Mode-locking transitions in nano-structured weakly disordered lasers
我们报告的统计方法，其特征在于增强的态密度的纳米结构的激光腔的锁模跃迁。我们表明，方程的相互作用模式可以映射到一个统计模型，表现出一阶热力学转变，平均模式能量发挥反温度的作用。该转变对应于模式的锁相。扩展的模式导致一个平均场的模型，而在本地模式的存在下，由于一个小的障碍，该模型具有短程相互作用。我们表明，简单的缩放参数导致可观察到的差异，涉及扩展模式和本地化模式的过渡。我们还表明，光模式的动力学可以准确地解决，预测在过渡的相干函数的弛豫时间的跳跃。最后，我们链接到相空间的拓扑奇点的热力学过渡，如以前报道的类似模型。
2006-12-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.optics
Direct laser writing of three dimensional network structures as templates for disordered photonic materials
在本文中，我们实质性地扩展了我们最近的研究，关于无序光子网络材料的介观聚合物模板的制备。我们提出了一个详细的分析和讨论的重要技术方面的制造和表征这些迷人的材料。与我们最初的报告相比，我们能够将种子模式的典型结构长度尺度从$a=3.3μm$减小到$a=2μm$，使其更接近$λ\sim 1.5 μm$周围的技术相关光纤通信波长范围。我们采用扫描电子显微镜结合聚焦离子束切割来观察不同高度的样品的内部。此外，我们展示了使用激光扫描共聚焦显微镜来评估由直接激光写入制造的样品的真实空间结构。我们详细解决有关的可扩展性，有限尺寸效应和几何失真的问题。我们还研究了光刻体素形状的影响，即在制造过程中使用的激光笔的椭球形状。为此，我们采用详细的数值模拟的散射函数，使用离散偶极子近似方案。
2013-09-23 physics.optics
Dynamic light diffusion, Anderson localization and lasing in disordered inverted opals: 3D ab-initio Maxwell-Bloch computation
我们报道了在具有完全光子带隙的倒置无序蛋白石中光的安德森局域化的三维时域并行模拟。研究了飞秒激光激发下的动态扩散过程，计算了扩散常数和衰变时间随无序强度的变化。我们报告的证据，从离域布洛赫振荡过渡到强烈的本地化共振自启动激光过程。
2008-02-26 physics.optics
Bose-Einstein condensation of photons in a vertical-cavity surface-emitting laser
本文在正失谐垂直腔面发射激光器中首次实现光子玻色-爱因斯坦凝聚，验证二维热平衡状态方程，并揭示驱动-耗散机制与受激冷却效应，为光子超流物理和大孔径单模高功率发射开辟新途径。
2023-08-10 cond-mat.quant-gas physics.optics
Random lasing in an Anderson localizing optical fiber
报道了在无序玻璃光纤中由横向安德森局域化介导的定向随机激光。先前的随机激光器的演示发现了有限的应用，因为它们的多方向性和激光发射的混沌波动。本文提出的随机激光器工作在安德森局域化区。无序诱导的局域态形成孤立的局域通道，使输出激光束具有高度的方向性和稳定的光谱。强的横向无序和纵向不变性导致孤立的激光模式与周围环境的相互作用可以忽略不计，在由空气-光纤界面形成的法布里-珀罗腔中来回传播。结果表明，如果一个局域化的输入泵浦扫描整个无序光纤输入面，输出激光信号遵循泵浦的横向位置。此外，在无序光纤的输入面上均匀分布的泵浦产生具有非常低的空间相干性的激光信号，这在包括利用光纤束的图像传输的许多光学平台中可能具有实际重要性。
2017-06-02 physics.optics
Planck, Photon Statistics, and Bose-Einstein Condensation
光学和统计物理之间的相互作用是一个丰富而令人兴奋的研究领域。黑体辐射是光子统计学的第一个应用，尽管它最初被视为与光子场平衡的腔振荡器的问题。然而，普朗克令人惊讶地抵制的想法，任何物理将量化很长一段时间后，他已经解决了这个问题。我们追踪这一发展。然后，在激光器本身发明之后，事实证明很难发展出一种可以解释光子统计（即阈值附近的波动）的激光作用理论。这是在1965年完成的。在成功实现玻色-爱因斯坦凝聚之后，在这种情况下出现了同样的问题。即使对于理想玻色气体，涨落问题也没有得到充分的处理。然而，这个问题现在已经解决了使用相同的技术在激光作用的理论。
2007-12-09 physics.hist-ph physics.optics
Statistical mechanics models for multimode lasers and random lasers
本文综述了多模激光理论的统计力学方法。该理论已被证明对描述标准激光器非常有效。我们参考了被动锁模的平均场论，以及基于蒙特卡罗模拟和腔方法的发展，研究了频率匹配条件的作用。讨论了开放无序腔中多模激光的完整理论的现状，并给出了在此框架下的一般统计模型的推导。当光在无序介质中传播时，可以通过复制方法来分析系统。对于高度的无序和非线性，预期在激光阈值处会出现玻璃态行为，这为玻璃和光子学之间提供了一种暗示性的联系。我们详细描述了一般哈密顿模型的平均场近似的结果，并提到一个可用的测试复本对称性破缺的强度谱测量。最后，我们总结了一些前景仍然开放的这种方法。
2015-09-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.optics
Optical Characterization of Disordered Yb-doped Silica Glass Anderson Localizing Optical Fiber
我们调查和报告的掺镱横向安德森定域光纤的光学和激光特性的光的传播，产生和放大过程中，这种新型的光纤发展的基本理解。最终，基于本文进行的测量和计算的目标是设计和构建具有高度定向光束的随机光纤激光器。这些测量是基于对该光纤中激光泵浦传播和放大的自发发射产生的某些观察。在传播方程中使用明智的近似，以简单的理论拟合实验观察来获得相关的所需参数，而不依赖于基于光纤预制件的预期构造的推测。
2021-09-23 physics.app-ph physics.optics
Nanoparticle-doped electrospun fiber random lasers with spatially extended light modes
发光聚合物纳米纤维与表现出光学增益的分子材料的复杂组装可以导致非晶光子学和随机激光科学和器件的重要进展。在纳米纤维的无序垫中，多重散射和波导可能相互作用以确定光学模式的定位或扩展以及相关效应。在这里，我们研究了嵌入激光芴-咔唑-芴分子并掺杂二氧化钛纳米颗粒的电纺纤维，它表现出亚nm光谱宽度的随机激光，吸收激发通量的阈值约为9 mJ cm^-2。我们专注于无序和非织造网络中的光学模式的空间和光谱行为，寻找具有非常大的空间范围，高达100微米尺度的模式存在的证据。这些研究结果表明，发射耦合到集成的双折射传输通道作为有效的机制，提高随机激光器的光谱选择性和复杂和无序材料中的光模式的相关性。
2017-10-02 physics.optics
Shaken Granular Lasers
颗粒材料已经研究了几十年，也受到工业和技术应用的推动。这些非常简单的系统由介观颗粒的聚集体组成，在特定的状态下，其特征在于大量的亚稳态和极端的灵敏度（例如，在声音传输中）对颗粒排列的影响;它们基本上不受热现象的影响，但可以通过机械诱导来控制。从震动颗粒物质的激光发射是迄今为止尚未探索，在这里，我们提供的实验证据表明，它可以影响和控制的状态的运动颗粒，我们还发现，竞争随机激光可以观察到。因此，我们证明了重力影响移动无序材料的光学应用的潜力，并开辟了道路，各种新的跨学科的调查，涉及现代统计力学和无序光子学。
2012-05-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.optics
Tracking nanoscale perturbation in active disordered media
无序诱导的反馈使得随机激光器对散射介质中的任何变化都非常敏感。利用激光模式对无序系统中扰动的敏感性来绘制扰动区域。一个跟踪参数，考虑到系统的激光模式的空间分布的变化的累积效应已被定义为定位的区域中的散射体被移位了几个纳米。我们数值计算表明，该方法的精度增加的模式的数量。所提出的方法开辟了应用随机激光器作为监测纳米级位移的位置的工具的可能性，其可用于单粒子探测和监测。
2022-10-06 physics.optics
Selective sparsity-enhanced synchronization in disordered semiconductor laser networks
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Yale University（耶鲁大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）
本文提出选择性稀疏耦合可超越全连接架构，以更少耦合预算实现半导体激光器网络近乎完全同步，并揭示“配对对立”原则及热力学势机制。
2026-09-15 physics.optics
Spontaneous coherence in spatially extended photonic systems: Non-Equilibrium Bose-Einstein condensation
本文跨学科综述了光子系统中玻色-爱因斯坦凝聚现象，涵盖激光器、光子凝聚体、激子、极化激元等系统，重点突出非平衡驱动-耗散性质导致的普适相干现象，并展望了未来应用前景。
2021-06-21 cond-mat.quant-gas physics.optics
Optofluidic random laser
能够产生激光的活性无序介质被称为随机激光器（RL）。我们展示了随机激光由于固有的染料循环结构的微流体通道中的无序。我们始终观察到RL模式，通过改变泵浦条件而变化。片上源和传感器的潜在应用进行了讨论。
2012-03-01 physics.optics
Order within disorder: spectral key generation and distribution in random lasers
本文发现随机激光器兼具随机性与确定性双重特性，并基于此设计了利用无序特性生成密钥、有序特性分发密钥的新型安全通信方案。
2025-05-08 physics.optics
A Self-Consistent Quantum Field Theory for Random Lasing
强散射无序随机介质中相干随机激光模式的空间形成是理解随机激光物理的一个中心特征。本文导出了一种计算复杂放大Mie谐振腔无序样品中随机激射的量子场论方法，该方法能够自洽地提供激光相变处及以上的输运特性的完整集合，且不需要任何拟合参数。相干长度和关联体积分别作为实验测量尺度的相变在激光阈值。我们发现，当扩散系数有限时，有源Mie谐振腔的扩展无序排列中的受激发射过程最终与光子输运意义下的时间反演对称多重散射有关.发现稳态随机激光模直径随抽运强度的增加呈幂律变化。
2019-06-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Photon noise in a random laser amplifier with fluctuating properties
我们研究了光计数的数量波动测量的理想光电探测器照明的光散射在放大无序介质中，低于阈值的随机激光。我们表明，波动的方差和它们的关联函数携带有关介质的波动特性的信息。建立了放大自发发射（ASE）和介质的无量纲电导g的光计数的数量的波动之间的直接联系。我们的研究结果表明，通过分析它们的ASE的统计数据，探测放大无序介质的可能性，而不从外面照射它们的探测光束。
2009-04-23 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Bridging Photon Statistics and Phase Transitions in Random Fiber Lasers
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Universidade Federal de Pernambuco（巴西联邦伯南布哥大学）；Sichuan University（四川大学）
本文通过研究随机光纤激光器的光子统计，揭示了光子相关性、强度统计与相变之间的统一关系，为操控激光发射和探索无序系统提供了新方法。
2026-01-18 physics.optics
A random laser tailored by directional stimulated emission
嵌入有源增益材料并且能够激光的无序结构被称为随机激光器（RL）。RL光谱可能看起来像一组尖锐的共振或像叠加到荧光的平滑线。最近的一封信说明了这种二元性与锁模制度的发病，其中增加激活模式的数量导致增加的模式间相关性和归因于同步现象的脉冲缩短。我们的实验方法与原始研究的RL的空间特性的扩展讨论在这里报道。
2011-12-15 physics.optics
Bose-Einstein Condensation of Light in a Semiconductor Quantum Well Microcavity
该研究证实无机半导体量子阱微腔中的光子可热化并发生玻色-爱因斯坦凝聚，明确区分其与激光作用，揭示该体系可连续维持、光子散射强等优势，为量子统计光子凝聚的物理研究与应用提供支撑。
2023-06-27 cond-mat.quant-gas physics.optics
Statistical properties of one-dimensional random lasers
数值研究了一维无序超晶格激光器的统计特性。利用Feshbach投影技术确定了系统的被动简正模态。结果表明，随着抽运率的增加，空间烧孔引起的模式竞争导致了激光模式数的饱和。它也是负责的非单调依赖性的激光模式的强度作为泵浦的函数。计算的光谱间距和强度统计分布与实验结果定性一致。
2009-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
A random laser based on diamond nanoneedles
随机激光器使用辐射增益和无序介质中的多个散射体来产生光放大。在这项研究中，我们展示了一种基于金刚石纳米针的随机激光器，该纳米针作为散射体与作为增益介质的荧光染料分子相结合。使用金刚石实现的随机激光器具有无角度发射的高光谱辐射率和0.16 mJ的阈值。研究了发射与柱直径和密度的关系，并测量了柱间距和密度为336 nm和~ 2.9 × 10^10 cm-2的最佳激光条件。我们的研究结果扩大了金刚石作为实用，紧凑的光子器件和传感应用的材料平台的应用空间。
2018-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
