Robust Radiative Cooling in Functionalizable Silica Microsphere Paints
Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（马德里材料科学研究所（ICMM），西班牙国家研究委员会（CSIC））；Cooling Photonics Sociedad Limitada（冷却光子学有限公司）；Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）
本文研究了基于二氧化硅微球的无序涂层在多次散射区域中，微球直径变化对辐射冷却性能的影响，发现当系统处于扩散区时，冷却性能对粒径变化具有稳健性，允许根据表面化学或加工需求选择粒径而不牺牲冷却效果。
2026-05-30 physics.optics
Radiation pressure driven vibrational modes in ultra-high-Q silica microspheres
本文报道了超高Q值二氧化硅微球振动本征模的定量测量。通过辐射压力引起的光的动态反作用（即通过参数振荡不稳定性）有效地激发模式，所述光被限制在微球的光学回音壁模式中。两个家庭的模式进行了研究和他们的频率依赖于球体的大小进行了调查。所测得的频率与兰姆理论和数值有限元模拟都很好地吻合，并被发现是成比例的球体的直径的倒数。
2007-02-28 physics.acc-ph physics.optics
The role of the inverse Cherenkov effect in the formation of ultrashort Raman solitons in silica microspheres
本文理论证明二氧化硅微球回音壁模式中，正常色散连续波泵浦可通过拉曼放大和逆切伦科夫效应形成超短孤子，并可用弱连续波信号调控。
2024-10-04 nlin.PS physics.optics
Cathodoluminescence Enhancement Mechanisms in Silica Microspheres
本文通过光谱、角分辨和空间分辨测量分解了二氧化硅微球中阴极荧光的产生与发射机制，证明光子产生发生在球体表面，并发现微球可作为高数值孔径准直透镜，在自由空间实现高质量定向CL，有望推动电子-光子纠缠对和量子发射体CL等新型量子测量。
2025-11-06 physics.optics
Frequency tuning of the whispering gallery modes of silica microspheres for CQED and spectroscopy
我们已经调谐了熔融石英微谐振器的回音壁模式在800 nm处超过近1 nm，即超过0.5 FSR或10^6线宽的谐振器。这是通过一种基于双茎微球拉伸的新方法实现的。下面描述的设备将允许新的腔QED实验与这种高Q光学谐振器时，它是理想的，以优化其耦合到发射器与给定的过渡频率。这里展示的调谐能力是兼容的超高真空和低温操作，这应该是有用的，未来的实验与激光冷却原子或单量子点。
2000-08-02 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Optical microsphere resonators: optimal coupling to high-Q whispering gallery modes
本文提出了一种在光学微球谐振腔中高$Q$回音壁模与具有离散谱和连续谱的耦合器件耦合的一般模型。与传统的高Q光学腔相比，在微球中，高本征品质因数的独立性和经由倏逝场的耦合的可控参数提供了早期在RF器件中可用的各种制度。该理论被应用于早期报道的不同类型耦合器与微球谐振器的数据，并通过实验证明了增强的耦合效率（约80%）和Q>10^8的熔融石英微球的可变加载机制来补充。
1998-05-23 physics.optics
Flexible daytime radiative cooling enhanced by enabling three-phase composites with scattering interfaces between silica-microspheres and hierarchical porous coatings
日间辐射冷却由于其被动利用深空冷作为清洁和可再生能源的巨大潜力，近年来引起了人们的广泛关注。许多具有新型光子微纳米结构的先进材料已经被开发出来，以实现高效的日间辐射冷却器，其中柔性分层多孔涂层（HPC）是一个更突出的类别。然而，仍然难以精确地控制HPC内的随机孔隙的尺寸分布，通常导致在不同的涂层制造条件下在近红外光学区域处的太阳反射不足。我们在这里报告一个三阶段（即，空气孔相、微球相和聚合物相）自组装混合多孔复合涂层，根据屋顶测量，其显著增加平均太阳反射率，并且与周围环境和黑色油漆相比，分别产生约10摄氏度和30摄氏度的显著温度下降。Mie理论和蒙特卡罗模拟揭示了制备的两相多孔HPC低反射率的原因，而三相多孔复合涂层的光学冷却改善归因于在分级孔和适当质量分数的SiO2微球之间新生成的具有高散射效率的界面。因此，混合多孔复合材料方法提高了涂层的整体性能，这为柔性日间辐射冷却器提供了一种有前途的替代方案。
2021-02-23 physics.app-ph physics.optics
Single-sideband microwave-to-optical conversion in high-Q ferrimagnetic microspheres
微波和光子的相干转换可以极大地扩展信息处理和通信系统的控制能力。在这里，我们实验证明了微波光频率转换的磁光回音壁模式微腔。通过施加平行于微球赤道的磁场，当磁振子被微波驱动器激发时，腔内光场将被调制，导致通过磁斯托克斯和反斯托克斯散射过程的微波到光转换。所观察到的单边带转换现象表明了一种非平凡的光光子-磁振子相互作用机制，该机制是由磁振子引起的光模频移和调制耦合率引起的。此外，我们还实现了单边带频率转换，其调谐范围可达2.5GHz，显示了其在微波-光转换方面的巨大潜力。
2021-11-14 physics.app-ph physics.optics
Vertical coupling of laser glass microspheres to buried silicon nitride ellipses and waveguides
我们展示了掺钕硅酸钡钛微球激光器与氮化硅光子平台的集成。具有两种不同的几何结构的设备提取的激光到掩埋波导已经制造和表征。第一种配置依赖于标准的耦合方案，其中微球体放置在条形波导上。第二种是基于埋椭圆几何结构，其工作原理是椭圆镜。在后一种情况下，条形波导的输入端放置在椭圆的一个焦点上，而激光微球放置在另一个焦点的顶部。所制造的椭圆几何形状（椭圆率=0.9）呈现比标准波导耦合配置的光收集能力大50%的光收集能力，并且可以通过增加椭圆率来进一步改进。此外，由于球体的尺寸远小于椭圆的尺寸，因此不需要表面平坦化。相反，我们表明，没有平坦化步骤强烈损害微球激光性能的标准配置。
2015-06-29 physics.optics
Energy transfer up-conversion in Tm3+-doped silica fiber
研究了掺Tm ~（3+）石英光纤中红外到近红外上转换的机理。在1586 nm泵浦下，观察到Tm ~（3+）的~ 3H_4能级到~ 3F_4能级的上转换发光。在800 nm处的上转换发光对来自3F 4能级的1800 nm发光的二次依赖性证实了3 H4能级由双光子过程填充。两个可能的过程被认为是负责上转换的机制：激发态吸收和能量转移上转换。分别在786和1586 nm处研究了3 H4能级在直接和间接泵浦下的发光衰减特性。通过将衰减波形与一组简单的速率方程的解进行比较，能量转移上转换过程（3F 4，3F 4！3 H4，3 H6）的Tm 2 O3浓度大于200 ppm。
2010-04-07 physics.optics
Effects of Raman scattering and attenuation in silica fiber-based parametric frequency conversion
布拉格散射（BS）形式的四波混频已经被预测为能够通过解析量子方法实现量子噪声较少的频率转换。使用一个半经典的量子噪声的描述，占损失和受激和自发拉曼散射，这是目前没有描述在现有的量子方法，我们量化的转换效率和BS的量子噪声特性方面的诱导噪声系数（NF）的影响，这些影响。我们给出了一个近似的封闭形式的BS转换效率，包括损失和受激拉曼散射的表达式，我们推导出明确的表达式拉曼诱导NF从这里使用的半经典方法。
2017-01-04 physics.optics
Enhanced second-order sideband generation and slow-fast light via coupled opto- and magnomechanical microspheres
研究耦合的光学与磁力学微球混合系统，通过调节耦合强度和系统参数有效控制二阶边带产生效率及快慢光转换，为光学开关等信息处理提供指导。
2024-12-19 physics.optics quant-ph
Visible and near infra-red up-conversion in Tm3+/Yb3+ co-doped silica fibres under 980 nm excitation
报道了Tm 3 +/Yb 3+共掺石英光纤在980 nm激发下的光谱特性。在可见光到近红外区域观察到三个明显的上转换荧光带。在475和650 nm处的蓝色和红色荧光带分别被发现来自Tm 3+的1G 4能级。建立了三步上转换过程作为这些荧光带的填充机制。发现在800 nm处的荧光带源自Tm 3+中的两种可能的跃迁;一种是从3 H4到3 H6的跃迁，发现其在低泵浦功率下占主导地位;另一种是从1G 4到3 H6的跃迁，其在较高泵浦功率下占主导地位。研究了Tm ~（3+）的~ 3 H ~ 4和~ 3F ~ 4能级以及Yb ~（3+）的~ 2F ~（5/2）能级的荧光寿命随Yb ~（3+）浓度的变化规律，没有观察到Tm ~（3+）向Yb ~（3+）的能量转移。
2008-09-01 physics.optics
Power thresholds of morphology dependent induced thermal scattering in silica microresonators
诱导热散射功率阈值已被计算为尺寸和激光泵浦频率的函数。用渐近方法估计了形貌相关共振的热耦合系数。由此产生的功率阈值与拉曼激光阈值和热不稳定性的球形石英谐振器的实验观察。应用可以包括远程测量气溶胶液滴的温度和稳定的微腔激光器对热振荡和微腔上的温度偏差。石英谐振器可用作红外传感器，以及通过计算非线性散射光谱中本征频率的热位移来精确测量微球中目标的热导率和热容的附加工具。
2007-11-14 physics.chem-ph physics.optics
Sub-Wavelength Plasmon Polaritons Channeling of Whispering Gallery Modes of Fluorescent Silica Microresonator
在这里，我们报告的亚波长传播和定向耦合的回音壁模式（WGM）的荧光二氧化硅微球谐振器介导的等离子体激元在单晶银纳米线。从纳米线末端发射的荧光光谱特征证实了WGM通过纳米线等离子体激元的有效引导。通过采用傅立叶平面光学显微镜，我们揭示和量化的WGM从纳米线的两端的定向荧光发射。考虑到所讨论的几何形状是从溶液相自组装的，我们的结果将在基于WGM的软光子平台中找到相关性，包括小型化的光学谐振器和耦合器。
2021-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Effect of temperature and excitation power on down-conversion process in Tb3+/Yb3+-activated silica-hafnia glass-ceramic films
研究Tb³+/Yb³+激活的硅-氧化铪玻璃陶瓷薄膜中温度和激发功率对下行转换过程的影响，探讨能量转移机制及发光特性。
2025-11-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optomechanical light storage in a silica microresonator
光机械谐振器中的光学和机械激发之间的相干相互转换可以用于将光脉冲存储为机械振荡器中的激发。这种光机械光存储是由外部写入和读出脉冲在一个机械频率低于光学谐振。在本文中，我们扩大了早期的实验研究[物理。107，133601（2011）]关于将光脉冲作为径向呼吸模式存储在二氧化硅微球中。我们发现，外差拍拍之间的读出脉冲和相应的检索脉冲功能的周期性振荡与一个明确的相位和机械频率给出的拍频周期，直接展示了光存储过程的相干性。相干相互转换加速与增加光机耦合率，提供了一个有效的机制，定制的时间轮廓的检索脉冲。在几乎相同的条件下对光存储和光机械诱导透明的实验研究也说明了这两个密切相关的过程之间的联系。
2013-02-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
730-nm optical parametric conversion from near- to short-wave infrared band
University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）；COM.DTU, Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Lockheed Martin Corporation（洛克希德·马丁公司）
该研究在 silica 光纤中采用行波单通单泵浦参量架构，结合高峰值功率与低四阶色散非线性光纤，实现了从近红外到短波红外波段的730nm参量转换，获超30dB增益，创纪录且效率高。
2026-08-12 physics.optics
Librational Feedback Cooling
在光学捕获的二氧化硅微球中可以观察到平动运动，由此刚体围绕优选方向进行角振荡。我们证明了冷却的一个librational自由度的$\sim 5~μ$ m直径的球体已被诱导旋转与外部电场耦合到他们的电偶极矩。冷却是通过在旋转磁场中加入相位调制来实现的。冷却的程度通过将$π/2$移位应用于电场的相位并拟合所得到的振动运动的指数衰减以获得阻尼时间以及从所观察到的平衡振动估计模式温度来量化。这一结果是研究捕获微球动力学的重要一步，对于将机械运动冷却到其基态至关重要，并提供了有关微观尺度下材料中电荷迁移率的见解。
2022-03-21 physics.class-ph physics.ins-det physics.optics
Trapping microparticles in a structured dark focus
本文实验展示了暗焦点光镊对二氧化硅微球的稳定捕获与操控，通过功率谱和势能分析揭示其非谐势能景观，并探讨了在悬浮光力学和生物物理中的应用。
2023-11-13 physics.optics quant-ph
Efficient extreme-ultraviolet high-order wave mixing from laser-dressed silica
固体\cite{ghimire11a,schubert14a,luu15a,golde08a}在强激光脉冲照射下的高次谐波发射正在彻底改变我们对强场固光相互作用\cite{ghimire11a,schubert14a,luu15a,vampa15b,yoshikawa17a,hafez18a,jurgens20a}的理解，同时开辟了通向具有定制发射轮廓和纳米级光场控制\cite{franz19a,roscamCLEO21}的新型、全固体、相干、短波长桌面源的途径。迄今为止，宽带光谱已经产生到极紫外（XUV）\cite{luu15a,luu18b,han19a,uzan20a}，但相对较低的转换效率仍然落后于基于气体的高谐波产生（HHG）源\cite{luu15a,luu18b}，并阻碍了更广泛的应用。在这里，我们克服了低转换效率的双色波混合。一个量子理论表明，我们的实验遵循一种新的产生机制，其中传统的带间和带内的非线性动力学的Floquet-Bloch dressed状态的提升，使固体HHG在XUV更有效的至少一个数量级。微扰光波混频后的发射强度定标，结合发射频率的角分离，使我们的方法成为全固态相干XUV光源和研究光工程材料的决定性一步。
2022-09-30 cond-mat.other physics.optics
High bandwidth on-chip capacitive tuning of microtoroid resonators
我们报告的设计，制造和表征的硅微环为基础的腔光机电系统（COEMS）。图案化到微环形谐振器上的电极允许光学回音壁模式谐振的快速电容调谐，同时保持其低品质因数，从而实现诸如高效无线电到光学频率转换、光学路由和切换应用的应用。
2016-05-24 physics.optics
Wide-angle spectrally selective absorbers and thermal emitters based on inverse opals
工程光学吸收剂在从减少杂散光到能量转换的应用中具有重要意义。我们展示了一种大面积（厘米级）的超材料，其特点是在中红外波长范围内的近单位频率选择性吸收。超材料包括自组装的多孔结构，称为反蛋白石，这里由二氧化硅制成。该结构的大体积分数的空隙，以及二氧化硅在中红外光谱范围内的振动共振，将超材料的折射率降低到接近空气的折射率，并引入相当大的光吸收。结果，频率选择性结构即使在非常倾斜的入射角下也有效地吸收两种偏振的入射光。吸收器在高温下（测量高达~900摄氏度）保持稳定，使其能够作为频率选择性热发射器运行。这种吸收器/发射器的优异性能和易于制造使其成为被动辐射冷却，激光安全和其他大面积应用的有前途的表面涂层。
2019-10-08 physics.app-ph physics.optics
Logic Gates based on Interaction of Counterpropagating Light in Microresonators
光学逻辑有可能在光电转换不切实际的应用和集成全光电路中用光子电路取代电子学。回音壁模式谐振器中的非线性光学提供了低功率、可扩展的方法来实现光学逻辑。我们展示了，第一次，一个全光，通用逻辑门使用反向传播的光，其中所有的信号具有相同的工作光频率。这样的设备将使光信号的路由成为可能，而不需要转换到电子域，从而减少延迟。该装置的工作原理是基于回音壁模式谐振器中反向传播光束之间的克尔相互作用，其引起两个传播方向的谐振频率之间的分裂。我们的门使用熔融石英微棒谐振器，其\textit{Q}因子为$\SI{2e8}{}$。这种光学逻辑方法为光的片上路由提供了一种实用的解决方案。
2020-04-28 physics.app-ph physics.optics
Volumetric Processing of Structured Light Integrated in Glass
Tampere University（坦佩雷大学）；Quantum Technology Laboratories GmbH（量子技术实验室有限公司）
本文提出了一种基于玻璃体积分算的结构光处理方法，通过激光直写在石英玻璃中实现紧凑型多平面光转换，实现了对矢量光结构的全空间控制，并展示了其在多模多路径光学网络中的应用潜力。
2026-04-20 physics.optics quant-ph
