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基于介孔二氧化硅涂层微光纤耦合器的空气分子污染物传感
摘要： 空气分子污染物（AMCs）对高功率激光器（HPLs）中光学元件的性能具有关键影响。本研究通过实验展示了一种基于介孔二氧化硅涂层的光学微光纤耦合器（OMC）AMCs传感器。附着在介孔二氧化硅涂层上的AMCs会改变周围环境的折射率（RI）。采用光束传播法（BPM）分析该结构，证实了其用于AMCs传感的可行性。通过在传感区域表面涂覆介孔二氧化硅层，该结构可实现AMCs传感功能。通过监测波长域的光谱偏移，该传感器能够检测AMCs浓度。实验结果表明，传感器灵敏度与浓度相关，最大灵敏度达到0.541nm/(mg/m3)。检测信号与存在的AMCs浓度呈正比关系。
关键词： 气载分子污染物（AMCs）、束传播法、光学微纤维耦合器（OMC）、倏逝场
更新于2025-09-23 15:22:29
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利用倏逝场偏振实现非手性金半环的巨大手征光学调制
摘要： 对于旨在实现片上偏振识别纳米天线的应用而言，从表面波到远场辐射的高效能量转换是理想特性。然而，单个纳米天线对表面波（如倏逝场）中特定偏振态的响应尚未得到充分研究。本研究报道了当在左旋与右旋圆偏振光全内反射产生的倏逝表面波激发之间切换时，非手性金半环对可见光散射呈现的巨大调制效应。该现象源于倏逝波平面横向与纵向场振荡间相对相位差异——这种差异取决于入射光的旋向性。由于自由空间激发中不存在纵向场振荡，这为手征光学响应提供了与传统机制根本不同的原理（传统圆二色性机制仅考虑纯横向场振荡）。虽然半环散射调制依赖于波矢取向，但由八个旋转对称排列的半环构成的平面手征纳米天线也实现了取向无关的响应，在725纳米波长处观测到高达50%的散射调制。尽管两种结构在切换自由空间光旋向性时均产生散射调制，但研究表明要观测到巨大散射调制必须依赖倏逝场独特的偏振特性。这些发现最终深化了我们对光-物质相互作用中可能手征光学效应范围的理解。
关键词： 纳米天线、外禀手性、倏逝场、平面手性、偏振鉴别、纵向场振荡
更新于2025-09-23 15:21:21
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光子发射与吸收的内在过程
摘要： 问题——关于光子发射存在一些尚未解答的深层问题，特别是光子的场结构如何从电子中产生。虽然量子力学因其假设粒子是零维点而无法解答此问题，但其他物理理论具有更好的研究前景。 目的——在一种称为Cordus理论的非定域隐变量（NLHV）设计中，为光子发射和吸收过程开发概念性理论。 方法——运用逻辑推理预测该框架下光子和电子离散场的结构，由此推导出电子键合约束如何迫使电子释放过剩能量，以及光子如何产生并从电子中形成的机制。 发现——发射被认定为一种逃逸机制：当物质粒子位置过度受限时，可通过该机制释放能量（具体原理已阐明）。结果显示该理论与经典电磁波理论及量子力学具有极佳的定性一致性，许多概念特征可从中复现。 原创性——为光子发射和吸收过程开发了新颖的概念性理论。关键创新在于提出键合约束影响粒子几何跨度进而影响频率的因果链，由此限制电子可容纳的能量并解释发射光子为何具有特定量子化能量。另一贡献是提出光子与电子离散场的差异化理论，既解释了衰逝场的指数特性，又还原了电磁引力场的平方反比关系。该理论还将精细结构常数α物理诠释为"结构传导效能"的度量——即α决定了真空结构的电常数与结构内传播速度c的关系。其独特性还体现在从物理学的非定域隐变量领域实现这些突破。 意义——量子力学起源于对电子轨道跃迁产生离散能量光子的观察，但未解释跃迁如何发生。本研究的原创贡献在于证明NLHV物理学存在解决方案。若该理论成立，则意味着粒子具有内部结构，而量子力学仅是对更深层物理规律的定量统计描述。
关键词： 发射、光、倏逝场、吸收、物理真实性、电子
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于蒸馏水包层的高灵敏度环形光纤温度传感器
摘要： 该研究提出了一种基于环形光纤耦合器耦合区蒸馏水包层结构的温度传感器。该结构通过将单模光纤折叠，在氢氧焰中熔融锥区，并利用两根相邻光纤形成耦合干涉?；谌裙庑вο煊婉詈细缮嬖?，随着环境温度升高，蒸馏水的折射率降低导致干涉光谱漂移。实验探究了不同锥区长度与干涉光谱的关系，当锥区长度为30-35毫米时干涉效果最佳。结果表明：在35°C至60°C温度范围内，传感器最大灵敏度达151.35皮米/摄氏度，线性度高达99.99%。此外，研究还提出了一种低成本解调方案。该传感器具有高灵敏度、良好线性度、优异稳定性、快速响应特性，且制造工艺简单、成本低廉，具有潜在应用价值。
关键词： 环形光纤耦合器、热光效应、倏逝场、温度传感器
更新于2025-09-19 17:13:59
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光纤镊子：一种用于光学捕获与操控的多功能工具
摘要： 光学捕获技术在生物医学、物理及材料科学等多个领域广泛应用。近年来，光纤镊子因其灵活操控、结构紧凑和易于制备的特点，在光学捕获领域备受关注。作为多功能的光学捕获与操控工具，光纤镊子可用于捕获、操控、排列和组装微小物体。本文综述了基于光纤镊子的捕获与操控技术，包括：双光纤镊子用于捕获与操控、单光纤镊子用于捕获与单细胞分析、光纤镊子在细胞组装中的应用、结构化光纤增强捕获与操控、亚波长光纤丝基于倏逝场的捕获与递送技术，以及光热捕获、组装与操控技术。
关键词： 光热效应、倏逝场、光纤镊子、细胞捕获与组装、光学捕获与操控、光力
更新于2025-09-19 17:13:59
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利用Belinfante动量来获取波导内光的偏振态
摘要： 当前的高速光通信系统采用硅光子学等平台的光子电路。在这些系统中，由于偏振模色散和光子电路构建模块产生的非线性现象等因素，光的偏振态会发生漂移。随着这些构建模块的复杂性、数量和种类不断增加，对原位偏振测定策略的需求也日益增长。我们在此展示，贝林凡特动量向波导倏逝场中粒子的转移，与该波导内光偏振态存在一种非平凡的依赖关系。令人惊讶的是，我们发现横向力的最大值和最小值并非由对应于庞加莱球北极和南极的圆偏振光产生。相反，由于散射光的TE和TM分量之间存在相位差，这些最大值会沿该球的大圆发生偏移。这一效应能够明确重建波导内光的局部偏振态。重要的是，该技术仅需与场的倏逝尾场相互作用，从而提供了一种对光子芯片内偏振进行探测的微创方法。
关键词： 波导、庞加莱球、贝林凡特动量、倏逝场、光通信、光子芯片、横电与横磁分量、硅光子学、偏振态
更新于2025-09-19 17:13:59
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美国物理联合会会议录 [美国物理联合会出版 2018年国际数学科学与技术会议论文集（MATHTECH2018）：数学的创新技术与技术创新的数学——马来西亚槟城（2018年12月10-12日）] 2018年国际数学科学与技术会议论文集（MATHTECH2018）：数学的创新技术与技术创新的数学——渐逝场耦合效应对两个光纤传感器影响的数值研究
摘要： 本文提出了一种基于两根光纤上倏逝场耦合效应的多传感器。采用光束传播法（OptiBPM）模拟器对并排排列的波导进行了数值模拟。光线通过全内反射被限制在波导内，并通过电磁波理论模型在波导包层界面附近清晰呈现?？悸橇斯庀酥洳煌嗬胂碌墓夤β仕鸷?，并基于这些效应解释了传感器的工作原理。耦合系数表示场的倏逝部分与在纤芯中传播部分之间的相互作用。该器件的性能表现令人满意，可用于构建更高阶的多传感器。
关键词： 光纤传感器、束传播法、耦合效应、倏逝场
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于波导耦合表面等离子体共振构型的倏逝场激发表面等离子体场增强拉曼散射
摘要： 我们提出一种双金属波导耦合表面等离子体共振（WCSPR）构型，通过表面等离子体激发的倏逝场增强拉曼散射。该WCSPR构型是由K9棱镜/内层银膜/氟化镁膜/外层银膜/水结构组成的五相克拉歇曼共振装置。利用自主搭建的角度依赖型SPR-SERS显微光谱仪，在此WCSPR构型的倏逝场中测量了角度相关的表面增强拉曼散射（SERS）光谱。在表面等离子体共振角下通过倏逝场激发的SERS信号强度，比传统SPR构型采集的信号高出20倍。实验结果还证明，该倏逝场增强SERS光谱装置中的波导耦合表面等离子体具有至少500纳米的电场穿透深度，超过传统表面等离子体的穿透深度。由于穿透深度更大，即使在WCSPR构型中增加500纳米氟化镁膜仍能获得高质量SERS信号。这一优势使得实验中可采用电场增强能力更强的银替代金等惰性贵金属，而无需顾虑银的氧化问题。该WCSPR构型的增强因子达6.2×10^7，对4-巯基吡啶SERS信号的最低检测浓度达到1.0×10^-10 M。该WCSPR构型在大分子和生物分子的无标记传感检测方面具有巨大潜力。
关键词： 表面增强拉曼散射、倏逝场、表面等离子体共振、波导耦合、拉曼散射
更新于2025-09-11 14:15:04