Control of lasing in fully chaotic open microcavities by tailoring the shape factor
实验证明，半导体微场中的激光可以通过控制其形状来优化。在空间均匀光抽运下，具有大长短轴比的GaAs微场中的第一激光模式通常对应于由多个不稳定周期轨道组成的高质量疤痕模式。沿组成轨道传播的波的干涉可以使特定的长短轴比处的光泄漏最小化。通过使体育场的最佳形状，我们能够最大化的模式品质因数和模式频率对准的增益谱的峰值，从而最小化激射阈值。这项工作打开了大门，混沌微腔激光器通过剪裁的形状因子。
2006-07-26 physics.optics
Tuning the shape of semiconductor microstadium laser
本文对不同形状的GaAs微场激光进行了详细的实验研究。与大多数变形微腔不同，激光阈值随体育场的长短轴比而非单调变化。在空间均匀光抽运下，第一激射模式对应于由多个不稳定周期轨道组成的高质量疤痕模式。通过调整GaAs场的形状，我们能够使激光阈值最小化。这一工作证明了控制混沌微腔激光器的可能性。
2007-05-07 physics.optics
Graphene nonlinearity unleashing at lasing threshold in graphene-assisted cavities
我们研究了嵌入在有源腔中的石墨烯片的非线性光学特性，并且我们表明，当调谐到其激光阈值附近时，腔能够隔离空间局部化的石墨烯非线性，从而产生具有多值特征的非常强的非线性器件响应。与石墨烯片的小厚度阻碍其显着非线性光学特性被利用的标准情况相反，在我们的方案中，强非线性光学机制主要由石墨烯非线性的非常内在的平面局部化触发。所提出的通过释放石墨烯来利用石墨烯非线性的策略可以为构思超高效非线性光子器件开辟新的途径。
2015-05-05 physics.optics
Switching and amplification in disordered lasing resonators
控制能量在随机介质中的流动是一个具有广泛应用的研究前沿。如最近所证明的，无序对光束传输的影响可以通过波前成形而部分地补偿，但是失去对各个光路的控制。在这里，我们报告了一种新的物理效应，即能量的空间和光谱转移内的无序有源介质之间的耦合个别激光模式。我们表明，是可能的，通过采用特定的控制光激发光共振传输到一个远程点。观察到的非线性传输与光的场效应晶体管有一些相似之处，场效应晶体管既充当开关又充当放大器。
2013-04-30 physics.optics
Metasurface lasers programmed by optical pump patterns
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；NWO-I Institute AMOLF（荷兰光学研究所AMOLF）；Aalto University（阿尔托大学）；Advanced Research Center for Nanolithography (ARCNL)（先进纳米光刻研究中心）
通过光学泵浦图案编程超表面激光器，实现对K和M点激光发射的动态控制与对称破缺行为。
2025-12-15 physics.optics
A narrow-band speckle-free light source via random Raman lasing
目前，不存在既窄带又无斑点且具有足够亮度用于全场成像应用的光源。发光二极管（LED）是优异的空间非相干光源，但是宽为数十纳米。另一方面，激光器可以产生非常窄带的光，但是具有高的空间相干性，这导致散斑图案使图像失真。在这里，我们建议使用随机拉曼激光发射作为一种新的光源，能够提供短脉冲窄带无散斑照明成像应用。
2015-05-26 physics.optics
Exceptional Points and Lasing Thresholds: When Lower-Q Modes Win
本文证明在非厄米奇异点存在时，低品质因子和初始增益增加较小的模式可能先于高Q值模式达到激光阈值，揭示非厄米物理对激光动力学的反直觉影响。
2025-10-27 physics.optics
Electrically reconfigurable extended lasing state in an organic liquid-crystal microcavity
University of Southampton（南安普顿大学）；University of Iceland（冰岛大学）；Institute of Experimental Physics, Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院实验物理研究所）；Durham University（杜伦大学）；Institut Pascal, Université Clermont Auvergne, CNRS, ClermontINP（帕斯卡尔研究所，克莱蒙奥弗涅大学，法国国家科学研究中心，克莱蒙理工学院）；Institute of Applied Physics, Military University of Technology（军事科技大学应用物理研究所）；Institute of Optoelectronics, Military University of Technology（军事科技大学光电子研究所）；Institute of Chemistry, Military University of Technology（军事科技大学化学研究所）
研究提出在有机液晶微腔中实现电控的扩展激光态，通过电调制实现近场和远场调控，突破传统低温限制，在室温下实现强光-物质耦合控制。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dual-state control of lasing and absorption via conjugate exceptional points
Singapore University of Technology and Design (SUTD)（新加坡科技设计大学）；Mahindra University（马欣德拉大学）；Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学）
本文通过增益损耗工程在法布里-珀罗微腔中实现一对共轭二阶异常点，从而实现对激光和相干完美吸收的双态操作与控制。
2026-05-22 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
Polymer fiber mats provide white and full-color tunable lasing
本研究利用层级设计的聚合物纤维垫空间分离RGB激光染料，首次实现多色随机激光，并产生接近D65等标准的高质量白色激光，具有卓越光谱可调性，推动可调谐激光器商业化。
2025-08-07 physics.optics
Localized modes revealed in Random Lasers
在足够强的散射介质中，光传输被抑制并且模式以指数方式局部化。类安德森局域态一直被认为是低阈值、低成本随机激光器的高Q光学模式的潜在候选者。然而，在这种情况下操作仍然是一个挑战，因为在光学中难以实现安德森局域化，并且非线性模式相互作用损害其观察。在这里，我们单独展示了每个激光模式的低维固态随机激光器通过施加非均匀的光学增益。通过取消增益竞争和交叉饱和，我们证明了所有的激光模式是空间本地化。我们发现，选择性激发显著降低了激光阈值，同时激光效率大大提高。我们进一步展示了它们的空间位置对提高激光功率效率的重要性。通过有效地抑制空间烧孔效应，我们可以开启最佳外耦合随机激光模式。我们的演示开辟了道路，探索线性和非线性模式的相互作用，增益的存在，以及激光应用的无序工程。
2021-06-23 physics.optics
Self-adjustment of a nonlinear lasing mode to a pumped area in a two-dimensional microcavity
采用Maxwell-Bloch（MB）模型对空间选择抽运的四极形变微腔激光器进行了波动力学数值模拟。我们证明了一个不对称的激光模式的外观，其空间图案违反了X轴和Y轴镜对称的腔。动力学模拟表明，由顺时针或逆时针方向的行波分量组成的激光模式是MB模型的稳定定态解。从无源腔模式分析的结果，我们解释了这些非对称的驻波激射模式的锁定四个近简并的无源腔模式。为了比较，我们进行了模拟的均匀泵浦的情况下，发现了不同的锁定规则的近简并模式。我们的研究结果表明，形成的激光模式，调整其图案的泵浦区域的非线性动力学机制。
2017-11-22 nlin.CD physics.optics
Inherent Stochastic Linearization of Random Laser Modes
弱散射随机激光器表现出空间重叠的激光模式，并可以通过增益饱和强烈相互作用。因此，强的低阈值激光模式可以抑制高阈值模式中的激光。我们数值研究这种强非线性现象的固有噪声的影响。噪声在阈值以下产生激光发射，并抑制阈值以上的显著非线性行为。结果是随机激光模式的线性化，并且当噪声克服空间烧孔时是可能的。结果表明，增益介质的噪声特性的控制可能会促进或抑制某些模式的激光在多模制度。
2011-08-01 nlin.AO physics.optics
Suppression of Interactions in Multimode Random Lasers in the Anderson Localized Regime
理解随机激光是一个巨大的理论挑战。与传统激光器不同，随机激光器没有谐振腔来捕获光，它们是高度多模的，具有潜在的强模式相互作用，并且它们基于无序增益介质，其中光子经历随机多次散射。众所周知，干涉效应会改变波在这种随机介质中的传播，但人们对它们在非线性和相互作用下的命运知之甚少。在这里，我们提出了一个半经典理论的多模随机激光在强散射制度。我们表明，安德森局域化，波干涉效应，是不受非线性的存在。相反，它的存在抑制同时激射模式之间的相互作用。使用最近构建的理论，复杂的多模激光器，我们分析如何证明安德森局域化的非相互作用，单极近似。因此，强散射随机激光器中的激光模式由无源腔的长寿命安德森局部模式给出，其频率和波剖面不随泵浦而变化，即使在模式空间重叠的多模状态下也是如此。
2012-10-24 physics.optics
Steady-state ab initio laser theory for complex gain media
我们推导并测试了稳态从头算激光理论（SALT）的推广来处理复杂的增益介质。广义理论（C-SALT）能够处理具有扩散和多重激光跃迁的原子和分子增益介质，以及自由载流子近似下的半导体增益介质，包括完全考虑泡利阻塞效应。该理论的关键假设是能级粒子数的平稳性，这导致了粒子数和激光模式的耦合自洽方程，该方程充分考虑了开放性和非线性空间烧孔效应。这些方程可以有效地解决了稳态激光特性的一个类似的迭代过程中SALT，其中一个静态增益介质与一个单一的过渡假设。该理论进行了测试，通过比较效率低得多的时域有限差分（FDTD）方法和良好的协议被发现。使用C-SALT来分析不同的增益扩散常数的影响，我们证明了一个交叉之间的制度，强大的空间烧孔与多模激光可以忽略不计的空间烧孔的制度，导致增益箝位，和单模激光。空间不均匀泵浦扩散相结合的效果也进行了研究，并确定了在这些条件下持续空间不均匀性的相关长度尺度。对于半导体增益模型，我们证明了由于泡利阻塞的抽运强度的变化的频率偏移。
2014-06-25 physics.optics
Control and Dynamic Competition of Bright and Dark Lasing States in Active Nanoplasmonic Metamaterials
有源纳米等离子体超材料支持竞争增益的亮模式和暗模式。利用Maxwell-Bloch方法结合朗之万噪声，我们研究了有源纳米渔网结构中的激光动力学。我们报告说，激光的明亮的负折射率模式是可能的，如果较高的Q值的暗模式是由增益歧视，空间或光谱。在瞬态阶段的非线性竞争之后是稳态发射，其中亮模式和暗模式可以共存。分析了泵浦光强度和偏振态对模式的影响，并探讨了模式控制的方法。
2012-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Topological defect lasers
我们展示了嵌入InAs量子点的GaAs薄膜中的拓扑缺陷激光器。通过在椭圆形空气孔的正方形晶格中引入向错，我们获得了具有高品质因数的空间受限的光学共振。这种共振支持能量流涡旋，并在嵌入结构中的量子点的光激发下产生激光。晶胞取向的空间不均匀变化为激光模式的控制增加了另一个维度，使得能够操纵其场图案和能量流景观。
2014-12-15 physics.optics
Exceptional Points, Lasing, and Coherent Perfect Absorption in Floquet Scattering Systems
Vienna University of Technology (TU Wien)（维也纳工业大学）；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）
本文利用多光谱Floquet散射矩阵分析光子时间晶体中的电磁散射，证明伪酉性导致奇异点及对称性破缺，并在参数共振下实现相干完美吸收与激射，且方法适用于任意周期时变结构。
2026-09-18 physics.optics
Hermite-Gaussian multi-mode excitation in spatial gain shaping approaches for laser resonators
本研究通过空间增益整形探索激光横向模式激发，发现泵浦分布特征影响单模与多模竞争，并据此提出了泵浦图案设计的指导原则。
2025-03-04 physics.app-ph physics.optics
Parallel random LiDAR with spatial multiplexing of a many-mode laser
我们提出并实验证明并行激光雷达使用随机强度波动从一个高度多模激光。我们优化了一个简并腔，使其具有多个不同频率的空间模同时激射。它们的时空跳动产生了超快的随机强度波动，这些波动在空间上被解复用，以产生数百个不相关的时间轨迹，用于并行测距。每个通道的带宽超过10 GHz，导致测距分辨率优于1 cm。我们的并行随机LiDAR对交叉通道干扰具有鲁棒性，并将促进高速3D传感和成像。
2023-03-24 physics.optics
Purely equatorial lasing in spherical liquid crystal polymer microlasers with bipolar refractive index profile
Humboldt Centre for Nano and Biophotonics, Department of Chemistry and Biochemistry, University of Cologne（科隆大学化学与生物化学系纳米与生物光子学洪堡中心）；Department of Sustainable and Bio-inspired Materials, Max Planck Institute of Colloids and Interfaces（马克斯·普朗克胶体与界面研究所可持续与仿生材料部）
该研究通过设计折射率梯度，实现了球形液晶聚合物微激光器中纯赤道平面的激光发射，展示了其在传感应用中的独特优势。
2026-10-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Taming random lasers through active spatial control of the pump
主动控制的泵浦空间分布的建议行使控制随机激光发射。我们证明了数值选择任何所需的激光模式的发射光谱。迭代优化方法，首先在政权的强散射模式是空间本地化，可以很容易地选择使用本地泵浦。值得注意的是，这种方法有效地工作，即使在弱散射制度，其中强烈的空间重叠的模式排除空间选择性。发现了一个复杂的优化泵浦分布，它选择所需的激射模式，在他人的代价，从而展示了强大的和可控的单模操作的随机激光器的泵浦整形的潜力。
2012-02-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Self-trapping and splitting of bright vector solitons under inhomogeneous defocusing nonlinearities
我们发现，双峰系统的空间非均匀散焦立方非线性，其强度增长的外围，可以支持稳定的两个组件的孤子。对于足够强的XPM相互作用，具有重叠分量的矢量孤子变得不稳定，而具有空间分离分量的稳定孤子族出现。具有分离分量的稳定复合体不仅可以由基孤子组成，而且也可以由多极子组成。
2011-10-26 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Spatially inhomogeneous inverse Faraday effect provides tunable nonthermal excitation of exchange dominated spin waves
本研究利用含磁性薄膜与布拉格堆的磁光子晶体，发现光子带隙内泵浦光可引发逆法拉第效应分布的相位滑移，实现不同阶交换主导自旋波的可调谐非热激发，拓展了磁性电介质在自旋波器件中的应用。
2023-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-Hermitian gauged laser arrays with localized excitations: Anomalous threshold and generalized principle of selective pumping
本文研究局域泵浦下非厄米激光阵列的反常等阈值现象，通过转移矩阵揭示耦合结与光子环境的能量交换机制，并提出由泵浦、模式及双正交伙伴三重乘积决定的广义选择性泵浦原理。
2023-09-27 physics.optics quant-ph
Optical Synthesis of Terahertz and Millimeter-Wave Frequencies with Discrete Mode Diode Lasers
结果表明，太赫兹和毫米波频率的光学合成可以实现使用双模和锁模分立模二极管激光器。这些边缘发射器件结合了根据激光器所需的光谱输出而设计的空间变化的折射率分布。我们首先展示了一个设备，支持两个主要模式同时具有高光谱纯度。在这种情况下，可以获得太赫兹频率下的光强度的正弦调制。在量子阱激光器中，材料增益的交叉饱和阻止了在毫米波区域中具有间距的两个模式的同时激射。最后，我们表明，通过锁模的设备，被设计为支持一组最小的四个主要模式，我们得到了在这个频率区域的光强度的正弦调制。
2010-12-17 physics.optics
Spatially Encoded Polaritonic Ultra-Strong Coupling in Gradient Metasurfaces with Epsilon-Near-Zero Modes
本文提出利用介电双梯度超表面中的准束缚态，在超薄SiO2层中实现与ENZ模式的超强耦合，归一化耦合强度达0.101，模式分裂为ENZ能量的20%，较此前方法提升四到五倍，为紧凑可扩展的极化激元器件提供了新途径。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Optical excitation and probing of the antiferromagnetic modes with non-uniform in-depth distribution in birefringent antiferromagnetic crystals
光学泵浦-探测装置通常用于激发和研究各种类型磁性材料中的自旋动力学。然而，通常考虑空间均匀激励。在本研究中，我们描述了一种方法的光激发的非均匀太赫兹自旋动力学和探测其空间分布内的磁性晶体。我们建议用适当调整偏振的激光脉冲照射晶体，以受益于晶体固有的强光学双折射。由于逆法拉第效应和晶体内部的正法拉第效应的特殊变号关系，导致脉冲产生的有效磁场的异常行为。虽然所提出的方法适用于具有光学各向异性的各种磁性材料，但该研究是针对钇正铁氧体晶体进行的示例性研究。
2021-08-25 physics.app-ph physics.optics
