Stimulated Brillouin scattering in chiral photonic crystal fiber
受激布里渊散射（SBS）在传感、微波光子学和信号处理等领域有着广泛的应用。本文首次报道了手性光子晶体光纤中受激布里渊散射的实验研究。结果，圆偏振泵浦光被干净地反向散射成具有正交圆偏振态的斯托克斯信号，这是角动量守恒所要求的。相比之下，无扭曲PCF产生的斯托克斯信号具有不可预测的偏振态，由于其对外部扰动的高灵敏度。利用手征光子晶体光纤实现了圆偏振连续布里渊激光器。这些结果为新一代稳定的圆偏振SBS系统在量子操纵、光镊、光陀螺和光纤传感器等方面的应用铺平了道路。
2021-11-09 physics.optics
Low power, chip-based stimulated Brillouin scattering microwave photonic filter with ultrahigh selectivity
高选择性、可重构微波滤波器在射频信号处理中具有重要意义。微波光子（MWP）滤波器特别令人感兴趣，因为它们提供灵活的重新配置和比电子滤波器高一个数量级的频率调谐范围。然而，迄今为止，所有MWP滤波器都受到关键参数（如调谐范围、分辨率和抑制）之间的权衡的限制。在集成MWP滤波器的情况下，这个问题更加严重，阻碍了通向紧凑、高性能滤波器的道路。在这里，我们展示了第一款基于芯片的MWP带阻滤波器，具有超高抑制、MHz范围内的高分辨率和0-30 GHz频率调谐功能。这种记录性能是通过使用来自紧凑型光子芯片的超低布里渊增益和光学谐振辅助RF信号消除的新方法来实现的。研究结果指出了为无线通信和国防应用创建节能和可重新配置的集成MWP信号处理器的新方法。
2014-12-13 physics.optics
Tailorable Stimulated Brillouin Scattering in Nanoscale Silicon Waveguides
虽然纳米级模式限制从根本上增强了硅波导内的各种非线性光-物质相互作用，但在硅纳米光子学中从未观察到行波受激布里渊散射非线性。通过一类新的混合光子-声子波导，我们首次在纳米光子硅波导中展示了可剪裁的行波前向受激布里渊散射，产生比任何以前的波导系统强3000倍的前向SBS响应。模拟结果表明，电致伸缩力和辐射压力的相干组合是负责大大增强在纳米尺度上的光子-声子耦合。高度可定制的布里渊非线性是通过设计膜悬浮波导的结构来产生的，以通过高品质因数（>1000）声子模式产生从1到18 GHz的布里渊谐振。硅光子学中的这种宽带和可定制的受激布里渊散射可以通过使用标准半导体制造和CMOS技术来实现片上慢光器件、RF光子滤波和传感以及超窄带激光源的实际实现。
2013-01-30 physics.optics
Stimulated Brillouin Scattering in integrated photonic waveguides: forces, scattering mechanisms and coupled mode analysis
受激布里渊散射（SBS）在纳米器件的最新理论研究已经导致了激烈的研究工作，致力于这种非线性在芯片系统的演示和应用。SBS在集成光子波导中的关键特征是，预计小的高对比度波导在波导边界上经历强大的光学力，预计这将进一步提高SBS增益，该增益已经预计在这种结构中由于更高的模式限制而急剧增长。在所有最近的治疗中，辐射压力的影响与声场对光场施加的散射作用分开。与此相反，我们在这里表明，辐射压力和运动的波导边界的影响是密不可分的。这种见解的核心是一个新的配方SBS相互作用，统一的治疗光和声，结合所有相关的相互作用机制-辐射压力，波导边界运动，电致伸缩和光弹性-从严格的热力学角度来看。我们的方法还澄清了文献中的模糊性，如电致伸缩方面的边缘效应的性质，以及相对于辐射压力的体力。这种布里渊过程的新观点导致物理洞察力与SBS为基础的纳米级器件的设计和制造的影响。
2015-07-23 physics.optics
Dominance of backward stimulated Raman scattering in gas-filled hollow-core photonic crystal fibers
气体中的后向受激拉曼散射提供了一种有前途的途径，通过对着泵浦脉冲反向传播来压缩和放大斯托克斯种子脉冲，如已经在各种平台中，主要是在自由空间中证明的那样。然而，在完全可控的共线环境中，当被噪声播种时，控制这个过程的动力学尚未被研究。在这里，我们报告的第一个明确的观察有效的噪声种子后向受激喇曼散射在充氢空芯光子晶体光纤。在高气压下，当后向拉曼增益与前向增益相当，但低于前向增益时，我们报告从窄带532 nm泵浦到683 nm处的后向斯托克斯的量子转换效率超过40%。当向后过程由少量向后反射的向前产生的斯托克斯光播种时，效率增加到65%。在高泵浦功率下，以干净的基模发射并且光谱纯的后向斯托克斯信号出人意料地总是比其前向传播对应物强。我们将这一惊人的观察归因于相互作用场的独特时间动力学，这导致拉曼相干性（以移动的细周期布拉格光栅的形式）朝着光纤的输入端的强度增长。对这一过程的充分理解，以及新型反共振引导空芯光纤的快速发展，可能会导致有效的气体基拉曼激光器和放大器的改进设计，工作在从紫外到中红外的波长。
2018-01-24 physics.optics
Stimulated and spontaneous four-wave mixing in silicon-on-insulator coupled photonic wire nano-cavities
本文报道了在硅绝缘体平台上的耦合光子晶体纳米腔中的四波混频。三个光子线腔侧耦合，以获得三个模式的能量相等分离。该结构被设计为自过滤，我们表明，泵被拒绝了近两个数量级。我们研究了受激和自发的四波混频过程：由于小的模态体积，我们发现，信号和空闲光子产生的效率增加了一百倍相比，硅微环谐振器。
2013-07-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ordered carbon nanotubes and globular opals as a model of multiscaling photonic crystals
碳纳米管地毯和合成蛋白石的实验数据进行了比较，通过可见光，红外光谱和电子显微镜。记录了研究对象在红外区的光谱特征。在7000-2000 cm-1范围内，碳纳米管毯和蛋白石的反射率和吸光度分别出现了三个区域和两个区域的异常行为，与处于无序态和/或凝聚态的纳米管或SiO2小球进行了比较。讨论了不同长度尺度下光子晶体的微观结构所引起的光谱特性，为建立合适的红外波段光子晶体的光传输模型提供了依据。
2017-12-29 physics.optics
Nonreciprocal vortex isolator by stimulated Brillouin scattering in chiral photonic crystal fibre
光学非互易性打破了前向和后向传播光波之间的对称性，在光子系统中变得至关重要，并使许多关键器件成为可能，如光隔离器，环行器和光路由器。大多数传统的光隔离器涉及磁光材料，但基于光学非线性、光机械诱导透明性和受激布里渊散射（SBS）的器件也已被证明。然而，到目前为止，它们只被实现为线性或随机偏振的LP01类基本模式。本文报道了一种基于手性光子晶体光纤中拓扑选择SBS的光驱动涡旋模非互易隔离器。通过调节控制信号的频率，该器件可以被重新配置为放大器或隔离器。实验结果表明，涡流隔离的22分贝，这是在国家的最先进的基模隔离器使用SBS。这种独特的器件可能会在光通信、光纤激光器、量子信息处理和光镊等方面得到应用。
2022-03-07 physics.app-ph physics.optics
Microwave photonic short-time Fourier transform based on stabilized period-one nonlinear laser dynamics and stimulated Brillouin scattering
本研究提出结合稳定P1非线性激光动力学与SBS的微波光子STFT系统，经光电反馈稳定扫频信号并结合SBS光带通滤波实现频率-时间映射，实验验证其可提升时频图质量与测频精度，最优带宽下平均绝对误差降50%。
2024-04-17 eess.SP physics.optics
Photonic reservoir computing enabled by stimulated Brillouin scattering
George Green Institute for Electromagnetics Research（乔治·格林电磁学研究所）；Faculty of Engineering（工程学院）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
针对AI对算力、数据传输的高需求，本研究提出利用受激布里渊散射非线性动力学的全无源光子储备池计算平台，给出其工作条件优化方法，为低功耗高速AI硬件提供新实现路径。
2023-06-12 cs.LG physics.optics
On-chip optical isolator and nonreciprocal parity-time symmetry induced by stimulated Brillouin scattering
本文利用高Q值微环芯腔中的受激布里渊散射，实现了芯片级可调谐全光隔离器，并首次在耦合微腔中实现非互易宇称-时间对称性，为超紧凑光子器件提供新平台。
2018-06-08 physics.optics
Stimulated scattering in strongly coupled nanolasers induced by Rabi oscillations
两个耦合腔系统，或“光子二聚体”，是基础光学（量子相关态的实现，约瑟夫森物理学等）和应用（如光学触发器存储器）的有效测试平台。在这项工作中，我们报告的第一个观察到的非线性模式相互作用的光子二聚体形成的两个半导体光子晶体耦合纳米激光器。为此，我们研究了混合模式之间的能量转移，这表现为从蓝失谐（键合）到红失谐（反键合）模式的切换。平均场模型使我们能够解释这种现象，由于在拉比频率的腔中的载流子数量振荡的受激散射。这种非对称模相互作用在半导体激光器光子分子中是普遍存在的，揭示了模涨落统计中互相关下降的根源。
2016-07-22 physics.optics quant-ph
Stimulated Raman Scattering in Nonlinear Silicon Nanophotonic Waveguides: Theory and Applications in Photonic Integrated Circuits
本文综述受激拉曼散射的基本理论、在硅基光子集成电路中的应用与增强途径，并梳理近十年关键实验演示，以克服硅间接能带导致的高效光源难题。
2024-12-03 cs.SY eess.SP eess.SY
Stimulated Brillouin scattering in a non-suspended ultra-low-loss thick-SOI platform
本文首次在非悬浮超低损耗3 μm厚SOI波导中观测到SBS，利用与光学模式共存的泄漏声学模式增强光声重叠，并测得两种波导在37.6 GHz下的布里渊增益。
2024-10-24 physics.optics
Stimulated Brillouin Scattering in InGaP-on-Insulator Waveguides
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Adelaide University（阿德莱德大学）；The University of Sydney（悉尼大学）；Macquarie University（麦考瑞大学）
本文提出 InGaP-on-Insulator 集成平台，实现高增益（588 W⁻¹m⁻¹）和创纪录窄线宽（5.2 MHz）的受激布里渊散射，为可扩展布里渊光子学奠定基础。
2026-09-09 physics.optics
Efficient Photonic Crystal Parametric Source harnessing high-Q resonances
在高Q值多模光子晶体谐振器中引入了一种新的调谐机制，可以系统地利用参数谐振的谐振增强。因此，超高效的受激和自发的四波混频在连续的微瓦泵浦水平进行观察，并与Q的缩放证明。实验结果与分析模型完全一致，无需拟合参数。
2019-09-18 physics.optics
Multiply resonant high quality photonic crystal nanocavities
我们提出并实验证明了一个光子晶体纳米腔与多个谐振，可以几乎独立调谐。该设计由两个正交相交的纳米梁腔组成。在实验上，我们测量腔品质因数为6,600和1000的共振分离382 nm，我们测量的最大分离506 nm的共振之间。这些结构在非线性光学过程如和频/差频和受激拉曼散射中具有很好的应用前景。
2011-06-29 physics.optics
All-optical nonlinear activation function based on stimulated Brillouin scattering
本研究实验演示了一种基于受激布里渊散射的全光非线性激活函数，具有相干和频率选择性，可连续调谐至多种激活函数，并以20 dB增益补偿损耗，推动深度光学神经网络发展。
2024-01-10 physics.app-ph physics.optics
Forward stimulated Brillouin scattering in silicon microring resonators
受激布里渊散射（SBS）是近年来在硅波导中得到证实的现象。然而，由于这些波导中光子和声学声子之间的弱相互作用，通常需要长的相互作用长度。实验表明，在半径为20 μ m的硅微腔中，在耦合泵浦功率仅为10mW的情况下，前向受激布里渊散射可以获得1.2dB的峰值增益。实验结果表明，在较短的相互作用长度内，光学模式和声学模式都可以实现有效的相互作用。观察到的布里渊增益随耦合泵浦功率的变化与理论预测吻合得很好。这项工作显示了硅中SBS的潜力，可将已演示的光纤SBS应用转移到集成硅光子学平台。
2017-04-24 physics.optics
Photonics-enabled wavelet-like transform via nonlinear optical frequency sweeping and stimulated Brillouin scattering-based frequency-to-time mapping
基于典型的受激布里渊散射（SBS）泵浦-探测系统，提出了一种基于光非线性扫频信号的光子学时频多分辨类小波变换系统。在泵浦光路中，连续波光信号被注入SBS介质中以产生SBS增益。在探测路径中，产生具有时变啁啾率的周期性非线性扫频光信号，然后在马赫-曾德尔调制器（MZM）处由待测电信号（SUT）调制。来自MZM的光信号通过SBS增益选择性地放大，并使用低速光电探测器转换回电域，实现基于SBS的周期性频率到时间映射（FTTM）。该方法将不同周期对应的频域信息以低速电脉冲的形式映射到时域，然后拼接，实时分析SUT的时频关系。每个扫描周期内时变的啁啾率使得不同频率的信号在FTTM过程中具有不同的频率分辨率，这与小波变换的特性非常相似，所以我们称之为类小波变换。进行了实验。在仅受设备限制的4 GHz带宽内对各种RF信号进行多分辨率时频分析。
2022-08-19 eess.SP physics.optics
Simultaneous generation of four-wave mixing and stimulated Raman scattering in coupled lithium niobate microdisks mediated by second harmonic generation
高质量的锂酸盐薄膜微谐振器为片上非线性光学应用提供了一个理想的平台。然而，有效的参数化工艺的相位匹配条件对制造控制提出了很高的要求。在这里，我们展示了一个光子分子结构组成的两个强耦合的不同直径的微晶片，采用飞秒激光微加工和聚焦离子束铣削制造。在连续波激发下，在二次谐波附近观察到了丰富的非线性光学过程，包括级联四波混频和受激喇曼散射。我们的结果表明，耦合的微盘形成一个优越的系统的非线性光学过程。
2018-03-30 physics.optics
Mid-infrared spontaneous and stimulated emission dynamics in black phosphorus
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司基础研究实验室）；NTT Nanophotonics Center, NTT, Inc.（NTT公司纳米光子学中心）
本研究开发结合波长上转换与超导单光子探测的时间分辨中红外发射显微镜，揭示黑磷在约70K时的发射类型转变及泵浦阈值以上的受激发射现象，阐明其载流子动力学并确立相关研究方法。
2026-08-05 physics.optics
On-Chip Stimulated Brillouin Scattering via Surface Acoustic Waves
针对SAW器件带宽与灵活性受限及全光相干激发检测SAW方法缺失问题，本文在光子芯片上实现SAW-SBS，制备GeAsSe玻璃波导获225 W⁻¹m⁻¹增益系数与40 MHz线宽，拓展了片上应用及材料适用范围。
2023-10-03 physics.optics
Guided-Acoustic Stimulated Brillouin Scattering in Silicon Nitride Photonic Circuits
被称为受激布里渊散射（SBS）的声波和光波之间的相干光机械相互作用可以实现对于下一代无线通信、精密感测和量子信息处理重要的超高分辨率信号处理和窄线宽激光器。虽然SBS最近在集成波导中得到了广泛的研究，但许多实现依赖于复杂的制造方案，使用悬置波导或非标准材料，例如As $_2$ S $_3$。SBS在标准和成熟的制造平台中的缺乏阻碍了大规模电路集成，并严重限制了该技术的潜力。值得注意的是，由于缺乏声学引导和材料的极小光弹性响应，标准氮化硅集成平台中的SBS目前遥不可及。在本文中，我们实验证明先进的控制后向SBS多层氮化硅波导。通过优化两个氮化硅层之间的分离，我们首次在这个平台上解锁了千兆赫声波波导，导致SBS增益系数比以前的氮化硅波导高出15 $\times$。使用相同的原理，我们通过实验证明了通过防止波导平台中的声引导来按需抑制SBS。我们利用增强的SBS增益演示了具有高抑制（30 dB）的微波光子陷波滤波器。我们在一个低损耗、标准和多功能的氮化硅集成平台上实现了这一点，而不需要悬挂SBS有源波导或与其他材料的混合集成。
2022-02-15 physics.app-ph physics.optics
Universality of Coherent Raman Gain Suppression in Gas-Filled Broadband-Guiding Photonic Crystal Fibers
如20世纪60年代早期所示，当声子的产生速率（通过泵浦到斯托克斯转换）与声子湮灭速率（通过泵浦到反斯托克斯转换）完全平衡时，受激拉曼散射（SRS）的增益被大大抑制。当大量分子的声子相干波同步振动对于两个过程具有相同的传播常数时，即，它们是相速度匹配的。如最近所证明的，充氢光子晶体光纤在其零色散波长附近泵浦提供了观察这种效应的理想系统。在这里，我们报告说，拉曼增益抑制实际上是一个普遍的特点，SRS在充气空芯光纤，它可以强烈削弱SRS，即使当移相率高，特别是在高泵浦功率时，它通常被认为是非线性过程变得更有效（而不是更少）。这个违反直觉的结果意味着模间受激拉曼散射（例如在LP 01和LP 11芯模之间）开始在高功率水平下占主导地位。报道的结果具有重要意义的光纤拉曼移相器，放大器或频率梳，特别是在紫外线，其中的拉曼增益高得多的操作。
2016-12-13 physics.optics
Cascaded forward Brillouin lasing in a chalcogenide whispering gallery mode microresonator
本文首次在As₂S₃微球谐振器中实现级联前向受激布里渊散射，以亚毫瓦阈值获得25阶模内斯托克斯光束，为集成光子学中气体传感和光子射频源应用奠定基础。
2022-10-12 physics.optics
Observation of stimulated Brillouin scattering in silicon nitride integrated waveguides
氮化硅（Si 3 N4）已成为集成非线性光子学的一种有前途的材料，并已用于宽带孤子微梳和低脉冲能量超连续谱的产生。因此，了解Si 3 N4的所有非线性光学性质是重要的。到目前为止，只有受激布里渊散射（SBS）还没有报道。在这里，我们观察到，第一次，在完全包覆的氮化硅波导后向SBS。布里渊增益谱表现出一种不寻常的多峰结构，这是由于与二氧化硅包层的高泛音体声波共振（HBAR）的杂交造成的。在25 GHz时，Si 3 N4的本征布里渊增益估计为7 × 10 ^-13 m/W。此外，Si 3 N4光弹性常数的大小被估计为|p12| = 0.047 +/-0.004。由于SBS对波导施加了光功率限制，我们的研究结果解释了Si 3 N4处理高光功率的能力，这是集成非线性光子学的核心。
2019-08-26 physics.app-ph physics.optics
A Theoretical Framework for Electromechanically Reinforced Brillouin Scattering in Integrated Photonic Waveguides
本文建立非中心对称材料波导中压电耦合下的布里渊散射理论，证明叉指换能器注入声波可机电增强 SBS，并在砷化镓纳米线中实现数量级提升的斯托克斯放大。
2023-04-23 physics.optics
Time-frequency analysis of microwave signals based on stimulated Brillouin scattering
提出了一种基于受激布里渊散射（SBS）辅助频率-时间映射（FTTM）的微波信号时频分析新方法。提出了两种时频分析链路，即并行SBS链路和时分SBS链路。利用并行SBS链路可以对微波信号进行实时时频分析，特别是与光子集成技术相结合，为实时时频分析提供了一种很有前途的解决方案。通过对多种格式的信号进行仿真分析，验证了该方法的可行性。时分SBS链路具有结构简单、可重构的特点，利用时间分段累加技术，可实现对周期信号的超高分辨率时频分析。对时分SBS链路进行了实验研究。对系统的多维可重构性进行了实验研究。分析带宽为3.9 GHz，分析频率可达20 GHz，频率分辨率为15 MHz，分别被证明。
2021-09-07 eess.SP physics.optics
Observation of Transparency of Erbium-doped Silicon nitride in photonic crystal nanobeam cavities
在掺铒非晶氮化硅层中制备了一维纳米梁光子晶体腔。在低温和室温下，在不同的光抽运功率下，研究了1.54 μ m左右腔体的光致发光。共振器表明珀塞尔增强吸收和发射率，也证实了时间分辨测量。共振线宽随抽运功率的增加而变窄，表明吸收漂白和材料在5.5 K和室温下的受激发射开始。我们估计从腔线宽，Er已被泵浦到透明的腔谐振波长。
2010-03-09 physics.optics
Quantum Control of Thermal Emission from Photonic Crystals with Two-Level Atoms
本研究提出以二能级原子替代经典谐振子作为一维光子晶体的有源介质来调制热辐射，发现强光物质相互作用下平衡态呈普朗克辐射，非平衡态呈超普朗克辐射，实现了热辐射光谱的量子控制。
2025-08-15 physics.optics quant-ph
Generation of a VUV-to-visible Raman frequency comb in hydrogen-filled kagomé photonic crystal fiber
我们报道了在266 nm泵浦的充氢kagomé型光子晶体光纤中产生的纯振动拉曼梳，从真空紫外（184 nm）延伸到可见光（478 nm）。在紫外区，较高的拉曼增益增强了受激拉曼散射和分子调制过程。由于光纤-气体系统在紫外光中的压力可调正常色散景观，高阶反斯托克斯带优先在高阶光纤模式中产生。这些结果为基于可调谐光纤的深紫外光和真空紫外光源的应用铺平了道路，例如，光谱学和生物医学。
2016-10-07 physics.optics
Definition of the stimulated emission threshold in high-$β$ nanoscale lasers through phase-space reconstruction
纳米级激光器维持很少的光学模式，使得汇集到有用（激光）模式中的自发发射$β$的分数很高（大约为几个$^{-1}$），并且传统上对应于光输入-光输出曲线中的突然扭结的阈值变得不明确。我们提出了另一种定义的阈值，激光器的动态响应的基础上，这是有效的，即使是$β=1$激光器。激光动力学分析，通过其相空间轨迹的重建脉冲激励。越过阈值会引起轨迹形状和包含在其中的区域的变化。理论上给出了阈值的明确定义，并在光子晶体激光器中进行了实验说明。
2011-02-16 physics.optics
Phase resolved joint spectra tomography of a ring resonator photon pair source using a silicon photonic chip
光子量子技术的指数增长正在推动对测量其信息载体质量的工具的需求。其中最突出的是受激发射层析成像（SET），它使用经典的相干场来测量光子对的联合光谱幅度（JSA），具有高的速度和分辨率。虽然JSA的模量可以直接从单个强度测量中解决，但联合光谱相位（JSP）的检索更具挑战性，并且受到较少的关注。然而，作为芯片集成微谐振器的技术相关性的广泛类别的自发源具有具有丰富结构的JSP，其携带隐藏在强度域中的相关性。在这里，使用一个紧凑的和可重构的硅光子芯片，它是第一次测量的微环谐振腔光子对源的复杂JSA。光子电路相干激励环和参考波导，并通过一种新的相位重构技术，由它们的激励场形成的干涉图被用来映射环JSP。该工具补充了迄今为止实施的传统的庞大而复杂的方法，同时最大限度地减少了所需的资源。
2020-01-09 physics.optics quant-ph
Vertical engineering for large stimulated Brillouin scattering in unreleased silicon-based waveguides
硅基波导中的强声光相互作用通常需要释放硅芯以避免机械泄漏到下面的二氧化硅衬底中。这使制造复杂化，限制了热化，降低了机械鲁棒性，并且阻碍了单个芯片上的大面积光机械器件。在这里，我们克服了这个限制，采用垂直光子-声子工程。具体地，在硅引导芯和二氧化硅衬底之间插入厚氮化硅层有助于减少GHz频率声子泄漏，从而在未释放平台中实现大的布里渊增益值。我们得到的值的布里渊增益约300（Wm）$^{-1}$为不同的配置，这可能会进一步增加在低温下的操作。这些值应该能够观察到厘米级波导或更紧凑的环形谐振器中的布里渊相关现象。这一发现为在硅片上实现大面积无释放腔和波导光机械铺平了道路。
2020-11-04 physics.optics
Extreme value statistics and the Pareto distribution in silicon photonics
L形概率分布是一种非常非高斯的分布，在描述极端事件发生的频率方面取得了惊人的成功，这些事件包括股市崩盘和自然灾害，生物系统的结构，分形和光学流氓波。在本文中，我们表明，在硅受激拉曼散射的波动，以及在相干反斯托克斯拉曼散射，可以遵循极值统计，并提供数学洞察这种行为的起源。作为实验观察的一个例子，我们发现16%的斯托克斯脉冲占泵浦能量转移的84%，这与描述社会经济学中重要观察的经验帕累托原理或80/20规则有着惊人的相似之处。
2008-09-15 physics.optics
Brillouin photonics engine in the thin-film lithium niobate platform
本文提出薄膜铌酸锂平台作为集成布里渊光子学优选方案，展示强SBS增益、首个可调谐布里渊激光器及高抑制比微波光子陷波滤波器，结合可扩展性与多功能性。
2024-11-10 eess.SP physics.optics
Electromechanical Brillouin scattering in integrated optomechanical waveguides
在著名的受激布里渊散射（SBS）过程中，材料中的自发声学声子被激光激发并将激光散射成斯托克斯边带。SBS在光纤中变得更加明显，并已被利用来放大光信号，甚至实现激光发射。SBS的开发最近在集成光子学平台上激增，因为波导中光子和声子的同时限制导致急剧增强的相互作用。代替被光激励，相干声子也可以以非常高的效率被机电激励，如在射频声学滤波器中所利用的。在这里，我们展示了机电激发布里渊散射集成光机械波导的压电材料氮化铝（AlN）。用纳米制造的机电换能器激发频率为16 GHz的声学声子，以将波导中的反向传播光子散射成单个反斯托克斯边带。研究表明，布里渊散射的相位匹配条件可以通过改变光波长和声波频率来实现可调谐单边带调制。结合布里渊散射光子学与纳米机电系统，我们的方法提供了一个有效的微波和光学光子之间的接口，这将是重要的微波光子学和潜在的量子转导。
2019-05-09 physics.optics quant-ph
Coherency Tuning via Phase Conjugation in Fiber Laser Networks
分析了利用受激布里渊散射相位共轭实现大模场面积Yb光子晶体光纤放大器的锁相。提出了啁啾脉冲光纤激光器网络的波前反转镜。同时考虑了非共振克尔效应和共振折射率效应对啁啾的控制。
2014-12-26 physics.optics
Imaging of director fields in liquid crystals using stimulated Raman scattering microscopy
我们展示了一种无背景三维成像的方法，在液晶的指向矢场使用受激拉曼散射显微镜。该成像技术使用单个飞秒脉冲激光器和光子晶体光纤实现，提供访问分子的不同化学键的拉曼位移所需的斯托克斯和泵浦频率，并允许原始液晶和复合材料的化学选择性和宽带成像。使用模型的三维结构的导演字段的例子，我们表明，所描述的技术是一个强大的工具，通过极化的化学选择性成像映射的长程分子取向模式在软物质。
2017-01-18 cond-mat.soft physics.optics
Highly localized Brillouin scattering response in a photonic integrated circuit
通过受激布里渊散射（SBS）的光波和声波的相互作用最近已经到达片上平台，这开辟了从集成微波光子学和片上窄线宽激光器到基于声子的光学延迟和信号处理方案的新的应用领域。由于SBS是一种随相互作用长度呈指数级变化的效应，因此短长度尺度上的片上实现具有挑战性，需要精心设计具有优化的光声重叠的波导。利用布里渊光相关域分析（BOCDA）原理，实现了800 μm高空间分辨率的SBS光谱的局域测量，并在光子集成电路（PIC）中实现了沿螺旋波导的布里渊光谱的分布式测量。这种方法提供了访问本地光声性能的波导，包括布里渊频移（BFS）和线宽，为进一步开发高品质的光子声子波导SBS应用的基本信息。
2017-07-31 physics.optics
Thresholdless deep and vacuum ultraviolet Raman frequency conversion in H$_2$-filled photonic crystal fiber
相干紫外（UV）光具有许多用途，例如在生物学和化学中相关的分子种类的研究中。很少有激光材料提供紫外线透明性以及在高光子能量和激光功率下的无损伤操作。在这里，我们报告了使用充氢空芯光子晶体光纤（HC-PCF）的深度和真空紫外光的有效产生。在高于532 nm处的受激拉曼阈值的泵浦下，在气体中激发相干分子振动，从而允许在UV中进行高效的无阈值波长转换。该系统是独特的压力可调，允许空间结构的耦合辐射，并显示出优异的性能，在真空紫外线。原则上，它也可以在单光子水平上工作，而所有其他方法都效率极低。
2018-11-14 physics.optics
Analysis of enhanced stimulated Brillouin scattering in silicon slot waveguides
受激布里渊散射已经吸引了新的兴趣与高度定制集成到硅光子平台的承诺。然而，硅波导中的显著布里渊放大尚未被示出。为了设计一种具有大的光子-声子耦合的结构，我们分析了高折射率对比度硅缝隙波导中的前向和后向布里渊散射。计算预测，梯度力提高了窄缝中的布里渊增益。我们估计，目前可行的增益约为$10^{5} \, \text{W}^{-1}\text{m}^{-1}$，这是一个数量级大于一个独立的硅线。这种有效的耦合可以在可大规模生产的硅芯片上实现许多布里渊技术。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Two-spin-multiplexed optoacoustic light storage in chiral photonic crystal fiber
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander Universität（弗里德里希-亚历山大大学）；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Hangzhou Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院杭州光学精密机械研究所）
本研究利用手性光子晶体光纤中的手性布里渊散射实现双自旋通道复用的光声光存储，提供了一种稳健且可扩展的多维光子存储平台。
2026-02-23 physics.optics
Unidirectional scattering with spatial homogeneity using photonic time disorder
该研究通过因果 Green 函数逆向设计光子时间无序，在空间均匀介质中实现幅度可控的单向散射，并利用有序—无序转变调控带宽，为无谐振时间滤波提供新方案。
2022-08-25 physics.optics
Suspended Z-cut lithium niobate waveguides for stimulated Brillouin scattering
University of Adelaide（阿德莱德大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Macquarie University（麦考瑞大学）；University of Twente（特温特大学）
本研究首次在悬浮Z切TFLN波导中实现反向模内受激布里渊散射，揭示了多声学模式捕获与多峰增益光谱，拓展了TFLN波导在非线性光学应用中的潜力。
2025-04-09 physics.app-ph physics.optics
Ultra-broad Band Signal Amplification Using Supercontinuum Generation
本文分析和论证了利用超连续谱产生在光子晶体光纤中传输的超宽带光信号放大。分析并求解了包含参量过程和受激喇曼散射效应的耦合非线性薛定谔方程，计算了信号增益随频率的变化。讨论了增益谱与光子晶体光纤的非线性系数、色散系数以及几何参数的关系。结果表明，当抽运波长为1450 nm，峰值功率为1600 W时，增益谱范围为1300 ~ 1700 nm，峰值增益为100dB。这种放大机制在全波光纤通信中具有潜在的应用价值。
2018-10-31 physics.optics
Frequency conversion of vortex states by chiral forward Brillouin scattering in twisted photonic crystal fibre
本文利用扭曲光子晶体光纤中的手性前向受激布里渊散射激发手性弯曲声子，实现了不同波长下后向传播圆偏振涡旋模式间的频率转换，为经典与量子领域的涡旋态操控提供了新途径。
2024-01-17 physics.optics
Brillouin spectroscopy of a hybrid silicon-chalcogenide waveguide with geometrical variations
光子-声子波导的设计和制造的最新进展已经使得能够在基于硅的平台（诸如欠蚀刻硅波导和混合波导）中实现受激布里渊散射（SBS）。由于复杂的设计和更重要的是，布里渊共振对微米和纳米尺度结构中的几何变化的高灵敏度，有必要获得沿着这些波导的局部光声响应，以监测它们的均匀性并最大化它们的相互作用强度。在这项工作中，我们设计和制造的光子-声子波导的混合硅-硫族化物光子芯片上的故意宽度变化，并确认使用分布式布里渊测量的局部布里渊响应的几何变化的效果。
2018-05-31 physics.optics
Surface acoustic waves Brillouin photonics on a silicon nitride chip
本文通过在氮化硅平台上沉积氧化碲层引入表面声波驱动的强受激布里渊散射，实现增益提升超两个数量级，并演示了5 dB净增益放大器、7 Hz线宽布里渊激光器和2.2 MHz线宽可调微波光子滤波器。
2024-10-21 physics.app-ph physics.optics
Narrowband vacuum ultraviolet light via cooperative Raman scattering in dual-pumped gas-filled photonic crystal fiber
许多领域，如生物光谱学和光化学通常需要真空紫外（VUV）脉冲源，其特征在于窄线宽和在宽频率范围内可调谐。然而，大多数可用的VUV光源不能同时满足这两个要求，并且很少有真正紧凑，具有成本效益且易于非专业人员使用的光源。在这里，我们介绍了一种新的方法，可以很好地应对这一挑战。它是基于充氢空芯光子晶体光纤的同时泵浦两个光谱远脉冲。受激拉曼散射能够产生气体中集体分子运动的相干波，这与仔细的色散工程和对泵浦光的模态内容的控制一起，促进了两个单独的拉曼梳之间的合作，从而产生深入到VUV的光谱。使用该系统，我们证明了双拉曼梳的窄带线延伸到141 nm，仅使用100 mW的输入功率提供的商业固体激光器的产生。该方法可以使任何实验室都能够获得可调谐的VUV光，从而促进多个学科的许多研究领域的进展。
2020-06-10 physics.optics
Multiple radio frequency measurement with an improved frequency resolution based on stimulated Brillouin scattering with a reduced gain bandwidth
报道了一种基于受激布里渊散射（SBS）和频率-时间映射的光子辅助多射频（RF）测量方法，该方法具有高精度和高频率分辨率。双音信号通过双并行马赫-曾德尔调制器在光载波上进行单边带（SSB）调制，以构造一个SBS增益和两个SBS损耗，从而减小SBS增益带宽。未知RF信号也被SSB调制在已经由扫描信号调制的载波上，因此未知RF信号与扫描光载波一起被转换为扫描光信号。通过在不同的特定时间扫描光信号，将RF频率映射到时域，来检测带宽减小的SBS增益谱。进行了实验。同时测量0.3至7.6 GHz的RF频率，均方根误差小于1 MHz。此外，测量的频率分辨率可以远低于10 MHz，这是目前采用SBS效应的RF频率测量方法中的最佳结果。
2021-04-23 eess.SP physics.optics
Purcell Effect in the Stimulated and Spontaneous Emission Rates of Nanoscale Semiconductor Lasers
纳米尺度半导体激光器最近已经开发出使用金属、金属-电介质或光子晶体纳米腔。虽然纳米激光器技术正在稳步部署，但由于对其一些关键特性的了解有限，其用于片上光学互连的预期性能在很大程度上仍然未知。具体地，随着腔尺寸相对于发射波长减小，受激发射和自发发射速率被修改，这在腔量子电动力学的上下文中被称为Purcell效应。这种效应预计将在纳米激光器的“无阈值”行为及其调制速度中产生重大影响，但其作用在实际激光器结构中知之甚少，其特征在于显著的均匀和不均匀加宽以及活性材料和腔场的复杂空间分布。在这项工作中，我们调查的受激和自发发射率的半导体激光器的Purcell效应的作用，考虑到载流子的空间分布在很宽的范围内的腔尺寸和发射极/腔线宽的有源区的体积，使微观或纳米尺度的激光器使用单模速率方程分析的静态和动态特性的详细建模。缩小这些纳米级光源的Purcell增强和调制速度方面的最终限制也进行了讨论，显示在纳米激光器中预测的超快调制特性是通过减少模体积的受激发射率的增强的直接后果。
2018-01-26 physics.optics quant-ph
Sub-Hz Linewidth Photonic-Integrated Brillouin Laser
传统上被归类为桌面实验的光子系统和技术正准备通过集成从实验室跨越到现实世界的应用。受激布里渊散射（SBS）激光器由于其独特的线宽窄化特性，是实现高相干波导集成光源的理想选择。特别是，级联阶布里渊激光器显示出多线发射、低噪声微波产生和其他光梳应用的前景。这些激光器的光子集成可以显著提高其对环境和机械干扰的稳定性，简化其封装并降低成本。虽然已经展示了单阶硅和级联阶硫属化物波导SBS激光器，但这些激光器产生10-100 kHz的适度发射线宽。我们报道了亚Hz（~0.7 Hz）基本线宽光子集成布里渊级联激光器的首次演示，代表了集成波导SBS激光器的最新技术的重大进展。该激光器由使用超低损耗Si 3 N4波导平台制造的总线环谐振器组成。为了实现亚Hz线宽，我们利用高Q、大模体积、单偏振模谐振器，其产生光子生成的声波而没有声子引导。这种方法极大地放宽了偏振模式、光学模式和声学模式之间的相位匹配条件。利用级联阶布里渊激光动力学理论，通过测量第一阶和第三阶斯托克斯光的拍频线宽和相对功率，确定了第一阶斯托克斯光的基本发射线宽。由于从405 nm到2350 nm的低光学损耗，可见光和近红外波段的扩展是可能的，为可见光应用的光子集成亚赫兹激光器铺平了道路。
2018-02-27 physics.optics
