Efficient anchor loss suppression in coupled near-field optomechanical resonators
通过朝向衬底的辐射的弹性耗散是微机械谐振器和纳米机械谐振器中的主要损耗通道。设计这些谐振器与光学腔的耦合进一步使低损耗光机械器件的设计复杂化并受到限制。在这项工作中，我们依赖于机械辐射的相干抵消，以证明材料和表面吸收限制的硅近场光机械谐振器在几十MHz的振荡。我们的耗散抑制计划的有效性进行了研究，在室温和低温。而在室温下，我们可以达到7.61 k的最大品质因数（$fQ$ -$10^{11}$ ~Hz量级的乘积），在22 k下，品质因数增加到37 k，导致$2\times10^{12}$ ~Hz的$fQ$ -乘积。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon hybridization in pyramidal metamaterials: a route towards ultra-broadband absorption
金字塔形超材料是目前发展的超宽带吸收体。它们由交替的金属/电介质层的周期性阵列组成，形成基于截顶正方形的金字塔。长度增加的金属层起到垂直耦合等离子体共振器的作用，并且在较小程度上起到横向耦合等离子体共振器的作用。基于详细的数值模拟，我们证明了等离子体激元杂交这种谐振器有助于实现超宽带吸收。个别谐振器的偶极模式示出是突出的电磁耦合机制。相邻金字塔之间的横向耦合和交替层之间的垂直耦合被证明是用于调谐等离子体激元杂交的关键参数。在优化之后，Au/Ge金字塔的操作带宽（即，吸收高于90%的带宽）在0.2-5.8微米波长范围上延伸，即，从UV可见光到中红外，并且总吸收（在操作带宽上积分）总计为98.0%。验证了该器件的全方向性和偏振无关的高吸收特性。此外，我们还表明，介电层材料（Si与Ge）的选择对于实现超宽带特性并不重要，这为设计和制造提供了多功能性。简要讨论了现实的制造场景。这种等离子体杂交路线可能有助于开发光热设备，热发射器或屏蔽设备，从近红外探测器隐藏物体。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Designing electromagnetic resonators with quasinormal modes
本文综述了准正常模式（QNMs）理论在设计和理解微纳谐振器中的应用，指出QNMs能提供深刻物理见解并提升涉及模式混合与微扰场景的计算效率。
2024-08-24 physics.optics
Photonic ring resonator filters for astronomical OH suppression
环形谐振器提供了一种从波导中过滤特定波长并可选地将过滤的波长引入第二波导的手段。这两个特征对天文仪器都有潜在的用处。在本文中，我们专注于使用它们作为陷波滤波器，以消除从天文光谱大气OH发射线的信号，但我们也简要讨论了它们作为频率梳的波长校准和多普勒行星搜索的下降过滤器。我们从理论和时域有限差分模拟中推导出用于OH抑制的环形谐振器的设计要求。我们发现，小半径（<10微米）的环需要提供足够的自由光谱范围，导致高折射率对比度材料，如Si和Si $_{3}$ N $_{4}$。具有高自耦合系数的临界耦合环应提供必要的Q因子、抑制深度和有效抑制OH的吞吐量。我们报告我们的进展，在制造硅和硅$_{3}$ N $_{4}$环的OH抑制，并给出初步的实验室测试结果。我们的早期器件显示出对多环器件的自由光谱范围和波长分离的良好控制。自耦合系数很高（> 0.9），但需要进一步优化，以实现更高的Q和更深的陷波，当前器件具有$Q \approx 4000$和$\approx 10$ dB抑制。只要能够实现高效的光纤芯片耦合，环形谐振器在天文仪器中使用的总体前景是光明的。
2017-05-25 astro-ph.IM physics.optics
Squeezing Enhancement Through Resonant Interference in Multi-ring Resonators
University of Toronto（多伦多大学）
研究通过多环谐振器中的共振干涉增强压缩光生成，利用双泵退相干方案抑制杂散四波混频并补偿群速度色散。
2026-11-05 physics.optics quant-ph
Hybridization effect in coupled metamaterials
虽然超材料的发明引起了许多研究者的兴趣，并具有许多重要的应用，但其基本设计思想非常简单：由许多小的结构元件组成有效介质，并控制其人工电磁特性。根据有效介质模型，在某种程度上忽略了元之间的耦合相互作用，因此，超材料的有效性能可以被看作是“平均效应”的个别元素的谐振特性。然而，当元件被布置成超材料时，元件之间的耦合相互作用应该总是存在的。有时，特别是当元件非常接近时，这种耦合效应是不可忽略的，并且将对超材料的特性产生实质性影响。近年来，研究表明，超材料中谐振单元之间的相互作用可以导致一些传统非耦合超材料所不存在的新现象和有趣的应用。在本文中，我们将给出这些耦合超材料的最新进展。对于由几个相同的共振器组成的“元分子”，这些单元之间的耦合由于杂化而产生多个离散的共振模式。在包括无限数量的谐振器的“超晶体”的情况下，这些多个离散谐振可以通过强耦合扩展以形成连续频带。这种宽带和可调谐耦合超材料可能有有趣的应用。在未来，许多新型的超材料和纳米光子器件可以从耦合谐振器系统中开发出来。
2011-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Rigorous theory of coupled resonators
School of Physics and Astronomy, Cardiff University（卡迪夫大学物理与天文学院）
本文提出了一种严格理论，用于正确计算任意三维色散耦合谐振器的本征模，揭示了模式混合法和超模形成的正确机制。
2025-06-04 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Quantum Noise Suppression in Non-Hermitian Resonators at Exceptional Point
该研究针对异常点处非厄米谐振器的量子噪声问题，通过Lindblad主方程建模系统动力学并推导Husimi分布特征函数的解析解，揭示了PT对称区内外的噪声影响差异，为非厄米量子系统的噪声调控提供了理论依据。
2025-01-14 physics.optics quant-ph
Mechanical mode imaging of a high-Q hybrid hBN/Si$_3$N$_4$ resonator
我们的图像和表征的2D鼓谐振器的机械模式的hBN悬浮在高应力Si $_3$ N $_4$膜。我们的测量表明hBN谐振器和Si $_3$ N $_4$膜的各种模式之间的杂交。测得的谐振频率和空间分布的模式是一致的有限元模拟的基础上的理想化的几何形状。热运动的光谱显示，根据与较重和较高品质因数的Si $_3$ N $_4$膜的模式的杂化程度，hBN鼓模式的品质因数和运动质量可以移动数量级。这种效应可以被利用来设计混合鼓/膜模式，其将2D材料的低运动质量与Si $_3$ N $_4$膜的高品质因数相结合，用于光学机械或传感应用。
2023-01-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Spectral_Engineering_with_CMOS_compatible_SOI_Photonic_Molecules
基于微波谐振器的光子系统具有由自由光谱范围（FSR）、总品质因数（QT）和谐振器尺寸之间的严格关系给出的基本约束，本质上使得滤波器间距、光子寿命和足迹相互依赖。在这里，我们打破了这种模式，采用CMOS兼容的硅绝缘体（SOI）光子分子的基础上耦合多个环形谐振器。共振波长和它们各自的线宽由准正交光子态的杂化控制。我们证明了光子分子的双重和三重共振与光谱分裂只能实现与单环的数量级更大的足迹。此外，基于谐振器之间的耦合（键合），这些分裂是潜在可控的。最后，混合状态的空间分布允许高达七倍的QT增强。
2013-10-16 physics.optics
Numerical Simulation of the Coupling between Split-Ring Resonators and Antiferromagnetic Magnons
我们报告的太赫兹响应的分裂环谐振器（SRR）的超材料耦合到一个假设的反铁磁材料的磁振子共振的模拟结果。使用时域有限差分（FDTD）技术进行模拟。通过调节磁振子频率，我们发现SRR和磁振子的共振简正模的杂交表现为避免交叉。通过改变超材料和反铁磁体之间的物理分离与电介质间隔，我们评估了两者之间的耦合强度。
2021-09-10 cond-mat.other physics.optics
Focusing Surface-Acoustic-Wave Resonators on Thin-Film Lithium Niobate with Transverse-Mode Suppression
RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Institute for Chemical Research, Kyoto University（京都大学化学研究科）；Center for Spintronics Research Network, Institute for Chemical Research, Kyoto University（京都大学化学研究科自旋电子学研究网络中心）；International Christian University（国际基督教大学）；National Institute of Information and Communication Technology（信息通信研究机构）；Department of Applied Physics, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学工学部应用物理系）；Komaba Institute for Science (KIS), The University of Tokyo（东京大学驹场科学研究所）；Inamori Research Institute for Science (InaRIS), Organization, Kyoto-shi, Kyoto（京都市稻盛科学研究所）
本研究提出了一种基于超薄薄膜锂铌酸锂的单模聚焦表面声波谐振器，通过优化电极结构和声学成形技术，实现了对横向模式的抑制，从而提升混合量子系统的性能。
2026-07-23 physics.optics quant-ph
Suppression of left-handed properties in disordered metamaterials
我们研究了无序对复合左手材料的有效磁响应的影响以及它们的特殊性质，如负折射。我们表明，相对较弱的无序在开口环谐振器可以减少，甚至完全消除复合材料演示左手特性的频域。我们引入了序参量的概念来描述这种效应的新物理。
2004-11-23 physics.optics
Resonance modes in stereometamaterial of square split ring resonators connected by sharing the gap
立体变形天线可以充分利用3D自由度来利用多个开口环谐振器（SRR）之间的耦合和混合，从而实现比其平面对应物更非凡的谐振和特性。在这里，我们提出并数值研究了一种结构的基础上连接SRRs共享其间隙在旋转的方式。结果表明，在通信和近红外波段，笼状SRR（C-SRR）立体超材料存在三种典型的谐振模式。按照能量增加的顺序，这些模式基本上可以归因于磁环偶极子，磁偶极子，以及电偶极子和磁环偶极子的混合。我们发现，后两个是来自相应的个人SRR的二阶模式，而第一个从基本的。由于高阶特征和旋转对称性，最高能量模式在单个C-SRR中保持相对“暗”。然而，它们在C-SRR阵列中都很容易激发，提供多频带滤波功能。
2014-09-25 physics.optics
Exact solution to the steady-state dynamics of a periodically-modulated resonator
我们提供了一个解析解的耦合模方程描述的单色输入驱动的单个调制光学谐振腔的稳态。这个系统的现象定性地理解只有在绝热极限，即低调制速度。然而，无论是在这个制度，我们发现高度非平凡的影响，具体参数的调制。例如，我们示出了完全抑制的传输，甚至与输入和静态谐振器频率之间的零失谐。我们还证明了完整的，无损的频率转换的输入到边带频率的可能性，以及优化传输信号对一个给定的目标时间波形。第一性原理模拟验证了分析结果。
2017-04-10 physics.optics
Femtogram Doubly Clamped Nanomechanical Resonators Embedded in a High-Q Two-Dimensional Photonic Crystal Nanocavity
我们展示了一种新的光学机械设备系统，它允许高效的转换飞秒纳米束谐振器。将质量小至25 fg的双钳位纳米机械谐振器嵌入高精细度二维光子晶体纳米腔中。在室温和环境条件下进行1 GHz左右的基本弯曲模式的光学转换，观察到的位移灵敏度为0.94 fm/Hz^（1/2）。从对称和不对称的双光束设备的测量结果的比较揭示杂交的机械模式的结构对称性被证明是获得高的机械品质因数的关键。我们的新配置开辟了一个新的类别的“NEMS在腔”设备的基础上在纳米级的光机械相互作用的方式。
2012-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nano-Kelvin thermometry and temperature control: beyond the thermal noise limit
我们演示了测温的分辨率为80 $\mathrm{nK} / \sqrt{\mathrm{Hz}}$使用各向同性晶体回音壁模式谐振器的基础上的二向色双模技术。我们同时激发两个模式，其模式频率比非常接近2（$\pm0.3$ ppm）。折射率的波长和温度依赖性意味着这些模式之间的频率差是谐振器温度的超灵敏代理。这种温度感测方法自动抑制了对谐振器的热膨胀和振动引起的变化的敏感性。我们还展示了主动抑制的温度波动的谐振腔通过控制驱动激光的强度。剩余的温度波动被示出为低于由谐振器材料的基本热力学波动设置的限制。
2014-03-29 physics.optics
Symmetry analysis and multipole classification of eigenmodes in electromagnetic resonators for engineering their optical properties
ITMO University（ITMO大学）
通过分析谐振腔的对称性，利用对称群分类本征模并确定其多极内容，从而设计和预测谐振腔的光学性质和散射现象。
2026-01-24 physics.optics
Understanding and suppressing backscatter in optical resonators
已经发现光学腔广泛用于与量子发射器的接口。然而，对背反射和由此产生的损耗的担忧在很大程度上阻止了在高精细度腔中放置诸如透镜或调制器之类的光学器件。在这项工作中，我们证明了一个扭曲的光学腔中的透镜的背反射的百万倍抑制。我们实现这一点，通过定量探索后向散射法布里-珀罗谐振器，分离成三个物理部门的影响：偏振，模式包络和空间模式分布。我们描述了这些部门的影响，并演示了如何尽量减少每个内的背反射。这最终在测量的有效反射率低于十亿分之一的基本模式的水平。此外，我们表明，携带轨道角动量的光束的经验高达$10^{4}$倍的额外的抑制，仅限于其他腔模式的状态密度。将这些想法应用于激光陀螺仪可以强烈抑制锁定，从而提高低转速下的灵敏度。
2022-05-10 physics.atom-ph physics.optics
Coupled magnetic plasmons in metamaterials
磁性超材料由尺寸小于其激发波长的磁性谐振器组成。其独特的电磁特性在早期被有效介质理论所描述。然而，有效介质模型没有考虑磁性元件之间的相互作用;因此，大块超材料的有效特性是许多非耦合谐振器的“平均效应”的结果。近年来，研究表明，磁共振器之间的相互作用可以导致一些新的现象和有趣的应用，不存在于传统的非耦合的超材料。本文综述了超材料中耦合效应引起的磁等离子体激元的研究进展。对于由多个相同的磁谐振器组成的系统，这些单元之间的耦合由于杂化而产生多个离散的谐振模式。在包括无限数量的磁性元件的系统的情况下，这些多个离散谐振可以通过强耦合扩展以形成连续频带。这种宽带和可调磁性超材料可能有有趣的应用。在未来，许多新型的超材料和纳米光子器件可以从耦合谐振器系统中开发出来。
2009-07-29 physics.optics
Hybridization of Kerr Solitons in Coupled Microresonators
Center for Engineering Physics, Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术工程学院物理工程中心）
研究通过耦合微谐振器实现 Kerr 孔洞孤子的相干混合，提出了一种用于实验观测的集成光子设计，揭示了四波混频过程在超模基底下形成的相干结构。
2026-04-23 nlin.PS physics.optics
Optomechanical cooling and self-stabilization of a waveguide coupled to a whispering-gallery-mode resonator
机械自由度的激光冷却是光力学领域最重要的成就之一。在这里，我们报告，第一次尽我们所知，有效的被动光机械冷却的运动耦合到回音壁模式（WGM）谐振器的独立波导。波导是8 mm长的玻璃纤维纳米钉，其具有在Ω/2π = 2.5 kHz处的基本弯曲谐振和1.2 10**5的Q因子。当以接近WGM谐振频率的光频发射250 μW激光时，我们观察到纳米尖峰谐振从室温冷却到1.8K。同时冷却的第一高阶机械模式也被观察到。的nanospike的整体布朗运动的强烈抑制，观察到的平均平方位移减少11.6 dB，表明强烈的光学机械稳定的nanospike和腔模式之间的线性耦合。冷却主要是由光热效应和纳米钉和WGM谐振器之间的光学力的组合引起的。结果是直接相关的WGM谐振器的许多应用，包括原子物理学，光学力学和传感。
2020-09-01 physics.optics
Ultrastrong light-matter coupling in near-field coupled split-ring resonators revealed by photocurrent spectroscopy
Institute of Industrial Science, University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）；Institute for Nano Quantum Information Electronics, University of Tokyo（东京大学纳米量子信息电子学研究所）
通过光电流光谱研究近场耦合分裂环谐振子，揭示了超强光-物质耦合，包括亮共振模、光学暗模和拓扑边缘模的混合，展示了光电流光谱的高灵敏度。
2026-01-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Hybrid (Al)GaAs-LiNbO$_3$ Surface Acoustic Wave Resonator for Cavity Quantum Dot Optomechanics
通过异质集成制造包括（Al）GaAs量子点异质结构和LiNbO $_3$表面声波谐振器的混合器件。对于工作频率$f\approx 300$ MHz，证明了高声学品质因数$Q>4000$。测得的大品质因数-频率乘积$Q\times f>10^{12}$确保了在温度超过$T>50\,\mathrm{K}$时抑制热噪声引起的退相干。观察到单量子点与谐振腔模式的频率和位置依赖的光机耦合。
2020-09-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Controllable optical response and tunable sensing based on self interference in waveguide QED systems
本文研究了在两个分离端口处耦合弯曲波导谐振腔的自干涉效应。驻波和行波谐振器的情况下，这样的干扰效果是相似的，而在系统中的两个独立的谐振器通过波导间接耦合，耦合形式和相关的干扰效果取决于哪种谐振器被选择。由于自干涉效应，可以实现线宽和频移可调的可控光学响应以及光学暗态。此外，我们考虑了一个自干涉光子-磁振子混合模型，并显示了相位相关的类Fano线形，在频率传感中有潜在的应用。光子-磁振子杂化不仅可以提高灵敏度，提供可调的工作区域，而且可以实现磁场强度的光学读出。本文的研究结果对自干涉效应及其潜在的应用提供了更深入的认识。
2020-10-21 physics.optics quant-ph
Coherent coupling of molecular resonators with a micro-cavity mode
强耦合分子-腔系统中电子态的光学杂化揭示了其独特的性质，如激光、室温极化激元凝聚和分子异构化中激发电子景观的改变。在这里，我们表明，分子的电子基态的振动模式也可以相干耦合与微腔模式在室温下，给出低振动热占据因子与分子振动，和集体耦合的一个大的合奏分子沉浸在腔模式体积内。这使得相对于单个振荡器耦合强度的集体拉比交换率的增强成为可能。诱导选定的分子键的振动频率的大位移的可能性应该对化学有直接的影响。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmonic amplification and suppression in nanowaveguide coupled to gain-assisted high-quality plasmon resonances
我们从理论上研究了耦合到高质量等离子体共振的波导中的传输，其中金属损耗被增益过度补偿。在一定增益系数范围内，谐振透射率可以从低于-20dB到高于20 dB变化。对于波导和谐振器之间的适度增加的距离，可以通过增益系数的相当小的变化来诱导高质量放大和抑制之间的可逆过渡。在实际应用中，可以通过灵活地控制抽运率或利用非线性增益来实现增益系数的微小变化。此外，基于增益跃迁敏感度的频率依赖模型，还发现增益跃迁线中心失谐量的不同也会导致共振透射率的大范围变化。这种广泛可控的共振传输是有前途的应用，如良好控制的集总放大的表面等离子体极化激元以及等离子体开关。
2014-04-30 physics.optics
Giant Enhancement of Unconventional Photon Blockade in a Dimer Chain
非常规光子阻塞是指在弱非线性光学谐振腔中，通过不同激发路径的相消干涉抑制多光子态。它已经在一对耦合非线性谐振器和其他少模系统中进行了研究。在这里，我们表明，非常规的光子封锁，可以大大增强耦合谐振器链。具体地，在每个谐振器中实现非常规光子阻断所需的非线性强度随晶格尺寸呈指数抑制。基于弱驱动近似的解析推导，通过波函数蒙特卡罗模拟进行了验证。这些发现表明，定制的耦合谐振器晶格可以成为控制多光子量子态的有力工具。
2021-06-16 physics.optics quant-ph
Controlling electromagnetic scattering with wire metamaterial resonators
辐射的操纵是实现一系列电磁应用所必需的。由于天线和散射体的特性对周围环境非常敏感，因此宏观人工创建的材料是塑造其特性的良好候选者。特别是，超材料能够控制电磁状态的色散和密度，可用于从物体散射。因此，适当设计的电磁环境可以控制波的现象。在这里，散射偶极子的电磁特性，位于内部的线介质（超材料）的数值和实验分析。研究了超材料的几何形状、介质内偶极子的排列以及入射辐射频率对散射现象的影响。结果表明，偶极子的谐振与超材料的法布里-珀罗模式杂交，导致电磁特性的完全重塑。观察到受控散射抑制和超散射的制度。数值分析是在协议与实验，在GHz的频谱范围内进行。报告的方法，散射控制与超材料可以直接映射到光学和红外光谱范围内，采用麦克斯韦方程组的可扩展性。
2016-06-05 physics.optics
Chiral exceptional point and coherent suppression of backscattering in silicon microring with low loss Mie scatterer
本研究利用光刻定义的低损耗Mie散射体，在硅微环中无需后调谐即实现手征奇异点，还通过相干抑制背向散射提升了品质因子，为多种光子学应用提供了新的器件平台。
2023-05-07 physics.app-ph physics.optics
Energy Coupled Mode Theory for an arbitrary number of resonators
最近，人们对超材料单元的元件间和元件内相互作用感兴趣。为了计算这些相互作用的影响，可以是大量的，从头算一般耦合模式方程，在本征值问题的形式，推导出。主方程的解以非耦合模式的形式给出了耦合频率和场。通过这样做，问题的大小被限制在模式的数量，而不是，通常很大，离散的空间和时间域获得的全波求解器。因此，该方法可以被认为是一个数值配方，它决定了一个复杂系统的行为，一旦其简单的成分是已知的。除了定量分析外，耦合模方程还提供了裂环杂化的一个形象的视图。它可以看作是分子轨道理论的电磁模拟。不同配置的本征值问题的解决方案提供了有价值的信息和洞察力的超材料单元格的耦合。例如，它表明，作为相对位置和方向的函数的分裂环的行为可以系统地解释。这是通过挑出每个相关参数的影响，如耦合系数和耦合诱导频移系数。
2014-10-04 cond-mat.other physics.optics
Probing Ring Resonator Sensor Based on Vernier Effect
本文通过级联与并联跑道型及环形谐振器利用游标效应扩展自由光谱范围，在避免增大弯曲损耗的同时提升信道内串扰抑制能力，为高数据速率光学应用提供支持。
2023-05-28 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Observation and control of nonlinear electromagnetic topological edge states
拓扑光子学最近已经成为实现鲁棒光学电路的一种途径，并且期望非线性效应能够使拓扑状态随光强度的可调谐性。在这里，我们实现了实验上的非线性自诱导光谱调谐的电磁拓扑边缘态的耦合非线性谐振器阵列中的泵浦探测实验。在一个弱非线性制度，我们观察到，谐振器的频率表现出频谱偏移，主要集中在边缘模式只影响弱体模。对于强泵浦，我们描述了几种情况下的边缘状态和它们的杂交与体模的转换，并预测参数驱动的拓扑不稳定的制度过渡。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
Suppression of quantum-radiation-pressure noise in an optical spring
微纳米加工技术的最新进展使得光机系统的性能得到了相应的改善，这为量子限制计量学和宏观力学对象中量子行为的研究提供了一条有前途的途径。达到量子状态的一个主要障碍是热激发，对于足够高的机械品质因数Q，可以克服热激发。在这里，我们提出了一种方法，用于增加机械谐振器的有效Q值，通过线性光学机械系统所表现出的光学弹簧效应来加强它，并展示了如何通过传感和反馈控制来避免相关的量子辐射压力噪声。在用当前技术可获得的参数范围中，该方法允许在远低于迄今为止已经实现的频带的频带中实现现实的量子腔光学力学。
2013-12-05 physics.optics quant-ph
