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环形超材料中的等离子体热点
摘要： 通过设计具有深度不对称性的金属圆槽，可在正入射激励下实现环形偶极共振。由于其特定的径向电荷电流分布，电荷在中央圆形平台上聚集形成等离子体热点，覆盖直径200纳米的广大区域，该区域的电场强度达到入射光的34倍增强，为能量收集、纳米粒子捕获、光-物质相互作用操控及光学数据存储提供了更大潜力。
关键词： 环形偶极共振、等离子体热点、能量收集、纳米粒子捕获、光-物质相互作用、光学数据存储、环形超材料
更新于2025-09-11 14:15:04
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微激光器中可扩展的亚泊松场激光观测
摘要： 腔内波动大幅降低的亚泊松场可通过腔增强光-物质相互作用提升量子精密测量精度。虽然原子与腔模的强耦合已被用于产生高度亚泊松场，但实现方差降低超过3分贝且含宏观数量光学腔内光子的方案尚未成功。本研究报道了采用数百个原子运行的微激光器中实现的亚泊松场激光发射——该系统具有精确调控的原子-腔耦合与相互作用时间。其光子数方差比标准量子极限低4分贝，同时腔内平均光子数可扩展至600个。大量原子的同步相互作用并未破坏高度亚泊松光子统计特性。本发现为宏观尺度上实现广泛可扩展的近福克态激光发射提供了有效途径。
关键词： 微激光器、亚泊松场激光、腔增强光-物质相互作用、量子精密测量、宏观亚泊松场稳定化
更新于2025-09-11 14:15:04
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激光物理学（激光及其与物质相互作用的物理基?。?|| 10. 半经典光-物质相互作用
摘要： 当光子数量足够大时，电磁场仍可通过经典场强来描述。将电荷置于经典电磁场中的量子力学描述称为半经典理论。在半经典理论框架下，可以处理原子对光的吸收和受激发射。因此，光与物质相互作用的半经典描述构成了激光理论的重要基础。文中引入了电荷在经典电磁场中的薛定谔方程，其与电磁场的相互作用在偶极近似下可通过长度规范或速度规范来描述。此外，转换至振荡加速参考系（即克拉默斯-亨尼格参考系）往往具有优势。对于时变场中的电子，沃尔科夫态构成了状态空间中的一组完备基。
关键词： 光-物质相互作用、Volkov态、Kramers-Henneberger体系、偶极近似、薛定谔方程、半经典理论
更新于2025-09-11 14:15:04
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激光驱动的强场太赫兹源
摘要： 本文综述了强激光驱动太赫兹（THz）源的最新研究进展。所讨论的技术包括基于光学整流（OR）、自旋电子发射器以及激光丝化等离子体的各类光源。重点介绍了采用倾斜强度前沿泵浦脉冲的光学整流技术，并简要探讨了新兴应用实例，特别是强场太赫兹对材料的调控以及带电粒子的加速与操控。
关键词： 基于等离子体的太赫兹源、光学整流、自旋电子发射器、太赫兹脉冲、强场太赫兹-物质相互作用
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于分子间编码器的仿生工具箱：迈向进化型4D手性等离子体材料
摘要： 过去二十年间，纳米光子学（包括等离子体光学与超材料）为实现对光-物质相互作用的非凡调控提供了广阔前景。强手性光-物质相互作用就是典型例证。三维手性原本仅自然存在于有机分子和生物机体中，但由于这些天然材料的吸收截面极小，其手征光学效应微乎其微。然而受生物手性启发，纳米光子手性材料极大拓展了可获取手征光学效应的设计空间（例如将手性光-物质相互作用推向宽带圆偏振器、负折射率及灵敏手性传感等特殊领域）。但要实现能进一步提升手征光学效应的精确定义且动态可重构的手性形貌，仍是当前挑战。
关键词： 等离子体学、超材料、手性光学效应、纳米光子学、手性光-物质相互作用、三维手性
更新于2025-09-11 14:15:04
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精确多极分解及其在纳米光子学中的应用
摘要： 电磁源的多极分解是研究光-物质相互作用（尤其是光学材料）的重要工具。本文综述了电磁源多极分解的最新进展：首先推导了电流密度分布多极矩的精确简洁表达式，随后将该方法推广至内禀自旋导致的磁化电流密度分布多极矩。通过综合考虑电与磁两类源，确立了纯手性源的实现条件。文中提供了便于计算任意阶多极矩的计算脚本。本研究及应用案例聚焦于纳米光子学与超材料领域，并展望了其在这些领域及其他方向的应用前景。
关键词： 光-物质相互作用、纳米光子学、多极矩、光学天线、理论
更新于2025-09-10 09:29:36
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调制自由电子量子波包的自发和受激发射辐射——半经典分析
摘要： 我们在此对未调制与光学调制的自由电子量子波包的自发及受激辐射发射进行半经典分析。研究表明，波包的辐射发射/吸收及相应减速/加速过程取决于可控的"历史依赖性"波包尺寸。当波包尺寸（持续时间）短于辐射波长时，其辐射相互作用特性接近经典点粒子模型的预测；而在长尺寸波包极限下，该相互作用呈现量子力学特性且随频率升高呈指数衰减。我们通过史密斯-珀塞尔辐射方案例证这些效应，证明若波包经光学调制形成周期性聚束结构，可在高频截止极限之外、调制频率谐波处产生有限辐射发射。此外，辐射分析进一步拓展至相位关联调制电子波包束的超辐射发射情形。这种波包依赖的辐射发射特征阐明了经典-量子转变机制，并为测量量子电子波包尺寸提供了新途径，为探索光-物质相互作用开辟了新方向。
关键词： 辐射发射、光-物质相互作用、波包依赖的辐射发射
更新于2025-09-09 09:28:46
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[施普林格光学科学系列] 光学与微波中的法诺共振 第219卷（物理与应用）|| 三维折叠超材料中法诺共振的产生与应用
摘要： 纳米技术的发展赋予了光-物质相互作用更多自由度，使光学现象的操控更为精确和灵活。法诺共振是一种具有非对称线型的共振散射现象，最初在原子物理中被研究，后引入光子学与等离子体学领域。该现象源于离散束缚态与连续态之间的干涉，因此需要二体或少数体系统来提供这种现象所需的多种状态。人工超材料因其可设计构型成为产生法诺共振的理想候选者。本文提出一种新型结构——三维折叠超材料，用于法诺共振的产生与应用。该结构通过聚焦离子束折叠技术制备，由平面部分与立体部分组成，这对激发离散束缚态和连续态至关重要。通过调节三维折叠结构的构型（形状、尺寸、倾斜角度等），可以调控法诺共振的强度、频率及品质因数，从而拓展其在折射率传感、表面增强拉曼散射等领域的应用潜力。
关键词： 3D折叠超材料、纳米技术、法诺共振、表面增强拉曼散射、光-物质相互作用
更新于2025-09-09 09:28:46
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具有任意强光-物质相互作用的量子系统中的光检测概率
摘要： 腔量子电动力学系统近期已进入一个光与物质相互作用强度达到裸子系统共振频率不可忽略比例的领域。在此领域中，已知常规的正则序关联函数无法准确描述腔内光子发射速率与统计特性。遵循格劳伯原始方法，我们推导出适用于任意光-物质相互作用强度的普适量子光电探测理论。该推导运用费米黄金法则，并通过将系统算符在相互作用光-物质体系本征基中展开，最终得到正确的光电探测概率。我们的研究同时涵盖窄带与宽带光电探测器，该描述同样适用于置于光学腔内的点状探测器。作为应用实例，我们提出一个思想实验来验证丰富量子拉比模型基态的裸激发态具有虚拟能量特性。
关键词： 腔量子电动力学、光-物质相互作用、超强耦合、量子拉比模型、光电探测
更新于2025-09-04 15:30:14