室内空气污染针对性解决方案
全世界每年新增癌症病人有四分之一在中国。
世界每年新增癌症数量中国排首位。
肺癌高居榜首，与呼吸及血液相关的癌症位居前列。
不是恐吓，这些就在你的身边。
关注室内空气，是你对家人的责任。
接着上一讲【室内空气全扫描】，
这一讲我们来看看解决方案。
关注公众号，回看往期文章。
室内空气污染可粗分为三大类：
1、悬浮颗粒：粉尘PM2.5，PM0.3等极细颗粒；电子雾，烟尘等。
2、病毒、病菌、微生物，来自人体呼出，外部进入和植物散发。
3、化学污染，包括甲醛，TVOC，氡等。
一、悬浮颗粒
极细悬浮颗粒是各种有害物的载体，
因为颗粒细比重轻，悬浮在空中不会自行降落，
可穿透肺泡直接进入人体血液，
是体液，血液酸性化的罪魁祸首。
推荐去除方法——正负离子中和法：
有害粉尘以正离子方式悬浮空中，
用负离子吸附正离子变成大颗粒降尘是安全有效的方式。
优点：
1、物理降尘，快速洁净。
2、降落的大颗粒不会再裂解成极细颗粒被人吸入。
3、安全，无二次污染，使用成本低。
4、去除范围：PM2.5，PM0.3，电子雾，烟尘。
选择产品的条件：
1、负离子发生量大、粒径小，去除效果优质。
* 保持屋内负离子量2万个/立方厘米可消除99%的粉尘。
2、保持持续除尘，避免大环境粉尘会迅速迁移过来。
3、具有国家权威检测认证，保证无有害物释放。
4、功率低（＜5w）,节能环保。
二、病毒、病菌、致敏微生物
室内病毒病菌主要来源于三个方面：
1、人体呼出大于100种有害物呼入室内。
2、宠物呼出与身体携带。
3、栽在室内的绿植，鲜花（包括水插花），带有致敏物。
推荐去除方法——活性离子进行结构分解
优点：
1、快速分解，深入全屋无死角。
2、有害物尸体大粒径降落，对人体无害。
3、持续不间断可保持无菌效果。
选择产品条件：
1、负离子发生量大、粒径小，去除效果优质。
2、能够无死角持续除菌。
3、有国家权威证书认证杀菌效果。
注意：滤网除菌的二次污染。
三、化学污染
化学污染主要指甲醛，TVOC。
推荐去除方法：
1、新装修开窗通风，可以去除表面大部分污染物。
2、新装修如果测试甲醛超标2倍以上，且通风一周后再测依 旧超标一倍以上，建议请一次性处理专业机构进行全面处理，解决大剂量污染问题。
3、因为甲醛的慢性释放期超过20年，可通过负离子不间断 去除的方式解决日常渗出问题。
选择商家条件：
1、具有国家权威机构认证的资质。
2、使用的化学品具有国家行业标准认证。
四、电子雾与电磁波辐射
电子雾污染是指各种电子设备，
包括空调机、电脑、电视机、复印机、卡拉OK、
电热毯、微波炉等各类电器设备等在正常工作时
所产生的各种不同波长和频率的电磁波。
这种电磁波被科学家称为电子垃圾或电磁辐射污染。
电磁波会散发一种扰乱人体正常生理功能的正离子，
特别是当正离子与空气中的有害气溶胶结合成重离子，
其危害性更大，被称之为“杀人离子”。
《澳洲医学杂志》报道，居住在电视发射塔旁的儿童患血癌的
比率较周围地区儿童高2.5倍;
每天在计算机前操作6小时以上的工作人员，
易出现以下症状：视力功能障碍，颈、肩、腕功能障碍，
植物神经功能紊乱等，究其原因，是电磁辐射造成的危害。
推荐解决方案：
1、电子雾以正离子方式存在，用正负离子中和是有效和安全的解决方案。
2、减少电子雾辐射：所有电器产品用完关闭电源，不要放在待机状态。
3、居住地周围有各种发射塔或医院等，建议关闭门窗，玻璃能阻隔一定的辐射进 入室内。
4、室内保持2万以上负离子存活。
五、从源头控制污染
1、装修材料的选择可控化。例如：实木，纯纸墙纸，油漆，胶水等，
品质都是可控的，但是大理石等石材的品质很难控制，
即使有检测报告，也是材料抽检的结果，而每一块石材都可能不同，
辐射值也是不相同的，不可控的材料尽量少用。
2、减少电子雾释放。所有家用电器，办公电器都有电子雾辐射，
累计起来量就不能小觑，在使用完这些电器后，不要待机，
一定要完全关闭电源，否则会有持续不断的电子雾辐射出来。
优点：
1、物理降尘，快速洁净。
2、降落的大颗粒不会再裂解成极细颗粒被人吸入。
3、安全，无二次污染，使用成本低。
4、去除范围：PM2.5，PM0.3，电子雾，烟尘。
选择产品的条件：
1、负离子发生量大、粒径小，去除效果优质。
* 保持屋内负离子量2万个/立方厘米可消除99%的粉尘。
2、保持持续除尘，避免大环境粉尘会迅速迁移过来。
3、具有国家权威检测认证，保证无有害物释放。
4、功率低（＜5w）,节能环保。
二、病毒、病菌、致敏微生物
室内病毒病菌主要来源于三个方面：
1、人体呼出大于100种有害物呼入室内。
2、宠物呼出与身体携带。
3、栽在室内的绿植，鲜花（包括水插花），带有致敏物。
推荐去除方法——活性离子进行结构分解
优点：
1、快速分解，深入全屋无死角。
2、有害物尸体大粒径降落，对人体无害。
3、持续不间断可保持无菌效果。
选择产品条件：
1、负离子发生量大、粒径小，去除效果优质。
2、能够无死角持续除菌。
3、有国家权威证书认证杀菌效果。
注意：滤网除菌的二次污染。
三、化学污染
化学污染主要指甲醛，TVOC。
推荐去除方法：
1、新装修开窗通风，可以去除表面大部分污染物。
2、新装修如果测试甲醛超标2倍以上，且通风一周后再测依 旧超标一倍以上，建议请一次性处理专业机构进行全面处理，解决大剂量污染问题。
3、因为甲醛的慢性释放期超过20年，可通过负离子不间断 去除的方式解决日常渗出问题。
选择商家条件：
1、具有国家权威机构认证的资质。
2、使用的化学品具有国家行业标准认证。
四、电子雾与电磁波辐射
电子雾污染是指各种电子设备，
包括空调机、电脑、电视机、复印机、卡拉OK、
电热毯、微波炉等各类电器设备等在正常工作时
所产生的各种不同波长和频率的电磁波。
这种电磁波被科学家称为电子垃圾或电磁辐射污染。
电磁波会散发一种扰乱人体正常生理功能的正离子，
特别是当正离子与空气中的有害气溶胶结合成重离子，
其危害性更大，被称之为“杀人离子”。
《澳洲医学杂志》报道，居住在电视发射塔旁的儿童患血癌的
比率较周围地区儿童高2.5倍;
每天在计算机前操作6小时以上的工作人员，
易出现以下症状：视力功能障碍，颈、肩、腕功能障碍，
植物神经功能紊乱等，究其原因，是电磁辐射造成的危害。
推荐解决方案：
1、电子雾以正离子方式存在，用正负离子中和是有效和安全的解决方案。
2、减少电子雾辐射：所有电器产品用完关闭电源，不要放在待机状态。
3、居住地周围有各种发射塔或医院等，建议关闭门窗，玻璃能阻隔一定的辐射进 入室内。
4、室内保持2万以上负离子存活。
五、从源头控制污染
1、装修材料的选择可控化。例如：实木，纯纸墙纸，油漆，胶水等，
品质都是可控的，但是大理石等石材的品质很难控制，
即使有检测报告，也是材料抽检的结果，而每一块石材都可能不同，
辐射值也是不相同的，不可控的材料尽量少用。
2、减少电子雾释放。所有家用电器，办公电器都有电子雾辐射，
累计起来量就不能小觑，在使用完这些电器后，不要待机，
一定要完全关闭电源，否则会有持续不断的电子雾辐射出来。
3、鲜花绿植不要进到屋内，应该放在阳台，与人不在一个空间。因为养育植物有 土或水，界面部分会滋生肉眼看不到的霉变或有害微生物，会对老人孩子，体弱者造成呼吸道感染。
4、马桶要盖上盖子后再冲水，避免瞬间气旋将病菌或微生物带到空中并悬浮长达几小时，不仅会被人体呼入，还会落在卫生间的牙刷、漱口杯、毛巾等处，使这些物品受到污染。有条件应设计将马桶与洗漱间隔断。
5、厨房油烟的消除需要配备一台吸力大的脱排油烟机，保证及时抽走烟雾。
6、外来污染。户外进入的有害污染品种繁多，如果你居住在都市，建议尽量不开窗，人类迟早会进入封闭球，你何不现在就将自己的家打造成绿色内循环的佳境呢。
全屋空气优化达到这样的效果：
a、除尘99%，包括：PM2.5，PM0.3。
b、除病毒病菌99%。
c、除甲醛等化学污染99%。
d、保持2万个以上负离子。
e、制造内部空气流动，提升人体舒适度。
f、控制温湿度。
达到以上几点，你可以关闭门窗了。
全世界每年新增癌症病人有四分之一在中国。
世界每年新增癌症数量中国排首位。
肺癌高居榜首，与呼吸及血液相关的癌症位居前列。
不是恐吓，这些就在你的身边。
关注室内空气，是你对家人的责任。
接着上一讲【室内空气全扫描】，
这一讲我们来看看解决方案。
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室内空气污染可粗分为三大类：
1、悬浮颗粒：粉尘PM2.5，PM0.3等极细颗粒；电子雾，烟尘等。
2、病毒、病菌、微生物，来自人体呼出，外部进入和植物散发。
3、化学污染，包括甲醛，TVOC，氡等。
一、悬浮颗粒
极细悬浮颗粒是各种有害物的载体，
因为颗粒细比重轻，悬浮在空中不会自行降落，
可穿透肺泡直接进入人体血液，
是体液，血液酸性化的罪魁祸首。
推荐去除方法——正负离子中和法：
有害粉尘以正离子方式悬浮空中，
用负离子吸附正离子变成大颗粒降尘是安全有效的方式。
优点：
1、物理降尘，快速洁净。
2、降落的大颗粒不会再裂解成极细颗粒被人吸入。
3、安全，无二次污染，使用成本低。
4、去除范围：PM2.5，PM0.3，电子雾，烟尘。
选择产品的条件：
1、负离子发生量大、粒径小，去除效果优质。
* 保持屋内负离子量2万个/立方厘米可消除99%的粉尘。
2、保持持续除尘，避免大环境粉尘会迅速迁移过来。
3、具有国家权威检测认证，保证无有害物释放。
4、功率低（＜5w）,节能环保。
二、病毒、病菌、致敏微生物
室内病毒病菌主要来源于三个方面：
1、人体呼出大于100种有害物呼入室内。
2、宠物呼出与身体携带。
3、栽在室内的绿植，鲜花（包括水插花），带有致敏物。
推荐去除方法——活性离子进行结构分解
优点：
1、快速分解，深入全屋无死角。
2、有害物尸体大粒径降落，对人体无害。
3、持续不间断可保持无菌效果。
选择产品条件：
1、负离子发生量大、粒径小，去除效果优质。
2、能够无死角持续除菌。
3、有国家权威证书认证杀菌效果。
注意：滤网除菌的二次污染。
三、化学污染
化学污染主要指甲醛，TVOC。
推荐去除方法：
1、新装修开窗通风，可以去除表面大部分污染物。
2、新装修如果测试甲醛超标2倍以上，且通风一周后再测依 旧超标一倍以上，建议请一次性处理专业机构进行全面处理，解决大剂量污染问题。
3、因为甲醛的慢性释放期超过20年，可通过负离子不间断 去除的方式解决日常渗出问题。
选择商家条件：
1、具有国家权威机构认证的资质。
2、使用的化学品具有国家行业标准认证。
四、电子雾与电磁波辐射
电子雾污染是指各种电子设备，
包括空调机、电脑、电视机、复印机、卡拉OK、
电热毯、微波炉等各类电器设备等在正常工作时
所产生的各种不同波长和频率的电磁波。
这种电磁波被科学家称为电子垃圾或电磁辐射污染。
电磁波会散发一种扰乱人体正常生理功能的正离子，
特别是当正离子与空气中的有害气溶胶结合成重离子，
其危害性更大，被称之为“杀人离子”。
《澳洲医学杂志》报道，居住在电视发射塔旁的儿童患血癌的
比率较周围地区儿童高2.5倍;
每天在计算机前操作6小时以上的工作人员，
易出现以下症状：视力功能障碍，颈、肩、腕功能障碍，
植物神经功能紊乱等，究其原因，是电磁辐射造成的危害。
推荐解决方案：
1、电子雾以正离子方式存在，用正负离子中和是有效和安全的解决方案。
2、减少电子雾辐射：所有电器产品用完关闭电源，不要放在待机状态。
3、居住地周围有各种发射塔或医院等，建议关闭门窗，玻璃能阻隔一定的辐射进 入室内。
4、室内保持2万以上负离子存活。
五、从源头控制污染
1、装修材料的选择可控化。例如：实木，纯纸墙纸，油漆，胶水等，
品质都是可控的，但是大理石等石材的品质很难控制，
即使有检测报告，也是材料抽检的结果，而每一块石材都可能不同，
辐射值也是不相同的，不可控的材料尽量少用。
2、减少电子雾释放。所有家用电器，办公电器都有电子雾辐射，
累计起来量就不能小觑，在使用完这些电器后，不要待机，
一定要完全关闭电源，否则会有持续不断的电子雾辐射出来。
优点：
1、物理降尘，快速洁净。
2、降落的大颗粒不会再裂解成极细颗粒被人吸入。
3、安全，无二次污染，使用成本低。
4、去除范围：PM2.5，PM0.3，电子雾，烟尘。
选择产品的条件：
1、负离子发生量大、粒径小，去除效果优质。
* 保持屋内负离子量2万个/立方厘米可消除99%的粉尘。
2、保持持续除尘，避免大环境粉尘会迅速迁移过来。
3、具有国家权威检测认证，保证无有害物释放。
4、功率低（＜5w）,节能环保。
二、病毒、病菌、致敏微生物
室内病毒病菌主要来源于三个方面：
1、人体呼出大于100种有害物呼入室内。
2、宠物呼出与身体携带。
3、栽在室内的绿植，鲜花（包括水插花），带有致敏物。
推荐去除方法——活性离子进行结构分解
优点：
1、快速分解，深入全屋无死角。
2、有害物尸体大粒径降落，对人体无害。
3、持续不间断可保持无菌效果。
选择产品条件：
1、负离子发生量大、粒径小，去除效果优质。
2、能够无死角持续除菌。
3、有国家权威证书认证杀菌效果。
注意：滤网除菌的二次污染。
三、化学污染
化学污染主要指甲醛，TVOC。
推荐去除方法：
1、新装修开窗通风，可以去除表面大部分污染物。
2、新装修如果测试甲醛超标2倍以上，且通风一周后再测依 旧超标一倍以上，建议请一次性处理专业机构进行全面处理，解决大剂量污染问题。
3、因为甲醛的慢性释放期超过20年，可通过负离子不间断 去除的方式解决日常渗出问题。
选择商家条件：
1、具有国家权威机构认证的资质。
2、使用的化学品具有国家行业标准认证。
四、电子雾与电磁波辐射
电子雾污染是指各种电子设备，
包括空调机、电脑、电视机、复印机、卡拉OK、
电热毯、微波炉等各类电器设备等在正常工作时
所产生的各种不同波长和频率的电磁波。
这种电磁波被科学家称为电子垃圾或电磁辐射污染。
电磁波会散发一种扰乱人体正常生理功能的正离子，
特别是当正离子与空气中的有害气溶胶结合成重离子，
其危害性更大，被称之为“杀人离子”。
《澳洲医学杂志》报道，居住在电视发射塔旁的儿童患血癌的
比率较周围地区儿童高2.5倍;
每天在计算机前操作6小时以上的工作人员，
易出现以下症状：视力功能障碍，颈、肩、腕功能障碍，
植物神经功能紊乱等，究其原因，是电磁辐射造成的危害。
推荐解决方案：
1、电子雾以正离子方式存在，用正负离子中和是有效和安全的解决方案。
2、减少电子雾辐射：所有电器产品用完关闭电源，不要放在待机状态。
3、居住地周围有各种发射塔或医院等，建议关闭门窗，玻璃能阻隔一定的辐射进 入室内。
4、室内保持2万以上负离子存活。
五、从源头控制污染
1、装修材料的选择可控化。例如：实木，纯纸墙纸，油漆，胶水等，
品质都是可控的，但是大理石等石材的品质很难控制，
即使有检测报告，也是材料抽检的结果，而每一块石材都可能不同，
辐射值也是不相同的，不可控的材料尽量少用。
2、减少电子雾释放。所有家用电器，办公电器都有电子雾辐射，
累计起来量就不能小觑，在使用完这些电器后，不要待机，
一定要完全关闭电源，否则会有持续不断的电子雾辐射出来。
3、鲜花绿植不要进到屋内，应该放在阳台，与人不在一个空间。因为养育植物有 土或水，界面部分会滋生肉眼看不到的霉变或有害微生物，会对老人孩子，体弱者造成呼吸道感染。
4、马桶要盖上盖子后再冲水，避免瞬间气旋将病菌或微生物带到空中并悬浮长达几小时，不仅会被人体呼入，还会落在卫生间的牙刷、漱口杯、毛巾等处，使这些物品受到污染。有条件应设计将马桶与洗漱间隔断。
5、厨房油烟的消除需要配备一台吸力大的脱排油烟机，保证及时抽走烟雾。
6、外来污染。户外进入的有害污染品种繁多，如果你居住在都市，建议尽量不开窗，人类迟早会进入封闭球，你何不现在就将自己的家打造成绿色内循环的佳境呢。
全屋空气优化达到这样的效果：
a、除尘99%，包括：PM2.5，PM0.3。
b、除病毒病菌99%。
c、除甲醛等化学污染99%。
d、保持2万个以上负离子。
e、制造内部空气流动，提升人体舒适度。
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达到以上几点，你可以关闭门窗了。
#家居创意[超话]#本案例这套99㎡两居室，因为房子是异型，所以空间规划显得尤为重要，设计师和业主是一厘米一厘米的把空间利用最大化，让每一处空间都非常舒适，一步一步地实现梦想中的家。下面装修之家大C就为大家分享这套99平两居室装修案例，一起来看看吧！#昆明装修公司[超话]##好设计共欣赏[超话]#
从一篇NatureNanotech，看数值模拟如何助力光电传感器研究 https://t.cn/E23ywgX
在这篇文章中，研究人员大量使用了基于FDTD的全电磁场数值模拟，直观明了的介绍和演示了器件的工作原理，配合相关理论模型与实验测试结果，对亚波长相干角度探测的物理机制和参数条件做出了充分和完备的论证。下面我们一起来了解一下。
我们知道空间上一对相互接近的共振腔，当他们之间的间距接近或小于模式波长时，会发生显著的光学耦合（非厄米耦合），从而表现出所谓的超辐射（superradiance，即相位相张）与亚辐射（subradiance，即相位相消）集体共振效应。由于这两种集体共振模式对入射波表现出不同的角度耦合特性，两个共振腔中的光场将随入射波角度的变化而形成不对称的强度分布，从而反映出入射波的角度信息。在这篇文章中，研究人员利用了一组方形截面（约100 nm宽）的硅纳米线波导作为相干共振腔，通过检测左右纳米线中受激光电流的大小比例来探测入射光波的角度，见图1。
图 1 a, 双谐振器中的相干耦合模式理论示意图。共振模式振幅为a1和a2，共振器相隔距离d。 S，γi和γr分别表示入射光功率，以及耦合强度的虚部和实部。γ为模式的衰减率。 H表示磁场，E表示电场； b，两个谐振器中存储能量的比率。在发生相干耦合时，这个比例很大程度上取决于激发光的入射角（红线），而对于去耦合的谐振器，它保持为1（黑线）。以上两种情况均使用d =0.05λ0, γ=0.01ω0。 γc= 9.8×10-3ω0当γc≠0。c，SiO 2衬底上的两个Si纳米线的横截面图，其中灰色曲线表示45°入射角的激发光Poynting流场线。 d，两个Si纳米线的吸收率比例随入射角度的变化，其中d = 100 nm（红色）和d =2μm（黑色）。在c，d中，入射波的电场沿z方向（TM偏振）； e，耦合纳米线中的超辐射（左）模式与亚辐射（右）模式及其角度耦合特性。两共振腔的间距为模式波长的1/10，红色与蓝色相位相差。
实验表明，当纳米线间距约为100 nm，入射波长为550 nm时，对于TM偏振的入射波，左右纳米线的光电流的强度比例随入射偏角在0度到70度之间的变化表现出近似线性的依赖关系；而对TE偏振的入射波，这一线性的依赖关系保持在最大入射角45度以内。因此，器件整体对± 45度范围内的非极化光表现出良好的角度分辨能力。研究人员使用FDTD数值模拟，计算了硅纳米线波导中的相关光学模式及其他们的近场吸收与远场耦合特性，还原了在不同偏振类型的入射光下光电流随入射角度的非对称变化，与实验结果形成较好的对应（见图2，3）。
图 2 a，纳米线结构在不同入射角度下的光吸收率σ(ω)|E|2分布。 当d = 100nm时（有耦合），两个纳米线之间的吸收率对于不同入射角的变化清晰可见。b，当d =2μm时（无耦合），两个纳米线对于任何入射角都表现出几乎相同的吸收分布。
图 3 a，采用两根相干耦合Si纳米线的角度检测光电传感器示意图。绿色表示Si纳米线，黄色表示Au电极。b，器件的SEM图像。两个Si线之间的间距约为105 nm。c，d，器件对TM（c）和TE（d）偏振光的归一化响应谱。e，f，两根纳米线中光电流强度的比例对TM（e）和TE（f）偏振光随入射角度的变化（黑线为FDTD模拟结果，红线为试验测试结果）。
图 4 a, b, 不带衬底的简化耦合纳米线模型。纳米线尺寸为100 nm×100 nm，间距也为100 nm。图中为FDTD计算得出的波长为550 nm的TM偏正光在15°（a）和60°（b）入射角下纳米线中的电场分布。c, 使用耦合模式理论（CMT）与FDTD全电磁波数值模拟分别得出的左右纳米线吸收率比例的对比结果。
高级的研究成果中往往需要使用解析的理论模型对实验现象给出更为严谨的理论说明，并进一步论证理论模型与实验现象的异同之处。在这篇文章中，研究团队使用了时域耦合模式理论（Temporal Coupled-Mode Theory）来描述耦合波导中的能量随入射波偏角的变化，并且充分利用了高精度的FDTD全电磁场数值模拟，通过大量不失一般性的简化模型还原了理论模型的推导结果，验证了理论模型的正确性，从而建立了“理论模型——数值模拟——实验结果”相互印证的完备论证（见图4）。
在文章的最后，研究团队利用了一个简单的三角测距实验展示了他们的纳米线器件在实际情况下的工作性能。实验表明，使用相干耦合纳米线的角度传感器可实现从数厘米到10米范围内的精准测距，测距精度误差在4 mm以内；相干纳米线的角度探测误差约为0.32度。这一测试结果也得到了FDTD数值模拟的支持。
图 5 a，三角测距实验装置。安装在两个独立芯片上的两个角度传感探测器，在x方向上彼此相距50 mm。Y方向上100 mm处放置了嵌入直径为5.6 mm的半球形玻璃透镜中的LED光源。 b，在2D平面上进行的六次测量结果，红点代表LED光源的真实位置。其中，对每个LED的位置进行了50次的重复测量生成误差统计。c，采用FDTD全电磁场数值模拟和实验测量的光电流比率的对比。其中，每个数据点进行了100次重复测量生成误差统计。误差线的平均长度为0.006。
总结一下，这篇来自威斯康星大学和斯坦福大学的《Nature Nanotechnology》采用了“理论模型——数值模拟——实验结果”相互印证的研究方法，展示了一种新型的基于相干耦合纳米线的亚波长角度检测光电传感器。该研究突破了传统角度探测传感器小型化和低精度的难题，为全光场传感器的大规模片上集成提供了突破性的解决方案。文章中大量使用的FDTD全电磁数值模拟为整篇文章提供了强有力的论证支撑，成为连接理论模型与试验观测的利器。
在这篇文章中，研究人员大量使用了基于FDTD的全电磁场数值模拟，直观明了的介绍和演示了器件的工作原理，配合相关理论模型与实验测试结果，对亚波长相干角度探测的物理机制和参数条件做出了充分和完备的论证。下面我们一起来了解一下。
我们知道空间上一对相互接近的共振腔，当他们之间的间距接近或小于模式波长时，会发生显著的光学耦合（非厄米耦合），从而表现出所谓的超辐射（superradiance，即相位相张）与亚辐射（subradiance，即相位相消）集体共振效应。由于这两种集体共振模式对入射波表现出不同的角度耦合特性，两个共振腔中的光场将随入射波角度的变化而形成不对称的强度分布，从而反映出入射波的角度信息。在这篇文章中，研究人员利用了一组方形截面（约100 nm宽）的硅纳米线波导作为相干共振腔，通过检测左右纳米线中受激光电流的大小比例来探测入射光波的角度，见图1。
图 1 a, 双谐振器中的相干耦合模式理论示意图。共振模式振幅为a1和a2，共振器相隔距离d。 S，γi和γr分别表示入射光功率，以及耦合强度的虚部和实部。γ为模式的衰减率。 H表示磁场，E表示电场； b，两个谐振器中存储能量的比率。在发生相干耦合时，这个比例很大程度上取决于激发光的入射角（红线），而对于去耦合的谐振器，它保持为1（黑线）。以上两种情况均使用d =0.05λ0, γ=0.01ω0。 γc= 9.8×10-3ω0当γc≠0。c，SiO 2衬底上的两个Si纳米线的横截面图，其中灰色曲线表示45°入射角的激发光Poynting流场线。 d，两个Si纳米线的吸收率比例随入射角度的变化，其中d = 100 nm（红色）和d =2μm（黑色）。在c，d中，入射波的电场沿z方向（TM偏振）； e，耦合纳米线中的超辐射（左）模式与亚辐射（右）模式及其角度耦合特性。两共振腔的间距为模式波长的1/10，红色与蓝色相位相差。
实验表明，当纳米线间距约为100 nm，入射波长为550 nm时，对于TM偏振的入射波，左右纳米线的光电流的强度比例随入射偏角在0度到70度之间的变化表现出近似线性的依赖关系；而对TE偏振的入射波，这一线性的依赖关系保持在最大入射角45度以内。因此，器件整体对± 45度范围内的非极化光表现出良好的角度分辨能力。研究人员使用FDTD数值模拟，计算了硅纳米线波导中的相关光学模式及其他们的近场吸收与远场耦合特性，还原了在不同偏振类型的入射光下光电流随入射角度的非对称变化，与实验结果形成较好的对应（见图2，3）。
图 2 a，纳米线结构在不同入射角度下的光吸收率σ(ω)|E|2分布。 当d = 100nm时（有耦合），两个纳米线之间的吸收率对于不同入射角的变化清晰可见。b，当d =2μm时（无耦合），两个纳米线对于任何入射角都表现出几乎相同的吸收分布。
图 3 a，采用两根相干耦合Si纳米线的角度检测光电传感器示意图。绿色表示Si纳米线，黄色表示Au电极。b，器件的SEM图像。两个Si线之间的间距约为105 nm。c，d，器件对TM（c）和TE（d）偏振光的归一化响应谱。e，f，两根纳米线中光电流强度的比例对TM（e）和TE（f）偏振光随入射角度的变化（黑线为FDTD模拟结果，红线为试验测试结果）。
图 4 a, b, 不带衬底的简化耦合纳米线模型。纳米线尺寸为100 nm×100 nm，间距也为100 nm。图中为FDTD计算得出的波长为550 nm的TM偏正光在15°（a）和60°（b）入射角下纳米线中的电场分布。c, 使用耦合模式理论（CMT）与FDTD全电磁波数值模拟分别得出的左右纳米线吸收率比例的对比结果。
高级的研究成果中往往需要使用解析的理论模型对实验现象给出更为严谨的理论说明，并进一步论证理论模型与实验现象的异同之处。在这篇文章中，研究团队使用了时域耦合模式理论（Temporal Coupled-Mode Theory）来描述耦合波导中的能量随入射波偏角的变化，并且充分利用了高精度的FDTD全电磁场数值模拟，通过大量不失一般性的简化模型还原了理论模型的推导结果，验证了理论模型的正确性，从而建立了“理论模型——数值模拟——实验结果”相互印证的完备论证（见图4）。
在文章的最后，研究团队利用了一个简单的三角测距实验展示了他们的纳米线器件在实际情况下的工作性能。实验表明，使用相干耦合纳米线的角度传感器可实现从数厘米到10米范围内的精准测距，测距精度误差在4 mm以内；相干纳米线的角度探测误差约为0.32度。这一测试结果也得到了FDTD数值模拟的支持。
图 5 a，三角测距实验装置。安装在两个独立芯片上的两个角度传感探测器，在x方向上彼此相距50 mm。Y方向上100 mm处放置了嵌入直径为5.6 mm的半球形玻璃透镜中的LED光源。 b，在2D平面上进行的六次测量结果，红点代表LED光源的真实位置。其中，对每个LED的位置进行了50次的重复测量生成误差统计。c，采用FDTD全电磁场数值模拟和实验测量的光电流比率的对比。其中，每个数据点进行了100次重复测量生成误差统计。误差线的平均长度为0.006。
总结一下，这篇来自威斯康星大学和斯坦福大学的《Nature Nanotechnology》采用了“理论模型——数值模拟——实验结果”相互印证的研究方法，展示了一种新型的基于相干耦合纳米线的亚波长角度检测光电传感器。该研究突破了传统角度探测传感器小型化和低精度的难题，为全光场传感器的大规模片上集成提供了突破性的解决方案。文章中大量使用的FDTD全电磁数值模拟为整篇文章提供了强有力的论证支撑，成为连接理论模型与试验观测的利器。
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