Efficient low-power terahertz generation via on-chip triply-resonant nonlinear frequency mixing
使用在室温和中等功率水平下工作的紧凑型交钥匙源实现高效的太赫兹（THz）产生是必须克服的关键挑战之一，以实现基于THz的真正实际应用。到目前为止，在室温下产生THz的最有效方法-主要依赖于光学整流方案-需要复杂的相位匹配设置和强大的激光器。在这里，我们展示了如何独特的光限制特性的三倍频谐振光子谐振器可以定制，使显着提高转换效率的太赫兹产生通过非线性频率下转换过程。我们预测，这种方法可以用来减少高达三个数量级的泵浦功率所需达到量子限制的转换效率的太赫兹产生的非线性光学材料系统。此外，我们提出了一个现实的设计容易获得的实验，无论是制造和演示的最佳太赫兹转换效率在次W的功率水平。
2009-08-04 physics.optics
Triply-resonant micro-optical parametric oscillators based on Kerr nonlinearity: nonlinear loss, unequal resonance-port couplings, and coupled-cavity implementations
我们开发了一个理论模型的三倍频谐振光学参量振荡器（OPO）的基础上，简并四波混频（FWM），包括物理和自由度相关的微光子（片上）器件的实现，包括非线性损耗，一般的谐振模场结构，和模式选择耦合到外部端口。耦合模理论模型讨论了双光子吸收和自由载流子吸收对参量增益和振荡阈值的影响，并最终讨论了OPO的优化设计。该模型超越了一个典型的自由空间腔配置，通过将一个完整的模式分析，承认与非均匀的场分布，相关的光子微腔系统的芯片上的分布模式。这导致非线性品质因数（NFOM）的概念推广到系数向量。此外，通过考虑无约束的信号，泵和空闲的谐振耦合强度的激励端口，通常不提供简单的腔体几何形状，我们表明，效率最大化的设计将有不平等的外部Q的三个谐振。我们到达OPO振荡阈值，包括非线性吸收和自由载流子寿命的广义公式，并提供了一个规范化的解决方案，在存在非线性损耗的耦合的最佳选择方面的设计问题。基于这些结果，我们提出了一个家庭的耦合腔系统，以实现最佳的四波混频，其中谐振波长的控制可以从优化非线性转换效率分离，而且泵浦，信号和空闲耦合到总线波导可以独立控制，使用干涉腔超模耦合为例。使用广义NFOM，我们解决了单腔和多腔的几何形状，以及驻波和行波激发的效率。
2014-02-15 physics.optics
Triply-Resonant Sum Frequency Conversion with Gallium Phosphide Ring Resonators
我们展示了准相位匹配，三倍频谐振和频率转换在10.6微米直径的集成磷化镓环形谐振器。在饱和泵浦功率下，从1536 nm和1117 nm波长到647 nm波长的小信号光波导功率转换效率为8%/mW，绝对功率转换效率为6.3%。对于互补差频产生过程，单光子转换效率为7.2%/mW，从可见光到电信预计与优化耦合的谐振器。从可见光到电信的有效转换将促进来自固态发射器（如金刚石NV中心）的自旋纠缠光子的长距离传输，从而实现量子网络的长距离纠缠。
2022-08-16 physics.app-ph physics.optics
Integrated Triply Resonant Electro-Optic Frequency Comb in Lithium Tantalate
本文提出薄膜钽酸锂PIC与MMIC协同设计的三重谐振EO频率梳，实现超450 nm跨度、2000余谱线、16倍降功耗及紧凑芯片集成。
2024-09-06 physics.optics
Cryogenic microwave-to-optical conversion using a triply-resonant lithium niobate on sapphire transducer
量子网络可能会对我们未来的计算和通信方式产生深远的影响。为了将超导量子处理器在更远的距离上连接在一起，我们需要能够在微波和光域之间产生高保真纠缠的换能器。我们提出了一个集成的电光换能器，它结合了低损耗的锂钛酸盐光子与超导微波谐振器的蓝宝石衬底上。我们的三倍频谐振器件在稀释制冷机中工作，并将微波光子转换为光子，片上效率为$6.6\times 10^{-6}$，转换带宽为20 MHz。我们讨论了在这种设备的设计权衡，包括管理声学损失的策略，并概述了未来提高转换效率的方法。
2020-05-02 physics.optics quant-ph
Geometry-Invariant Resonant Cavities
谐振腔是科学和技术各个学科的基本组成部分之一，从抽象的理论建模到日常生活设备都有许多应用。传统腔的本征频率是其几何形状的函数，因此，选择谐振腔的尺寸和形状以便在特定频率下操作。在这里，我们从理论上证明了几何不变谐振腔的存在，即，本征频率相对于几何变形不变的谐振器。这种效应是通过利用零折射率超材料的不寻常特性来获得的，该超材料能够使时间和空间场变化解耦。这类新的谐振器可能会激发替代的设计概念，它可能会导致第一代可变形谐振设备。
2015-10-23 physics.optics
Triply-resonant coupled-cavity electro-optic modulators for on-chip RF photonic systems
我们提出了一种三倍频谐振电光调制器架构，它使用同时谐振增强的RF驱动信号，光泵，和所产生的光边带的调制效率最大化。光泵和边带的光学增强是使用两个耦合的光学谐振器的谐振超模来实现的，并且RF增强是使用可以使用CMOS技术实现的由光学谐振器的电容和电感器形成的LC电路来实现的。在所提出的配置中，光子寿命确定RF响应的带宽，但不是其中心频率，其由两个谐振器之间的耦合强度设置，并且不受传统单模谐振调制器固有的光子寿命约束。这使得能够在高RF载波频率下进行有效操作，而不会降低通常与光子寿命极限相关联的效率。提出了两种调制器的光学配置：在两个超模中具有相等Q因子的“基本”配置，最适合于窄带RF信号，以及具有独立定制的两个超模的Q因子的“一般化”配置，这使得可以在不牺牲光泵浦的谐振增强的情况下加宽RF带宽，并且支付与这样做相关联的调制效率的惩罚。另外，通过LC谐振匹配从RF信号增强预期调制效率的显著增益。这导致调制器紧凑、高效并且能够在高RF载波频率下调制。所提出的调制器架构优化了器件与三个信号中的每一个以及它们之间的相互作用，可以应用于任何调制器腔体设计或调制机制，并有望实现复杂的RF光子芯片系统。
2019-01-01 physics.app-ph physics.optics
High-precision spectral tuning of micro and nanophotonic cavities by resonantly enhanced photoelectrochemical etching
我们提出了一种简单的方法来调整光学微腔和纳米腔的谐振波长与皮米精度，对应于一个有效的亚原子单层控制腔的尺寸。这是通过共振光电化学蚀刻，与现场监测的光谱。我们采用这种技术，以永久的方式，克服了目前的纳米纤维技术所造成的尺寸变化，光谱对准的合奏谐振腔。在包含几个谐振器的器件中，每个谐振器被单独寻址和调谐，而没有光学品质因数劣化。该技术是通用的，并开辟了多种应用的道路，如直接制造相同的耦合谐振器的网络，或基于芯片的腔调谐到外部参考。
2015-11-19 physics.optics
Nonlinear frequency response of the multi-resonant ring cavities
本文提出了一种便于实际应用的描述多谐振非线性环形腔（RC）对强单色波作用的非线性频率响应的新理论方法。该方法将RC频率响应的多值性和波导的色散关系紧密联系起来，而波导是腔的制造材料。处理了非线性RC中多稳定区的产生。导出并讨论了克尔非线性光学环形腔双稳区和三稳区的阈值和动态范围。
2020-08-03 physics.optics
Free-space Excitation of Resonant Cavities formed from Cloaking Metamaterial
我们提出了一类新的谐振电磁结构，并研究其响应自由空间照明。该结构包括部分圆柱形外壳，具有由Pendry等人提出的隐身材料特性。这些超材料外壳具有允许入射辐射传播到内部谐振腔中的孔径。我们使用全波时间谐波分析研究腔内的场分布，并表明，通过自由空间照明可以有效地激发回音壁模式（WGMs）的模拟。
2008-10-28 physics.optics
Cylindrical vector resonant modes achieved in planar photonic crystal cavities with enlarged air-holes
我们揭示了三角晶格平面光子晶体在第一光子带的顶部带边支持具有径向和方位对称电场分布的布洛赫模。通过简单地扩大平面光子晶体的中心空气孔，可以得到两个由相应的布洛赫模分叉的圆柱矢量谐振模，它们具有约3,000的高品质因数和小的模体积。两个谐振模的远场辐射呈现出高质量的圆柱形矢量光束轮廓。通过改变中心缺陷周围的六个最近相邻的空气孔，可以优化谐振模式。谐振模近场和远场的柱对称特性为研究平面光子晶体腔中光与物质的相互作用和器件的发展提供了新的视角。
2017-09-11 physics.optics
Scattering matrix approach to the resonant states and Q-values of microdisk lasing cavities
本文发展了一种散射矩阵方法，用于数值计算任意形状和折射率任意变化的非理想光盘腔的谐振态和Q值。所开发的方法已被应用于研究表面粗糙度和折射率的不均匀性对激光应用的微盘腔的Q值的影响。我们证明，即使是小的表面粗糙度可以导致许多数量级的高Q腔模式的急剧退化。结合Poincare截面曲面和Husimi分布的检验，从波在弯曲介质界面上的反射角度对数值模拟结果进行了分析和解释。
2003-07-03 physics.optics
Design of plasmonic photonic crystal resonant cavities for polarization sensitive infrared photodetectors
我们设计了一种偏振敏感谐振腔用于中红外光电探测器，利用一个光子晶体腔和一个单一或双金属等离子体波导，以实现增强的探测器效率，由于优越的光学限制在有源区。由于谐振腔具有高频率和偏振敏感性，这种谐振腔结构可用于基于芯片的红外光谱仪和相机，可以高精度地区分不同的材料和温度。
2009-10-15 physics.optics
Enhanced Directional Quantum Emission by Tunable Topological Doubly-Resonant Cavities
如何利用拓扑微腔来控制量子发射是光学界正在研究的课题之一。本文研究了双共振拓扑Tamm微腔中量子发射体的发射，根据实际应用的需要，这种微腔可以同时实现两个任意波长的双共振.为了实现这种腔中量子发射的增强，我们利用了可调谐双谐振模式，其中一个谐振模式对应于泵浦激光波长，另一个位于量子发射器的发射波长。理论和实验结果表明，量子发射体的泵浦激发和发射效率都得到了极大的提高。其主要物理机制可用双谐振腔时间耦合模理论来解释。此外，我们观察到更快的发射速率和更高的效率的单向量子发射，这在光学检测，传感，滤波和发光器件中有很好的应用前景。
2021-08-04 physics.optics
An Optimization Method of Asymmetric Resonant Cavities for Unidirectional Emission
本文研究了一种非对称谐振腔（ARC）半四极半圆形状腔的射线模拟的重复性和精度，证实了方向性对形状误差的鲁棒性。在此基础上，我们提出了一种爬山算法，以优化的ARC单向发射。对不同的方向性评价函数进行了试验，建议对高度准直、单向的离子发射采用一定角度内的能量函数。利用这种方法，我们优化了ARC，在发散角为40 °时，远场辐射能量约占总辐射能量的0.46。这种优化方法是非常强大的ARC的形状工程，并可以应用于未来的研究与特定的发射性能的ARC。
2013-06-13 physics.optics
Enhanced stability from co-resonant cavities in a monolithic array
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Universities Space Research Association（大学空间研究协会）；Space Dynamics Laboratory（空间动力学实验室）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
研究通过激光微刻在单片石英基底上制备微法布里-珀罗腔阵列，实现高 finesse 稳定性，并展示其在芯片尺度腔量子电动力学网络和精密激光稳定中的应用。
2026-04-29 physics.optics
Resonant modes in triangular dielectric cavities
讨论了具有正三角形截面的高介电常数介质棱镜的谐振光学模式。标量亥姆霍兹方程的Dirichlet边界条件，适当的传导边界的本征模解，适用于此目的。分析了这些模式中存在的特定平面波分量的全内反射行为和隐含的模式限制时，导电边界被替换为尖锐的介电失配。还讨论了通过调整纵向波矢量$k_z$来改善TIR约束。对于二维电磁解（$k_z=0$），TE偏振导致比TM偏振更长的寿命，假设在拐角处的倏逝边界波的逃逸是主要的衰减过程。
2004-08-31 physics.optics
Chi2 and chi3 harmonic generation at a critical power in inhomogeneous doubly resonant cavities
我们推导出100%的频率转换在任何双共振非线性腔，通过chi 2和chi 3非线性的二次和三次谐波产生的一般条件。我们发现，转换效率是优化的某一临界功率取决于腔参数，并假设合理的参数，我们预测100%的转换使用毫瓦或更少的功率。这些结果来自半解析耦合模理论框架，该框架是从以前的工作推广到包括chi2和chi3介质以及非均匀（全矢量）腔，在高效率极限下分析，其中下转换过程导致在临界功率下的最大效率，并通过非线性麦克斯韦方程组的直接时域有限差分（FDTD）模拟验证。根据线性腔本征模导出了非线性耦合系数的显式表达式，可用于设计和计算任意几何形状的腔。
2007-05-24 physics.optics
Nonlinear harmonic generation and devices in doubly-resonant Kerr cavities
本文描述了一个在$ω$和$3ω$两个谐振腔中，通过克尔（$\chithree$）非线性产生三次谐波（$ω\to3ω$）的非线性动力学理论分析。这样的双谐振腔将有效谐波产生所需的功率大大降低了$\sim V/Q^2$的因子，其中$V$是模态体积，$Q$是寿命，并且在临界输入功率下甚至可以表现出100%的谐波转换效率。然而，我们发现，它也表现出丰富的各种非线性动力学，如多稳态解和长周期的极限环。我们描述了如何补偿自/交叉相位调制（否则移动谐振腔频率），以及如何激发不同的稳定的解决方案（特别是高效率的解决方案）通过特殊调制的输入脉冲。
2008-08-22 physics.optics
Boundary integral equation method for resonances in gradient index cavities designed by conformal transformation optics
对于由保角变换光学设计的二维梯度折射率腔，我们提出了一种边界积分方程方法，利用一个与物理空间完全等价的虚拟空间来计算谐振模函数。利用虚拟空间中均匀折射率腔内部区域的格林函数，可以得到谐振模函数及其在物理空间中的远场分布。作为验证，计算了Limaçon型变换腔的谐振模，并与有限元法得到的相同模式的模式图和远场强度分布进行了比较。
2019-09-25 physics.optics
High-efficiency triple-resonant inelastic light scattering in planar optomagnonic cavities
光磁谐振腔是近年来出现的一种新型谐振腔，可用于实现相干微波-光转换、量子存储器和器件以及下一代量子网络。设计这种腔的关键挑战是实现高效率，例如，可以用于超导量子位的有效光学接口，以及最终设计的实用性，其理想地应该是平面的并且适合于芯片上集成。在这里，一个新的时间Floquet散射矩阵的方法的基础上，我们报告的平面，多层光磁腔的设计和优化，将Ce：YIG薄膜，磁化面内，在三共振非弹性光散射制度。在实际条件下，这种架构允许约5%的转换效率，这比替代设计高出几个数量级。我们的研究结果提出了一个可行的方式来实现微波光子和光子之间的实际信息相互转换，介导的磁振子，与效率本质上大于那些在光学力学和替代相关技术，以及一个平台的基础研究的经典和量子动力学的磁性固体，和未来的量子设备的实现。
2019-05-17 physics.optics
Hidden Sector Photon Coupling of Resonant Cavities
许多超越标准模型的理论引入了光准光子，这是一种假设的自旋为1的场，它与光子在动力学上混合。传统上，微波腔实验通过将功率从有源驱动腔传输到无源接收腔来寻找准光子，其中两个腔由光子无法穿透的屏障隔开。我们扩展这种测量技术，占腔之间的双向耦合，并表明，准光子场的存在下，可以改变耦合腔对的谐振频率。我们提出了一个实验，利用这种效果，并使用测量腔谐振频率来约束的准光子光子-光子混合参数，chi。我们表明，这样的实验可以提高灵敏度，以chi比现有的实验的准光子质量小于谐振腔的谐振频率，并消除一些最常见的系统谐振腔实验。
2013-04-25 hep-ph physics.optics
Enhanced nonlinear frequency conversion and Purcell enhancement at exceptional points
我们推导出量化的解析公式从亚波长发射器嵌入三重共振非线性$χ^{(2)}$腔支持例外点（EP）的暗模和漏模。我们表明，在这样一个系统中的上转换辐射率可以大大提高-高达两个数量级-相比，典型的Purcell因子实现在非退化腔，单色和宽带发射器。我们通过研究反向设计的2D光子晶体板来提供概念验证演示，该光子晶体板支持在发射频率下由狄拉克锥形成的EP和在二次谐波频率下的相位匹配的漏模共振。
2017-06-03 physics.optics
Optimization of conformal whispering gallery modes in limaçon-shaped transformation cavities
在用保角变换光学设计的Limaçon型梯度折射率介质腔中，跟踪了谐振模的Q因子和发射方向性在系统参数空间中的变化。对于这些腔，它们的边界形状和折射率分布确定在每种情况下，由一个选定的保角映射，这是作为一个坐标变换。通过数值计算发现，一般高Q谐振模的双向性因子与其Q因子并不成正比。对于全内反射支持的各向异性回音壁模式，获得了强双向性和高Q因子共存的最佳系统参数。
2019-01-10 physics.optics
Gallium nitride L3 photonic crystal cavities with an average quality factor of 16,900 in the near infrared
在GAN自支撑光子晶体平板中制备了光子晶体点缺陷腔。腔体基于流行的L3设计，该设计使用基于遗传算法的自动化过程进行优化，以最大化品质因数。几个单独的腔复制品的光学表征导致在谐振波长λ $\sim 1.3$ μm处的平均无载品质因数Q = 16，900，最大测量Q值为22，500。品质因数和谐振波长的统计数据都很好地解释了第一性原理模拟，包括制造无序和背景光吸收。
2014-11-24 physics.optics
All-Optical Doubly Resonant Cavities for ReLU Function in Nanophotonic Deep Learning
Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）
本文提出利用紧凑双共振腔实现全光ReLU激活函数，通过非线性过程在光子结构中同时共振基频和二次谐波频段，实现低能耗高效率的光神经网络。
2025-04-28 physics.optics
Observation of resonant doublet and variable finesse in a tabletop meter-scale linear three-mirror cavity
Université Paris–Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab（巴黎-萨克雷大学，法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织，IJCLab）
通过实验实现米级线性三镜腔，观测到共振峰分裂和可变精细度，验证了其在下一代引力波探测器中的应用潜力。
2026-05-29 physics.optics
Resonantly Trapped Bound State in the Continuum Laser
腔在从量子力学到电磁学的波动现象中起着基本的作用，并决定了激光的时空物理。一般来说，它们是通过关闭所有波浪可以逃逸的“门”来建造的。我们报告，在室温下，在连续激光器的束缚态，利用光模式驻留在辐射连续，但仍然可能拥有任意高的品质因数。这些违反直觉的空腔是基于共振捕获的破坏性干扰的兼容模式。我们的实验演示打开了令人兴奋的途径与有趣的拓扑特性的相干光源的光学捕获，生物成像和量子通信。
2015-08-21 physics.optics
Resonant states reveal strong light-matter coupling in nanophotonic cavities
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of Graz（格拉茨大学）；NAWI Graz（NAWI 格拉茨）；Riga Technical University（里加技术大学）
通过复频率平面追踪共振态轨迹，提出基于共振态框架明确区分弱耦合与强耦合，并推导有效哈密顿量揭示耦合率与频率偏移。
2026-06-18 physics.optics
Omni-resonant optical micro-cavity
光学腔是光子学的基石。它们在激光器、滤光器、光梳和时钟以及量子物理学中都是不可或缺的，并使引力波的探测成为可能。腔仅在离散的谐振频率下传输光，这些谐振频率在微结构中被很好地分离。尽管人们试图建造“白光腔”，但与腔发生光学相互作用所产生的好处-如共振场的建立-仍然局限于窄线宽。在这里，我们展示了通过平面法布里-珀罗微腔通过角度复用相位匹配，利用生物启发光栅配置的消色差光传输。通过将每个波长与适当的入射角相关联，连续谱共振并且使微腔透明。单阶0.7 nm宽的谐振的轨迹在谱角空间中去倾斜，成为跨越多个腔自由谱范围的60 nm宽的消色差谐振。这种方法切断了共振带宽和腔光子寿命之间的联系，从而有希望在宽带宽的线性和非线性光学效应的共振增强的MEMS器件。
2016-12-13 physics.optics
Spectral tuning of multimode three-dimensional photonic crystal cavities for enhanced anti-Stokes Raman scattering
三维（3D）光子晶体（PhCs）中的多模中空微腔被设计用于实现增强的相干反斯托克斯拉曼散射，这要求腔具有三个具有相等间隔的谐振频率的高品质因子（Q）模。3D光子晶体中的空腔比2D平板在设计和调谐方面具有更大的灵活性，因为降低Q值的辐射损耗可以通过3D光子带隙来抑制。我们首先根据微扰理论通过改变腔的材料和几何形状来同时调谐所有的模式频率。多个模式之间的光谱间距根据其模式轮廓的对称性、体积和场分布来调整。通过求解频域中的麦克斯韦方程组，计算了谐振模式的频率和场分布。
2010-07-07 physics.optics
Directional emission from asymmetric resonant cavities
非对称谐振腔（ARC）具有高度非圆形，但凸的横截面理论上预测有高Q值的回音壁模式非常各向异性的发射。我们开发了一个射线动力学模型的发射模式和目前的数值和实验证实的理论。
1998-06-16 chao-dyn nlin.CD physics.class-ph
Tuning of resonant doublets in coupled optical cavities
针对强耦合光学腔共振双峰传统读出方法的挑战，提出一种新技术，能同时实现频率稳定与双峰频率分裂的精细调谐，为引力波探测和量子腔光力学等领域提供有效控制方案。
2023-08-03 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Triple-resonant Brillouin light scattering in magneto-optical cavities
磁光回音壁模式谐振器调谐到三重共振点，证明了增强的布里渊光散射的光子与磁振子。当输入和输出光学模式都与回音壁谐振器的光学模式谐振时，发生这种情况，其中分离由铁磁谐振（FMR）频率给出。特定光学模式的识别和激发使我们能够清楚地了解模式匹配条件。由于波矢匹配的选择规则导致固有的单边带激励。在相干光-微波转换中，对单边带的强抑制是实现一对一频率映射的关键。
2016-09-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Chaotic light: a theory of asymmetric resonant cavities
球形和圆柱形介质腔支持高Q回音壁模式，由于被捕获的光的全内反射。当这样一个腔是顺利变形的光线动力学的这些模式变得混乱的方式所确定的KAM理论的经典哈密顿动力学。由KAM理论预测的射线动力学的普遍性质允许这样的非对称谐振腔（ARC）的回音壁模式的一般理解。该理论与描述射线运动的非线性映射的模拟相结合，为大变形（大于半径的1%）的这些回音壁模式的Q破坏的射线光学模型提供了基础。该模型预测了一个尖锐的发病作为一个函数的变形显着的Q破坏这些模式和高度定向发射高于此阈值。典型回音壁模式的波动方程的解证实了由射线光学模型预测的定性行为，即使当腔仅为谐振波长的几倍时。该模型首次解释了高度变形激光液滴的激光强度分布。
2002-03-21 physics.class-ph physics.optics
Localized surface plasmons selectively coupled to resonant light in tubular microcavities
垂直金纳米间隙上创建的微腔和表面等离子体激元定位在纳米间隙的微腔支持的共振光之间的耦合进行了探索。光学轴向模式和局部表面等离子体激元的选择性耦合关键取决于金纳米间隙在微腔上的精确位置，这可以通过将特别设计的薄介质膜卷起成三维微管环形谐振器来方便地实现。基于微扰理论，用修正的准势模型解释了耦合现象。我们的工作揭示了耦合的表面等离子体共振局域在纳米尺度上的光共振限制在微管腔在微观尺度上，这意味着一个很有前途的策略，调查光-物质相互作用。
2016-04-06 physics.optics
Polaritonic spectra of optical Mie voids
针对极化激元研究对高性能光学腔的需求，该工作理论研究了Mie球形空腔的谐振特性与极化激元光谱，推导其$Q$因子解析表达式，明确强弱光-物质耦合的参数范围，为新型极化激元系统设计提供支撑。
2025-10-06 physics.optics
Cavity optomechanics with a suspended resonant mirror
Aarhus University（奥胡斯大学）
该研究构建含悬挂氮化硅膜谐振镜的平面腔，通过分析与模拟探究色散光力学，实验发现光学弹簧幅度远超模型预测，推测源于光热效应并提出现象学模型。
2026-08-04 physics.optics
Doubly resonant second-harmonic generation of a vortex beam from a bound state in the continuum
实现高品质因数的双谐振腔可以大大增强非线性材料中的二次谐波产生。然而，在光子晶体（PhC）腔中实现这种双共振条件是一个长期的挑战，因为在两个频率附近的光子带隙的工程困难。在这里，通过实现连续（BIC）中的二次谐波束缚态，并限制它与异质结构的设计，我们显示了第一个双谐振PhC板腔与$2.4\times10^{-2}$ W $^{-1}$转换效率在连续波激发下。我们还报告了高度垂直方向集中的远场发射模式与径向偏振在二次谐波频率的确认。这些结果代表了以前的理论预测和一个基石的成就，不仅为非线性频率转换，但也为涡旋光束的产生和未来的非经典辐射源的坚实的验证。
2020-05-20 physics.optics
Double layered transformation cavities: Crossover between local and global transformations
研究了由内外层边界组成的双层变换腔中的谐振模，其中模的强度主要位于内层。这是变换腔和变换光学器件的完全变换空间中的腔之间的中间设计。我们证明了这两种极端情况之间的交叉作为腔的外层的变化，也探讨了在腔中的谐振模式的属性。而近场模式的谐振模式不改变，作为外层变得更大，Q-因子接近那些在转换光学的整个转换空间的腔，和远场模式被修改。
2021-12-16 physics.class-ph physics.optics
Surface state photonic bandgap cavities
提出并分析了一种基于有限光子晶体表面态的高Q谐振腔。我们证明，这样的腔可以有一个Q因子与传统的光子带隙缺陷模腔之一。同时，表面模腔的显著特征是它直接位于光子晶体的表面。这可能会为新型光子器件的设计和光子电路的集成开辟新的可能性。
2005-07-01 physics.optics
Omni-resonant imaging across the visible
本文通过引入角色散激发可见光宽带消色差共振，突破了法布里-珀罗腔线宽与精细度的权衡，实现了100纳米带宽的宽带彩色成像，为空间结构化场的宽带共振增强应用奠定基础。
2023-09-16 physics.optics
Electromechanical wavelength tuning of double-membrane photonic crystal cavities
提出了一种将光子晶体腔的谐振波长调谐到1.55 μ m附近的方法。通过机电控制两个平行InGaAsP膜之间的分离来实现PCC模式的大调谐。讨论了避免膜间粘连的制备方法。观察到对称/反对称模式的可逆红/蓝位移，这为机电调谐提供了明确的证据，并且在< 6 V的外加偏压下获得了10 nm的最大位移。
2011-04-06 physics.optics
Doubly resonant photonic crystal cavities for efficient second-harmonic generation in III-V semiconductors
二阶非线性效应，如二次谐波产生，可以强烈增强纳米制造的光子材料时，基频和谐波频率的空间和时间限制。在传统的半导体化合物中实际设计小体积和双谐振纳米谐振器是具有挑战性的，由于其固有的折射率色散。在这项工作中，我们回顾了最近开发的策略，设计双谐振纳米腔低模式体积和大的品质因数的局部缺陷的光子晶体结构。我们建立在这种方法的基础上，通过应用进化优化算法与麦克斯韦方程组求解器，表明所提出的设计配方可以应用于任何材料平台。我们明确地计算了二次谐波产生效率的双谐振光子晶体腔设计在典型的III-V族半导体材料，如GAN和AlGaAs，在电信波长的基波为目标，并充分考虑了各自的非线性极化率的张量性质。这些结果可能会刺激在领先的半导体材料平台中实现小尺寸光子纳米结构，以实现前所未有的非线性效率。
2021-05-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anti-Stokes Photoluminescence in Monolayer WSe$_2$ Activated by Plasmonic Cavities through Resonant Excitation of Dark Excitons
本文研究通过等离激元纳米腔共振激发暗激子，在单层WSe$_2$中激活反斯托克斯光致发光，实现近100倍的上转换发光强度增强，为光学冷却和激子辐射工程提供了新途径。
2023-03-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Generation of vector beams in planar photonic crystal cavities with multiple missing-hole defects
提出了一种在含有多个缺孔缺陷的平面光子晶体腔中产生矢量光束的新方法。通过对谐振腔中谐振模的模拟，我们观察到每个缺陷中的光场具有不同的相位和偏振态分布，这就保证了缺陷散射光合成矢量光束的可能性。通过索末菲衍射理论计算的腔模的远场辐射图案呈现具有中空强度分布和偏振奇异性的矢量光束。此外，通过改变缺陷周围的空气孔，可以提高矢量光束从腔中的提取效率。这种基于平面光子晶体腔的矢量光束发生器可以为矢量光束在其传播和与物质的相互作用中的片上控制提供有用的见解。
2014-04-13 physics.optics
Selective active resonance tuning for multi-mode nonlinear photonic cavities
本文提出一种利用辅助谐振器调谐多模非线性腔的选择性主动共振调谐方案，仿真模型，发现过耦合可同时提升频率转换效率与调谐带宽，并在电信频段实现136 GHz带宽，为量子网络中低损耗转换与不可区分光子生成提供可能。
2023-11-27 physics.optics
Single-photon interaction between two quantum dots located in different cavities of a weakly coupled double microdisk structure
我们报告了两个单量子点（QD）在一个单独的InP/GaInP基微盘腔通过共振回音壁模式的辐射相互作用。研究基于从头算耦合圆盘模式。我们应用光学光谱学，包括一个$4f$设置，以及模式选择性的真实空间成像和光致发光映射来辨别单个量子点耦合到一个谐振的微盘模式。激发的双腔结构的一个磁盘和检测photoluminescene从其他产量的单光子发射的量子点激发的非相干能量转移从一个磁盘到另一个通过在弱耦合制度的模式的证据。最后，我们提出了一个量子点在一个磁盘中发射的光子，通过共振模式转移到其他磁盘，随后由另一个量子点共振散射的证据。
2017-06-16 physics.optics quant-ph
Fabry-Pérot open resonant cavities for measuring the dielectric parameters of mm-wave optical materials
本研究针对毫米波宇宙学实验对低温下光学材料特性精确表征的需求，采用兼容4K低温恒温器的半球形Fabry-Pérot开放式谐振腔，可在室温和低温下测量低损耗材料的介电与散射损耗，还介绍了相关准光腔的应用及提高腔精细度的研究。
2024-11-01 astro-ph.IM physics.optics
Inhibited spontaneous emission of quantum dots weakly coupled to off resonant silver nanoplatelets and silver nanowires
任何光发射器的自发发射（SE）速率直接与光子的局部可用模式成比例。通过改变光发射器的介电环境，可以修改发射速率。通常，具有与光发射频率共振的模式的腔用于放大光发射速率。费米黄金法则预言，如果腔模与发射频率非共振，则SE率被抑制。在这项研究中，我们证明了胶体合金量子点的SE通过将它们耦合到化学合成的银纳米线和银纳米片系统来抑制。银纳米片和银纳米线等离子体共振模式在电磁波谱的紫外和红外区域中。量子点在可见光区发光。这种非共振弱耦合的发射器和腔体的发射速率抑制的结果，并量化的时间分辨光致发光（TRPL）测量。TRPL衰减曲线表明，通过将自组装量子点单层分别与单个银纳米片和单个银纳米线耦合，可以抑制发射速率。
2023-02-16 physics.optics
Efficient operator method for modelling mode mixing in misaligned optical cavities
本研究针对法布里-珀罗光学腔谐振模特性受镜面对准与形状影响的问题，扩展了模式混合方法以适配任意镜面形状，可快速计算横向失准腔的模式并分析其几何特性，拓展了相关研究能力。
2023-06-16 physics.optics quant-ph
Efficient continuous-wave nonlinear frequency conversion in high-Q Gallium Nitride photonic crystal cavities on Silicon
本文报道了在连续波共振激发下，在硅衬底上的氮化镓平板光子晶体（PhC）谐振腔中，通过二次谐波（SHG）和三次谐波（THG）实现电信频段的非线性频率转换。优化的二维光子晶体腔增强远场耦合的特点是高达4.4 $\times10^{4}$的品质因数，接近计算的理论值。光限制的强增强使得能够实现有效的SHG，实现2.4 $\times10^{-3}$ $W^{-1}$的归一化转换效率，以及同时的THG。已检测到高达0.74 nW的二次谐波发射功率没有饱和。本文的结果验证了氮化镓用于集成非线性光学处理的适用性。
2016-09-26 physics.optics
Synchrotron radiation of dissipative solitons in optical fiber cavities
本文用解析法和数值方法研究了孤立子振荡结构色散波的新的共振发射。导出了辐射的共振条件，并证明了预测的共振与数值模拟中观察到的谱线完全匹配。讨论了辐射的复杂反冲效应对孤子动力学的影响。
2015-03-22 nlin.PS physics.optics
The multi-resonant Lugiato-Lefever model
介绍了一种描述克尔光学腔多重共振的新模型。它与Ikeda映射在定量上完全一致，并预言了诸如超腔孤子和多个非线性态共存等复杂现象。
2017-06-01 nlin.PS physics.optics
