in dielectrics
本文是最近一篇文章的继续，在这篇文章中，显然是第一次用微观电动力学理论证明了离子晶体中极化激元的存在。这是通过色散曲线的显式计算获得的。在这里，主要的进一步贡献在于研究了电极化率，从中可以推断出光谱。本文介绍了如何用哈密顿统计力学的Green-Kubo方法求磁化率，并给出了磁化率随时间变化的具体表达式--关联函数。与前一篇论文一样，这里我们也是在一个完全经典的框架下工作的，其中作用在电荷上的电动力都被考虑在内，包括延迟力和辐射反应力。因此，为了应用统计力学的方法，系统必须事先简化为哈密顿系统。这是由于经典电动力学的两个整体性质，即Wheeler-Feynman恒等式和Ewald重定性，这两个性质在有序系统中已经给出了证明。第二个贡献在于以一种完全一般的方式来表述该理论，因此原则上它也适用于无序系统，如玻璃、液体或气体，只要上述两个一般性质继续成立。在这个方向上的第一步是在这里通过提供一个完全一般的惠勒-费曼身份证明，这是一个经典电动力学的一般因果关系属性的对应物。最后，它示出了如何在所有的经典系统中出现的线频谱，作为一个对应的运动的适当的稳定性，由于混沌共存的加宽。
2014-07-25 cond-mat.stat-mech physics.class-ph physics.optics
