Dynamic saturation in semiconductor optical amplifiers: accurate model, role of carrier density, and slow light
我们开发了一个改进的模型，以预测的RF行为和慢光特性的SOA有效的任何实验条件。它考虑了SOA的动态饱和，这可以通过简单的测量来完全表征，并且仅依赖于材料拟合参数，与光强度和注入电流无关。本模型的验证显示出良好的协议与实验的小和大的调制指数。
2009-11-19 physics.optics
Modeled fiber amplifier performance near the mode instability threshold
我们数值模拟光纤放大器的性能接近和略高于模式不稳定性阈值。这些结果与最近发表的实验工作进行了比较。使用弱幅度调制泵浦光，我们得到定性的协议与测得的不稳定阈值，模式切换范围，像素功率调制，和模态幅度调制。
2013-01-18 physics.optics
Widely tunable 2 $μ$m hybrid laser using GaSb semiconductor optical amplifiers and Si3N4 photonics integrated reflector
在2-3 $μ$ m波长范围发射并且与光子集成平台兼容的可调谐激光器对于感测应用是非常感兴趣的。为此，将基于GaSb的半导体增益芯片与Si $_3$ N $_4$光子集成电路相结合提供了一个有吸引力的平台。在此，我们利用Si $_3$ N $_4$波导的低损耗特性，并展示了包括具有集成可调谐Si $_3$ N $_4$游标镜的GaSb增益芯片的混合激光器。在室温下，激光器的最大输出功率为15 mW，调谐范围为80 nm（1937-2017 nm）。几个基本的Si $_3$ N $_4$构建块的光子集成电路的低损耗性能也得到了验证。更具体地，单模波导表现出低至0.15 dB/cm的传输损耗，90 $^\circ$弯曲具有0.008 dB损耗，并且50/50 Y分支具有0.075 dB的插入损耗。
2022-11-03 physics.optics
Time frequency distributions of optical sources (I): directly modulated semiconductor lasers
ITEAM Research Institute, Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学 ITEAM 研究所）
本文为直接调制半导体激光器建立时间频率框架，用Cohen类分布表示光场，推导小信号解并验证核函数条件，实现激光啁啾提取。
2026-10-06 physics.optics
Temporal Bragg Gratings: Broadband Reconfigurable Parametric Amplifiers
University of Southampton（南安普顿大学）
本文研究时域布拉格光栅作为宽带可重构参量放大器的特性，通过数值模拟探讨了调制位置、频率和幅度对增益谱和场动力学的影响，发现高折射率调制能提供更高增益，并展示出频率可调和强不对称性。
2026-04-14 physics.optics
Time frequency distributions of Optical sources (II): externally modulated semiconductor lasers
ITEAM Research Institute, Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学 ITEAM 研究所）
本文扩展时间频率框架至外调制半导体激光器，分析四种调制器对1550 nm DFB激光器输出的影响，提出统一分析模型。
2026-10-06 physics.optics
Tapered semiconductor amplifiers for optical frequency combs in the near infrared
利用飞秒光学频率梳在780 nm处对锥形半导体放大器进行注入种子。当输入脉冲展宽到皮秒范围时，在平均输入功率为1 mW（20 mW）时，获得了超过17 dB（12 dB）的能量增益。在光子光纤中产生的超连续谱光的光谱窗口也被放大。干涉测量表明，输入和放大的梳状元件之间的外差拍的亚赫兹线宽，产生放大下没有检测到的相位噪声退化。这些放大器可用于提高用于确定载波-包络偏移频率的f-to-2f干涉仪中的红外功率，对于稳定倍频程飞秒激光器和其他红外功率非常有限的超连续谱光源具有明显的优势。
2006-02-15 physics.atom-ph physics.optics
Efficient four-wave mixing in four-subband semiconductor quantum wells using spatially modulated control fields with a linearly varying mixing angle
本文利用空间调制控制场，通过解析和数值方法证明在四子带半导体量子阱中可实现接近统一的四波混频转换效率。
2023-12-27 physics.optics
Characterization of a high-power tapered semiconductor amplifier system
我们研制了一套经单模光纤放大后输出功率达200 mW的780 nm半导体激光放大器。该系统基于锥形半导体增益元件，其放大窄线宽二极管激光器的输出。增益和饱和度作为工作温度和注入电流的函数进行了讨论。用光栅光谱仪研究了放大器的光谱特性。放大的自发发射（ASE）产生一个宽为4 nm的光谱背景。通过适当选择工作电流和温度，并通过单模光纤发送光，ASE背景被抑制到低于我们的检测限。最终的ASE谱密度小于0.1nW/MHz，即小于光功率的0.2%。与铷的$Γ/2π=6$ MHz的光学跃迁线宽相关，这给出了优于-82 dB的背景抑制。光束质量的指示由高达59%的光纤耦合效率提供。讨论了该放大系统作为原子光学实验光源的应用。
2000-04-19 physics.atom-ph physics.optics
Wideband Gaussian Noise Model of Nonlinear Distortions From Semiconductor Optical Amplifiers
Optical Communication Technology Lab, Paris Research Center, Huawei Technologies France（华为法国技术有限公司巴黎研究中心光通信技术实验室）
本文基于Agrawal模型，推导出半导体光放大器非线性噪声的闭式表达式，通过数值模拟验证其准确性，并指出增益压缩对非线性噪声的影响。
2026-03-10 eess.SP physics.optics
Squeezed light from a semiconductor amplifier
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术学院）；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；P.N. Lebedev Physical Institute（P.N.列别捷夫物理研究所）
本文理论分析半导体放大器饱和放大中通过四波混频产生双模压缩光，频移约GHz，压缩可达10dB以上，且强波可作本地波便于观测。
2026-10-09 physics.optics quant-ph
Efficiency-boosted semiconductor optical amplifiers via mode-division multiplexing
半导体光放大器（SOA）是许多光子系统的基本构件。然而，它们的功率低效率已经阻碍了运营成本的降低，并且由此产生的热损耗限制了小型化以及更复杂的光子功能（例如大规模开关和光学相控阵列）的实现。在这项工作中，我们展示了显着的增益和效率提高使用额外的自由度的光-模式空间。这是在不改变SOA的材料设计的情况下完成的，因此可以获得高通用性和兼容性。光在不同的导模中被复用，并且在不引入谐振的情况下两次被重新注入到相同的增益部分，从而以宽带方式使相互作用长度加倍。在1560 - 1580 nm波长范围内，在相同的工作电流下，双通SOA的增益比单通SOA高87%，壁插效率高300%。
2023-03-18 physics.app-ph physics.optics
Narrow Spectral Response of a Brillouin Amplifier transmission channel
本文研究了布里渊放大器在受激布里渊散射带宽内的频谱响应。这是通过用低频对泵浦进行幅度调制来完成的，因此，与先前的研究不同，调制泵浦的频谱在所有情况下都小于SBS带宽。我们从理论和实验上表明，不同于相位调制，这是在文献中报道的，幅度调制增加布里渊放大器增益，并且这种效果具有非常窄的带宽。只有低于某一截止频率的调制频率才能增加增益。该截止频率与光纤的长度成反比，因此可以任意小。
2002-09-17 physics.optics
Circularly polarized lasing in chiral modulated semiconductor microcavity with GaAs quantum wells
本文报道了室温下，在光泵作用下，在有源区有12个GaAs量子阱的AlAs/AlGaAs布拉格微腔和手性刻蚀的上分布布拉格折射器中，在$\hbarω= 1.473$和1.522 eV处产生椭圆、近圆偏振激光。使用具有大的介电常数对比度的手性光子晶体的优点是其巨大的光学活性，允许制造非常薄的半波片，具有发射光波长的数量级的厚度，并且实现圆偏振的单片控制。
2016-07-27 physics.optics
Exceeding the Manley-Rowe quantum efficiency limit in an optically pumped THz amplifier
利用基于麦克斯韦-半导体布洛赫方程的微观理论，研究了光辅助电驱动太赫兹量子级联激光器的可能性。而在光转换方案中，功率转换效率受到Manley-Rowe关系的限制，所提出的光辅助方案可以通过相干地恢复光泵浦能量来实现更高的效率。此外，由于量子相干性效应，减轻了散射的有害影响。
2006-11-06 physics.optics
Phase noise measurement of semiconductor optical amplifiers
Institut FEMTO-ST, CNRS, Université Marie et Louis Pasteur, ENSMM（FEMTO-ST研究所，法国国家科学研究中心，玛丽与路易·巴斯德大学，ENSMM）；INRIM（意大利国家计量研究院）
本文提出了一种新型方法用于测量半导体光放大器的相位噪声，结果显示其噪声水平低于大多数法布里-珀罗腔稳定激光器。
2025-10-02 physics.ins-det physics.optics
Ramsey fringes in a room temperature quantum dot semiconductor optical amplifier
在室温电驱动的光电子器件中诱导、观察和控制量子相干相互作用的能力对于推动量子科学和工程走向实际应用具有极其重要的意义。我们在这里演示了量子干涉现象，拉姆齐条纹，在非均匀加宽的InAs/InP量子点（QD）系综的形式，在1.5 mm长的光放大器在室温下工作。在半导体量子点中观察拉姆齐条纹以前只能在低温下实现，并且只能在孤立的单点系统中实现。一个高分辨率的泵浦探测方案，其中两个脉冲的特征在于交叉频率分辨光学门控（X-FROG）揭示了一个明确的振荡行为，在振幅和瞬时频率的探测脉冲的周期，等于一个光学周期在工作波长。使用600至900 fs的标称输入延迟，并以1 fs的步长扫描每个延迟周围的间隔，我们绘制了材料去相干的演变并提取了相干时间。此外，我们注意到一个独特的现象，这不能在单点系统中观察到，输出探测脉冲的时间位置也振荡与相同的周期性，但与四分之一周期的延迟相对于强度的变化。这种延迟是复极化率实部和虚部之间耦合的时域表现。
2017-12-02 physics.optics quant-ph
Fast high--voltage amplifiers for driving electro-optic modulators
我们描述了五个高电压（60至550 V峰峰值），高速（1- 300 ns上升时间; 1.3- 300 MHz带宽）线性放大器，用于驱动电容或电阻负载，如电光调制器。放大器采用各种拓扑结构的双极晶体管。两个使用电子管来克服高压半导体的速度限制。所有的放大器都已建成。测量的性能数据给出了每一个。
2005-06-06 physics.ins-det physics.optics
Carrier Dynamics in a Tunneling Injection Quantum Dot Semiconductor Optical Amplifier
隧穿注入的过程被认为可以改善量子阱和量子点激光器的动力学特性;在后者中，它还可以改善温度性能。隧穿注入工艺的优点在于它避免了热载流子注入，热载流子注入是所有半导体激光器中的关键性能限制因素。微观上还没有完全理解隧道注入过程，因此很难优化这些激光器结构。本文对工作在1.55 μ m的隧道注入量子点增益介质中的宽带载流子动力学进行了数值研究。电荷载流子隧穿发生在结合量子点第一激发态和受限量子阱-注入阱态的混合态中。混合状态，这是放置在积极的大约一个LO声子以上的基态，并具有约5 meV的光谱范围，占主导地位的载流子注入到基态。我们计算了在不同波长和两个偏置电流的短脉冲扰动后，整个增益谱的反转的动态响应。在200 mA的高偏压下，整个光谱表现出增益;在30 mA下，系统表现出混合增益-吸收光谱。同时计算了注入井中的载流子动态。我们讨论的脉冲激发波长相对于增益谱峰的作用，并表明注入以及响应于所有的扰动波长，即使是那些远离隧道注入过程占主导地位的区域。
2018-07-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fast, powerful, low-noise optical pumping of an atomic vapor with semiconductor optical amplifiers
ICFO - Institut de Ciències Fotòniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；Instituto de Física, Universidade de São Paulo（圣保罗大学物理研究所）；ICREA - Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（加泰罗尼亚高级研究学院）
研究三种光学泵浦方法的噪声特性，发现半导体光学放大器在保持高灵敏度的同时引入的噪声极低，实现了更高的环境限制灵敏度。
2026-04-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Stabilization of Broad Area Semiconductor Laser sources by simultaneous index and pump modulations
我们表明，宽面积半导体放大器和激光器的发射可以有效地稳定，通过引入，二维周期性调制的折射率和泵浦（增益-损耗）的配置文件，同时在横向和纵向方向。这种折射率和增益损耗调制之间的相互作用有效地抑制了图案形成不稳定性，从而从此类光源产生高度稳定且明亮的窄输出光束。我们还确定了作为泵电流和线宽增强因子的函数的设备的稳定性能。
2018-02-21 physics.optics
Spontaneous-emission-enabled dynamics at the threshold of a directly modulated semiconductor laser
在过去的二十年里，半导体激光器或其他光学系统中的混沌现象一直是人们研究的热点。然而，阈值附近的调制受到的关注少得多，特别是在增益调制的半导体激光器中。本文研究了泵浦调制在阈值区出现的大幅度、不同调制频率的分岔序列。阈值附近的调制必然包括“低于阈值”的动态，这只能通过振荡的非线性可视化来有效地显示。在不同的调制频率和幅度下检查了不规则的时间行为，强调了近阈值区域非常大幅度调制的可能的混沌路径。将（平均）自发发射添加到激光模式使得光子和载流子之间的耦合动力学甚至低于阈值，从而扩展了其中调制主动修改激光器行为的泵浦范围。我们还报告了类似的吸引子之间的过渡的存在，其特征在于由一个时间的瞬态依赖于驱动泵的调制的幅度。
2022-01-29 nlin.CD physics.optics
Photonic chip-based continuous-travelling-wave parametric amplifier
放大光信号的能力在整个科学和技术中具有至关重要的意义。光放大器的发展已经彻底改变了光通信，其如今普遍用于相干激光源的几乎所有传感和通信应用中。在电信频带中，光放大器通常利用基于III-V族半导体或稀土掺杂光纤的增益介质。放大光信号的另一种方式是通过参数过程利用光纤或波导的克尔非线性。这种行进连续波的参量放大器最初是在微波领域中开发的，并且能够实现具有高峰值增益的量子限制信号放大、经由色散控制定制的宽带增益谱以及能够实现相敏放大的能力。尽管有这些优点，但由于低克尔非线性，基于参量增益的光放大器在石英光纤中已被证明是不切实际的。光子集成电路的最新进展使人们对参量放大器重新产生了兴趣，这是由于各种集成平台中的非线性显著增加。然而，尽管取得了重大进展，但基于光子芯片的连续波泵浦参量放大器迄今仍遥不可及。在这里，我们展示了一个基于芯片的行波光参量放大器的净信号增益在连续波制度。使用超低损耗，色散工程，米长，氮化硅光子集成电路，紧密盘绕在光子芯片上，我们实现了12 dB的连续参数增益，超过了片上光传播损耗和光纤-芯片-光纤耦合损耗在光学C波段。
2021-07-20 physics.optics
A $χ^{(2)}$-based AlGaAs Phase Sensitive Amplifier with Record Gain, Noise and Sensitivity
相敏放大器（PSA）具有在新兴的几代光通信系统以及经典和量子片上信号处理中实现实质性进步的潜力。PSA的核心构建块是非线性介质。虽然二阶非线性（$χ^{(2)}$）比三阶非线性（$χ^{(3)}$）更强，但由于相互作用波的有效相位匹配以及泵浦的双光子吸收的挑战，二阶非线性在用于参量放大的半导体中不太常用。在这项工作中，我们展示了成功的设计，制造和表征的第一个$χ^{(2)}$为基础的半导体PSA使用有效的相位匹配方法和脉冲泵，基于砷化铝镓（AlGaAs）波导平台。非中心对称半导体如AlGaAs提供可观的$χ^{(2)}$。当与诸如周期性极化铌酸锂（PPLN）的具有大$χ^{(2)}$的其它材料相比时，这种波导还实现了大于一个数量级的泵浦场限制。我们的AlGaAs PSA实现了片上同相增益，每脉冲0.005光子的灵敏度，并接近0~dB的理论最小噪声系数（NF）。由于PSA能够以每个脉冲的亚单光子对信号状态进行操作，我们的PSA可以开创片上量子线路的新时代。
2021-12-20 physics.app-ph physics.optics
Coherent multi-mode dynamics in a Quantum Cascade Laser: Amplitude and Frequency-modulated Optical Frequency Combs
我们基于有效半导体麦克斯韦-布洛赫方程组建立了理论模型，研究了法布里-佩罗多模中红外量子级联激光器的动力学行为，旨在研究光学频率梳的自发产生。该模型包含了半导体有源介质的关键特征，如非对称的，频率相关的增益和折射率，以及由线宽增强因子提供的场动力学的相位-振幅耦合。我们的数值模拟与最近的实验结果非常一致，显示了广泛的梳formationin锁定制度，分离的混沌动力学时，场模式解锁。在前一种情况下，我们确定沿腔行进的自约束结构，而瞬时频率的特征在于线性啁啾行为。在这样的制度，我们表明，OFC的特点是伴随和相关的幅度和频率调制。
2020-04-28 physics.optics
Many-Body Floquet Theory for Radiative Heat Transfer in Time-Modulated Systems
Laboratoire Charles Fabry, UMR 8501, Institut d’Optique, CNRS, Université Paris-Saclay（查尔斯·法布实验室，UMR 8501，光学研究所，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）
本文提出了一种多体Floquet理论，用于研究时间调制系统中的辐射热传递，通过非稳态相关性和记忆效应扩展了波动电动力学，并实现了对纳米尺度热传递的主动频率选择性控制。
2025-12-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
1.8-THz-wide optical frequency comb emitted from monolithic passively mode-locked semiconductor quantum-well laser
报道了一种利用被动锁模量子阱（QW）激光器在InP通用光子集成技术平台上制作的光子集成电路（PIC）中产生的光学频率梳，其光谱带宽为14 nm（~1.8 THz），-3 dB。这种21.5 GHz的碰撞脉冲锁模激光腔是由片上反射器，包括腔内相位调制器，然后由腔外SOA作为升压放大器。在0.35ps超快脉冲下，获得了1.8THz宽的光学梳状谱。射频拍音具有450 kHz的3 dB线宽和35 dB SNR。
2017-09-22 physics.optics
Probing Silicon Carbide with Phase-Modulated Femtosecond Laser Pulses: Insights into Multiphoton Photocurrent
本文使用相位调制的飞秒激光脉冲研究了碳化硅光电探测器中的多光子光电流，发现仅有四光子吸收对光电流有显著贡献，并证实碳化硅是高功率非线性应用的理想系统。
2023-10-25 physics.app-ph physics.optics
Impact of slow-light enhancement on optical propagation in active semiconductor photonic crystal waveguides
推导并验证了一组耦合布洛赫波方程，用于分析有源半导体光子晶体波导的反射和透射特性。在这样的器件中，慢光传播可以用于增强每单位长度的材料增益，例如，实现与光子集成兼容的短光放大器。耦合波分析相比，数值方法的基础上傅立叶模态法和频域有限元技术。材料增益的存在导致后向散射场的建立，这被解释为分布反馈效应或在无源-有源界面处的反射，这取决于所采取的方法。对于非常大的材料增益值，波导的能带结构被扰动，并从简单的耦合布洛赫波模型的偏差被发现。
2015-08-21 physics.optics
A photonic integrated circuit based erbium-doped amplifier
掺铒光纤放大器彻底改变了长距离光通信和激光技术。铒离子同样可以为光子集成电路中的有效光放大提供基础。然而，由于输出功率不足，这种方法迄今为止仍然不切实际。在这里，我们展示了一种基于光子集成电路的铒放大器，其输出功率达到145 mW，小信号增益超过30 dB，与商用光纤放大器不相上下，超越了最先进的III-V族异质集成半导体放大器。我们实现了这一点，最近出现的超低损耗Si 3 N4光子集成电路与米尺度长度的波导应用离子注入。我们利用该设备增加100倍的输出功率的孤子微梳，所需的低噪声光子微波产生或作为波分复用光通信的源。赋予Si 3 N4光子集成电路以增益使得能够实现各种基于光纤的器件的小型化，例如高脉冲能量飞秒锁模激光器。
2022-04-12 physics.app-ph physics.optics
Phase Noise in RF and Microwave Amplifiers
了解放大器的相位噪声是一个关键问题，在众多的工程和物理领域，如振荡器，频率合成，电信，雷达，光谱学，在新兴的微波光子学领域，并在更奇特的领域，如射电天文学，粒子加速器等。本文分析了放大器中的两种主要类型的相位噪声，白色和闪烁。白相位噪声是在载波周围的RF频谱中添加白噪声的结果。对于添加的给定RF噪声量，噪声与载波功率的倒数成比例。相比之下，1/f系数是放大器的恒定参数，在宽的载波功率范围内。这一事实对不同的放大器拓扑结构有着惊人的影响。将m个相等的放大器并联，闪烁是一个器件的1/m倍。级联m个相等的放大器，闪烁是一个放大器的m倍。将信号在放大器中循环，使增益由于正反馈（再生）而增加m的幂（m的dB因子），对于整数m类似于m个放大器的情况，我们发现闪烁是单独放大器的m^2倍。从所有电子设备中都存在近直流闪烁这一事实开始，尽管通常无法从外部访问，但1/f相位噪声的最简单模型是近直流1/f噪声通过半导体中的某些参数效应对载波进行相位调制。该模型预测了（简单）放大器和不同放大器拓扑结构的行为。对来自不同技术和频率（HF到微波）的放大器的大量测量，包括一些过时的放大器，验证了这一理论。
2012-01-31 physics.ins-det physics.optics
High-energy picosecond pulses with a single spatial mode from a passively mode-locked, broad-area semiconductor laser
本文提出一种被动锁模宽区半导体激光振荡器，利用外腔单空间模选择和两段式可饱和吸收体调控，在无放大器条件下获得高亮度、高能皮秒脉冲。
2023-10-02 physics.app-ph physics.optics
Nanosecond mid-infrared pulse generation via modulated thermal emissivity
我们演示了纳秒中红外脉冲的产生，通过快速调制的热发射率，使可见光泵浦脉冲在未图案化的硅和砷化镓的吸收。这些材料中的自由载流子动力学导致热发射率的纳秒级调制，从而导致纳秒脉冲热发射。据我们所知，在这项工作中所展示的纳秒热发射率调制比以前所展示的快三个数量级。我们还间接观察到了半导体中热载流子的亚纳秒热脉冲。我们的多物理场模型很好地描述了实验。我们的方法转换成中红外线使用调制发射率的可见光脉冲遵守不同的标度律，可以有显着的波长可调谐性相比，基于传统的非线性的方法。
2018-10-12 physics.optics
Low noise amplication of an optically carried microwave signal: application to atom interferometry
本文报道了一种放大$λ$ =852nm激光所载微波信号的新方案。放大是通过一个半导体锥形放大器完成的，这个方案被用来驱动原子干涉仪中的受激拉曼跃迁。边带产生的放大器，由于自相位和幅度调制，进行了研究和表征。我们还证明，放大器不会引起任何显着的相位噪声的拍频信号。最后，由于放大过程的干涉仪的性能的退化被示出是可以忽略的。
2010-03-01 physics.atom-ph physics.optics
Low noise resonant amplification by optical injection-locking and residual phase noise cancellation
Boulder Research Labs, IMRA America, Inc.（IMRA美国公司博尔德研究实验室）
本文提出一种结合注入锁频与残余相位噪声抵消的低噪声高增益共振光学放大器，通过商业半导体激光器实现弱参考信号的谱纯度保持，有效降低相位噪声至38dB。
2026-04-20 physics.optics
Wavelength switching dynamics of two-colour semiconductor lasers with optical injection and feedback
本文研究了光注入反馈双色半导体激光器的波长开关动力学。这些器件包括开槽区域蚀刻到激光脊波导定制的输出光谱。实验测量表明，在这些设备的一个或两个模式的光注入可以诱导波长双稳态。调制光注入的测量开关动态被证明是在一个简单的速率方程模型的基础上与数值模拟非常一致。我们还通过实验证明了在较短的外腔长度下，延时光反馈可以引起波长双稳。数值模拟表明，这种双色光反馈系统可以提供快速的光存储功能的基础上注入的光脉冲，而不需要一个外部保持光束。
2012-07-10 physics.optics
Design of broadband optical gain in GaSb-based waveguide amplifiers with asymmetric quantum wells
Optoelectronics Research Centre, Tampere University（坦佩雷大学光电研究中心）
本文提出了一种基于非对称量子阱的GaSb波导放大器设计方法，实现了超过340nm的宽带增益，适用于中红外应用。
2025-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Modal control in semiconductor optical waveguides with uniaxially patterned layers
单轴图案化的电介质层具有可外部控制的光学各向异性。研究了三层光波导的包层或芯层图案化对传播辐射偏振特性的影响。特别注意的情况下，当核心材料是一个半导体光增益。我们讨论了一些设备的基础上，将单轴图案化层的结构设计，如偏振不敏感放大器，偏振器，光控偏振开关，和光控模式耦合器。
2005-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Low-power integrated optical parametric amplification via second-harmonic resonance
Stanford University（斯坦福大学）
本文提出薄膜铌酸锂二次谐波共振集成OPA，以低于200 mW功率实现逾17 dB增益、95%泵浦转换和110 nm近量子极限低噪声放大。
2025-09-30 physics.optics
Transformation and amplification of light modulated by a traveling wave with a relatively low frequency
研究发现在现实光子电路中，用低相速度行波调制光学谐振腔并在布里渊相位匹配条件附近可实现窄带光放大，该放大器可在毫米级铌酸锂跑道型谐振腔中由表面声波调制实现。
2024-08-26 physics.optics
An Optical Parametric Amplifier via $ χ^{(2)} $ in AlGaAs Waveguides
我们利用半导体布拉格反射波导（BRW）芯片中的$ χ^{(2)} $非线性参数增益。在双模简并II型相位匹配下，可以表明，在100微米的器件长度内，TE和TM模式的参量增益都大于18 dB。偏振不敏感的参数增益可以在光谱的1550 nm区域内获得。这些AlGaAs BRW波导表现出亚光子每脉冲的灵敏度。这与利用$ χ^{(3)} $的其它类型的参量增益器件形成鲜明对比，其中泵浦波长在信号波长附近。这种灵敏度达到了0.1~光子/脉冲，可以为使用紧凑的微米级器件的片上量子信息处理开创一个新时代。
2022-06-21 physics.optics quant-ph
Auto-locking Waveguide Amplifier System for Lidar and Magnetometric Applications
我们描述了一个紧凑的波导放大器系统，适用于光泵铷磁强计。该系统由自锁真空密封外腔半导体激光器、半导体锥形放大器和基于声光调制器的脉冲单元组成。二极管激光器利用来自干涉滤波器的光反馈，将廉价激光二极管的线宽缩窄至~500 kHz。该输出可在8 GHz范围内（780 nm处）进行扫描，并可使用自动锁定控制器在无需人为干预的情况下锁定到可扩展参考光谱库中的任何光谱标记。锥形放大器将输出从50 mW放大到2 W，频谱质量失真可忽略不计。该系统可以在可见光和近红外波长以MHz重复率工作。我们演示了铷蒸气的光泵与此系统的磁测量应用。磁力计检测由圆偏振泵浦激光器进行光泵浦之后的线偏振探测激光器的两个正交偏振分量的差分吸收。微分吸收信号的脉冲长度，脉冲幅度和直流磁场的范围内进行了研究。我们的研究结果表明，这种激光系统是适合于光泵自旋交换自由磁强计。
2018-05-18 physics.ins-det physics.optics
Quantum Noise of Free-Carrier Dispersion in Semiconductor Optical Cavities
本文导出了非线性效应主要由自由载流子色散引起的光学腔的朗之万方程。我们定义了一个广义维格纳函数，计算一个福克-普朗克方程，近似的主方程，并将其转换为一个系统的随机微分方程。这些方程类似于光学克尔腔的维格纳方程，但是由于非相干载流子的激发和衰减过程而具有额外的噪声项。我们使用这些方程来模拟相敏放大器和锁存器，并将结果与克尔模型进行比较。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Amplification of arbitrary frequency chirps of pulsed light on nanosecond timescales
本文提出一种纳秒尺度780 nm频率啁啾脉冲放大系统，结合光纤相位调制器、半导体与锥形放大器及任意波形驱动，实现超过3 GHz/10 ns啁啾速率和1 W以上峰值功率。
2021-10-27 physics.atom-ph physics.optics
Optical Devices based on Limit Cycles and Amplification in Semiconductor Optical Cavities
在强泵浦功率下，半导体光腔通过一个霍普夫分岔，发生自振荡。我们使用半经典朗之万方程模拟该器件，并评估量子涨落对动力学的影响。在阈值以下，腔充当相位不敏感的线性放大器，噪声$\sim 5\times$大于Caves界限。在阈值之上，极限环充当模拟存储器，并且相扩散$\sim 10\times$大于由标准量子极限设置的界限。我们还模拟了这种振荡器的夹带效应，并基于这种效应提出了一种光学伊辛机和经典的CNOT门。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
All-optically induced currents resulting from frequency modulated coherent polarization
我们采用偏振成形的超快光脉冲来产生光电流，只有当光致相干偏振被频率调制时才会产生光电流。这种频率调制是通过（110）取向GaAs量子阱中光空穴激子的失谐激发获得的。所观察到的光电流消失的激子的共振激发和扭转其方向与失谐的符号的变化。此外，对于连续波激励，电流不存在。我们的工作揭示了一类新的光电流的存在，并可视化电流响应张量的复杂性。这有助于更好地理解半导体中的光致微观输运。
2013-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Frequency-modulated comb in a VECSEL
基于锁模激光器的光学频率梳已经彻底改变了许多科学和技术领域，例如精密计量、光学频率合成或电信。近年来，在边发射半导体激光器中观察到一种特殊的频率梳，其中纵向激光模式之间的相位差是固定的但不为零。这导致在时域中具有几乎恒定强度的线性啁啾输出。在这里，通过使用相干拍音光谱，我们表明，这样的梳状政权也可以存在于垂直外腔面发射激光器（VECSEL），证明了激光光谱的特定部分。我们的研究结果不仅可以更好地理解调频梳的物理特性，而且还可以使梳应用具有高的光功率每梳线和灵活的发射波长。
2020-12-18 physics.app-ph physics.optics
Efficient net-gain integrated optical parametric amplifier in the quantum regime
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本研究展示了一种高效集成光学参量放大器，实现23.5 dB相敏增益和10 dB净增益，适用于宽波段通信。
2026-02-05 physics.optics quant-ph
Simultaneous Matching of Phase and Amplitude for Spontaneous Parametric Down-conversion in Semiconductor Waveguides
提出对半导体波导非线性系数进行非均匀调制，实现相位与振幅同时匹配，使光子对生成效率最高提升13个数量级，并探索了通信波段可调谐的紧凑高效孪生光子源。
2025-09-18 physics.optics quant-ph
Binary phase oscillation of two mutually coupled semiconductor lasers
一个两站点的伊辛模型实现作为一个注入锁定的激光网络，由一个主激光器和两个相互耦合的从激光器。我们观察到两个从激光器之间的同相和异相耦合的铁磁和反铁磁序。即使耦合路径被连续调制，它们的相位差也被锁定为0或p。当互耦合超过主激光器的注入锁定时，系统自动选择振荡频率以满足同相或异相耦合条件。
2015-04-02 physics.optics quant-ph
Nonlinear pulse propagation in InAs/InP quantum-dot optical amplifiers: Rabi-oscillations in the presence of non-resonant nonlinearities
研究了超短脉冲在室温量子点（QD）半导体光放大器（SOA）中传输时，相干光-物质相互作用和非共振脉冲传输效应之间的相互作用。当相干拉比振荡不存在时，在透明SOA中传播后的脉冲包络上观察到的签名突出了双光子吸收（TPA）及其伴随的类克尔效应以及线性色散对脉冲复合电场轮廓的修改的贡献。这些效应被纳入我们之前开发的时域有限差分综合模型中，该模型描述了脉冲和QD SOA之间的相互作用。本，广义，模型被用来调查的量子点SOA的增益和吸收制度的相干和非共振现象的综合效果。它证实了在我们研究的QD SOA中，在Kerr效应存在下的线性色散导致脉冲压缩，这抵消了由于TPA导致的脉冲峰值抑制，并且还修改了在增益和吸收条件下相干Rabi振荡在脉冲包络上留下的图案。包括这些影响导致更好地配合实验，并更好地理解各种机制之间的相互作用，以便能够更好地分析未来更复杂的实验中的相干光-物质相互作用引起的短脉冲沿SOA传播。
2014-09-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
SOA-based reservoir computing using up-sampling
本文提出一种基于上采样与调制的SOA储备池计算方法，以半导体光放大器和光电探测器为非线性元件，无需延迟环，并在Mackey-Glass时间序列上实现了400步预测。
2024-07-02 physics.app-ph physics.optics
Strongly Nonlinear Slow Light Polaritons in Subwavelength Modulated Waveguides
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Center for Quantum-Enabled Computing, Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心量子使能计算中心）；Institute of Physics, Lodz University of Technology（罗兹理工大学物理研究所）
研究通过设计低群速和群速色散的介质超晶格结构，实现强光物质相互作用下的慢光，显著增强非线性效应，推动少光子量子领域发展。
2026-03-31 physics.optics quant-ph
Modulation and Switching Architecture Performances for Frequency Up-conversion of Complex-Modulated Data Signals based on a SOA-MZI Photonic Sampling Mixer
采用开关和调制结构，对半导体光放大器-马赫-曾德尔干涉仪（SOA-MZI）光子采样混频器作为上变频器的性能进行了理论和实验分析。一个主动锁模激光器，产生2 ps宽度的脉冲，重复率等于10 GHz，被用作采样源。由1GHz的正弦信号调制的光载波强度被上变频到9 GHz和39 GHz。使用这两种架构的频率转换到9 GHz时，约15 dB的高转换增益（CG）被证明，而使用开关和调制架构转换到39 GHz时，分别高达4 dB和9 dB。在这两种架构的上变频信号的小信号方程的制定和开发，允许量化的CG从封闭形式的表达式。数值计算的CG值与实验结果吻合得很好。验证的方程随后被用来解释两种架构之间的性能差异的CG。此外，QPSK和16-QAM复调制格式调制的信号在不同的波特率从750 MHz上变频到9.25 GHz和39.75 GHz和他们的误差矢量幅度进行评估和比较。满足前向纠错（FEC）限制的最大比特率是使用调制架构实现的。对于QPSK和16-QAM调制，其分别为1 Gbps和512 Mbps。
2022-12-15 eess.SP physics.app-ph physics.optics
