半导体光放大器中的动态饱和：精确模型、载流子密度的作用和慢光

高次谐波产生中的雪崩效应和增益饱和

Avalanche effect and gain saturation in high harmonic generation

在电磁波谱的所有范围内的光放大器表现出两个基本特性：i）在介质中传播期间的输入信号乘以受激发射的雪崩效应以产生指数增长，以及ii）放大在增加输入信号时饱和。我们证明了在高次谐波产生框架下的强场论完全支持极紫外阿秒脉冲序列放大中雪崩效应和饱和效应的出现。我们确认，只有当种子脉冲与放大器中的驱动强场完全同步时，才会发生放大。我们进行了实验研究和随后的模型计算的He气体驱动的强激光脉冲，这是种子与阿秒脉冲训练在110 eV的分离Ne气体射流中产生的。计算结果与实验结果的比较表明，抽运氦气体介质对极紫外脉冲训练有放大作用。

布里渊放大阈值分析方法

Analytical approach of Brillouin Amplification over threshold

我们报告一个准确的封闭形式的分析模型的增益的布里渊光纤放大器，占材料损耗的耗尽泵浦制度。通过数值和实验验证，我们确定了其相关参数和泵制度的操作模型限制。因此，我们的研究结果使准确的性能预测布里渊光纤放大器工作在弱泵浦，高增益，饱和制度一样。

SOA中多波长传输的高效精确建模：广义耦合模方法

Efficient and accurate modeling of multi-wavelength propagation in SOAs: a generalized coupled-mode approach

基于耦合模方程，提出了半导体光放大器（SOA）中多波长混频的模型。该模型适用于各种SOA结构，考虑了饱和引起的载流子密度的纵向依赖性，可容纳材料增益和载流子复合率对载流子密度局部值的任意函数依赖性，计算效率比基于时空方程的标准全模型高出几个数量级.我们将耦合模方程模型应用于最近展示的基于集成SOA的相敏放大器，并证明其结果与实验数据一致。所提出的模型的准确性是通过与通过整合的时空方程得到的结果进行细致的比较。

Efficient, sub-4-cycle, 1-μm-pumped optical parametric amplifier at 10 μm based on BaGa4S7

We report on a μJ-scale mid-infrared optical parametric amplifier (OPA) based on the recently developed wide-bandgap orthorhombic crystal, BaGa4S7 (BGS), and directly compare its performance to that of LiGaS2 (LGS) in the same OPA setup. The source is based on a single OPA stage amplifying supercontinuum seed pulses with a quantum efficiency of 29{\%} at an idler wavelength of 10 μm, featuring nominally carrier-envelope phase-stable pulses. As a result of pumping the OPA directly at 1 μm, the overall conversion efficiency far exceeds that of traditional schemes based on OPA's followed by diffe…

使用外部色散补偿的波导光学参量放大器产生宽带高电平压缩光

Broadband High-Level Squeezed Light using Waveguide Optical Parametric Amplifiers with External Dispersion Compensation

通过外部色散补偿抑制群速度色散引起的压缩轴旋转，在波导OPA中实现宽带压缩光测量，最大压缩5.9 dB，超过5 dB压缩带宽达4.5 THz，为超快连续变量量子信息处理提供关键步骤。

43 W、1.55 μm和12.5 W、3.1 μm双光束、亚10周期、100 kHz光参量啁啾脉冲放大器

43 W, 1.55 μm and 12.5 W, 3.1 μm dual-beam, sub-10 cycle, 100 kHz optical parametric chirped pulse amplifier

介绍了一种用于强场阿秒物理和软X射线瞬态吸收实验的100 kHz光参量啁啾脉冲放大器（OPCPA）。该系统采用非共线的砷酸钛氧钾（KTA）助推器OPCPA，由240 W，1.1 ps Yb：YAG晶体板啁啾脉冲激光放大器泵浦。两个光学同步的红外输出光束同时可用：430 μJ，51 fs，载波包络相位（CEP）稳定光束在1.55 μm和角色散补偿，125 μJ，73 fs光束在3.1 μm。

硅基光子学大模场（LMA）放大器：高功率、高增益、低噪声且偏振灵敏度可调

Silicon photonics LMA amplifiers: High power, high gain, low noise and tunable polarization sensitivity

本研究将大模场（LMA）技术应用于硅基光子集成芯片，研制出兼具高功率、高增益、低噪声特性且偏振灵敏度可调的LMA放大器，性能超越多数集成及光纤放大器，有望赋能下一代电信网络集成放大器。

在高多模掺铒光纤放大器中建模光传播和放大效率

Modeling Light Propagation and Amplification Efficiency in Highly Multimode, Yb-doped Fiber Amplifiers

本文提出了一种用于高多模掺铒光纤放大器的数值模型，研究光传播和放大效率，分析了不同模式的生长速率及ASE抑制现象。

利用空芯光纤提升马蹄形-分支网络的可扩展性

Enhanced Scalability of Horseshoe-and-Spur Networks by Exploiting Hollow-Core Fiber

该研究针对城域与接入网络融合需求，采用空芯光纤结合数字副载波复用收发器优化马蹄形-分支网络，实现分支功率预算增益，可通过减少放大器收回光纤成本溢价。

用于近红外光学频率梳的锥形半导体放大器

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。

多量子阱P-I-N光电二极管中的超快速载流子动力学

Ultrafast Carrier Dynamics in Multiple Quantum Well P-I-N Photodiodes

本研究提出综合模型分析量子阱p-i-n结构中光激发载流子的超快速动力学与频率响应，涵盖载流子逸出、输运全过程，并以GaAs/AlGaAs结构为例探讨相关时间参数对频率响应的影响，为太赫兹带宽光电子器件设计提供理论支撑。

由非厄米谐振器阵列实现的多模光学定向放大器的非互易性

The Non-reciprocity of Multi-mode Optical Directional Amplifier Realized by Non-Hermitian Resonator Arrays

本文利用非厄米多模谐振器阵列首次实现多频率光学非互易传输，并结合Scully-Lamb模型与增益饱和效应构建双频定向循环放大器，可用于光信号路由、噪声抑制和并行信息处理。

高功率锥形半导体放大器系统的特性分析

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。

石墨烯中低能狄拉克态的反常光学饱和及其对非线性光学的意义

Anomalous optical saturation of low-energy Dirac states in graphene and its implication for nonlinear optics

本文揭示石墨烯低能态在任意弱场下因狄拉克点发散耦合发生反常光学饱和，并通过半导体布洛赫方程与多体弛豫分析，指出传统非线性光学微扰方法在低费米能级和大场幅下失效。

半导体放大器中的压缩光

Squeezed light from a semiconductor amplifier

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。

基于GaSb的波导放大器中宽带光学增益设计

Design of broadband optical gain in GaSb-based waveguide amplifiers with asymmetric quantum wells

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。

半导体光腔中自由载流子色散的量子噪声

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。

双色谐波光谱学研究超快狄拉克电子动力学

Two-color harmonic spectroscopy of ultrafast Dirac electron dynamics

本研究通过双色谐波光谱学揭示了狄拉克半导体中超快载流子饱和对高谐波生成的影响，展示了其在超快电子动力学探测中的应用潜力。

太赫兹量子级联激光器中载流子-光耦合的蒙特卡罗研究

Monte Carlo study of carrier-light coupling in terahertz quantum cascade lasers

我们提出了一种自洽的方法，包括光学腔场的Monte Carlo为基础的载流子输运模拟。这种方法允许在量子级联激光器中的实际激射操作的分析，考虑到诸如增益饱和和纵模竞争的影响。对太赫兹量子级联激光器的模拟结果与实验结果一致。

具有低饱和通量的超快石墨烯-等离子体混合超表面饱和吸收体

Ultra-fast Graphene-Plasmonic Hybrid Metasurface Saturable Absorber with Low Saturation Fluence

提出基于亚波长厚度石墨烯-等离子体混合超表面的饱和吸收体设计，通过激发纳米热点非平衡载流子，将饱和通量降低3个数量级并实现超快恢复，为低阈值紧凑型锁模激光器等应用提供新方案。

由1.4 ps Yb:YAG薄片激光器驱动的白光种子、CEP稳定、4.5 W、4微米KTA参量放大器

White-light-seeded, CEP-stable, 4.5-W, 4-micron KTA parametric amplifier driven by a 1.4-ps Yb:YAG thin disk laser

本研究利用1.4 ps Yb:YAG薄片激光器驱动基于KTA的光参量放大器，实现长脉冲下超连续谱种子稳定产生，得到CEP稳定的高功率中红外脉冲，并验证了其在高次谐波产生中的应用潜力。

碱金属原子高次谐波产生中的载波拉比跳变特征

Carrier-wave Rabi flopping signatures in high-order harmonic generation for alkali atoms

通过数值模拟碱金属原子中的高次谐波，首次对真实原子中的载波拉比跳跃进行了理论研究。考虑到与低饱和强度相关的短HHG截止，我们集中于钠（Na）和钾（K）原子的三次谐波的特征。对于2个$π$和Na原子的脉冲区域，出现了一个特征的独特峰，在分析了基态布居后，我们将其与传统的Rabi翻转相关联。另一方面，对于较大的脉冲面积，载波拉比跳变发生，并且与三次谐波中的更复杂的结构相关联。在K原子中观察到的这些新特性表明面积定理的崩溃，正如在窄带隙半导体中的类似情况下已经证明的那样。

高温器件材料石墨烯的本征载流子密度、载流子漂移速度和晶格能

Graphene, a material for high temperature devices; intrinsic carrier density, carrier drift velocity, and lattice energy

对于传统的半导体机器来说，热量一直是一个致命的问题。主要的物理原因是，由传统半导体材料制成的器件的固有载流子密度随着温度的升高而非常快地增加。一旦达到某一温度，密度超过化学掺杂或门控效应，任何由半导体制成的pn结或晶体管将无法工作。在这里，我们测量了石墨烯器件的本征费米能级（|E_F| = 2.93 k_B *T）或本征载流子密度（n_in=3.87*10^6 cm^-2 K^-2*T^2）、载流子漂移速度和G模声子能量以及它们在2400 K以下的温度依赖性。结果表明，石墨烯的本征载流子密度对温度的敏感性比Si和Ge低一个数量级，揭示了石墨烯作为高温器件材料的巨大潜力。我们还观察到饱和漂移速度随温度的升高而线性下降，并确定了本征G模声子能量的温度系数。以上知识对于理解石墨烯在高功率或高温下的物理现象至关重要。