Nonlinear Chiroptical Effect in Refractory Plasmonic Molybdenum Metasurface: Chiral Saturated Absorption and Chiral Reverse Saturable Absorption
本文研究难熔手性钼超表面的非线性手性光学响应，观测到手性三次谐波、饱和与反饱和吸收，并验证圆偏振光限幅器及全光逻辑应用潜力。
2025-02-18 physics.optics
Infrared Laser Locking to Rubidium Saturated Absorption Spectrum via a Photonic Chip Frequency Doubler
光子集成谐振器由于其紧凑性和稳定性而成为可靠的频率转换器，最近报道的氮化铝微环的二次谐波产生（SHG）效率高达17000%/W。在这项工作中，一个足够强的二次谐波（SH）信号产生的微瓦的光子集成倍频器使用毫瓦红外（IR）激光源。此外，通过调节泵浦功率和芯片温度，证实了覆盖$^{85}$ Rb和$^{87}$ Rb D $_2$跃迁线以及饱和吸收光谱（SAS）的增加的二次谐波带宽。在这里，我们提出，据我们所知，第一次成功锁定的红外激光Rb饱和吸收线通过光子芯片倍频。
2019-01-01 physics.ins-det physics.optics
Super resolution computational saturated absorption microscopy
本文提出计算饱和吸收（CSA）超分辨率成像技术，通过对具有空间频率多样性的饱和图像集进行联合反卷积，在避免散粒噪声退化的同时实现了高分辨率成像。
2023-05-27 physics.bio-ph physics.optics
High-energy transient gas pinholes via saturated absorption
Stanford University（斯坦福大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
本文提出利用气体饱和吸收实现的空间滤波器替代传统固态针孔，展示紫外激光脉冲通过臭氧聚焦后，当峰值能量超过臭氧饱和能量时可清洁空间分布，实验表明5ns 266nm光束通过1.4%臭氧-氧气混合气体可有效清洁，主要能量传输率达76%，侧 lobes能量吸收率达89%。
2024-12-03 physics.optics
Cavity-enhanced absorption for optical refrigeration
一个20倍的增加，单路径的光吸收表现出与低损耗介质放置在谐振腔中。这已被应用于Yb：ZBLAN玻璃的激光冷却，导致入射泵浦光的90%的吸收。分析了一种实现有源光学阻抗匹配的耦合腔方案。
2011-11-03 physics.optics
Saturated absorption competition microscopy
我们介绍的概念，饱和吸收竞争（SAC）显微镜作为一种手段，提供亚衍射空间分辨率的荧光成像。与受激发射和自发发射之间的竞争后的过程中使用的受激发射耗尽（STED）显微镜，SAC显微镜打破了衍射极限，强调竞争前的过程中发生的荧光吸收阶段的方式，股份与基态耗尽（GSD）显微镜的相似性。此外，与STED和GSD显微镜不同，SAC显微镜仅利用单个连续波激光二极管和比STED小约20倍的照明强度，从而降低了复杂性和成本。我们的方法可以在共聚焦显微镜中物理实现，通过将输入激光源分成时间调制的主激发光束和甜甜圈形饱和光束，随后采用零差检测方案来选择调制的荧光信号。在这里，我们提供了SAC的物理化学模型，并通过概念验证实验证明了~ λ/6的横向空间分辨率。
2017-01-23 physics.bio-ph physics.optics
Broadening of band-gap in photonic crystals with optically saturated media
由于对入射光的强吸收，具有高折射率的介质被认为限制了光子晶体（PhCs）的应用。解决这个问题的可能性，有效地减少吸收的PhC介质的光饱和进行了讨论。这种方法可能是有前途的显着扩大的光子带隙。
2007-08-30 physics.ins-det physics.optics
Enhancing sensitivity in absorption spectroscopy using a scattering cavity
吸收光谱法广泛用于检测具有光谱特异性的样品。在这里，我们提出并证明了一种方法，用于提高吸收光谱的灵敏度。利用氮化硼（h-BN）散射腔产生的多次光散射，使光在漫反射腔内的光程长度显著增加，从而使吸收光谱的灵敏度提高了10倍以上。我们展示了高灵敏度的光谱测量低浓度的孔雀石绿和结晶紫的水溶液。由于这种方法只需要在现有的吸收光谱中增加一个散射腔，因此预计它将在从分析化学到环境科学的各个领域中得到立即和广泛的应用。
2021-03-04 physics.optics
Reduced absorption of light by metallic intra-cavity contacts: Tamm plasmon based laser mode engineering
人们普遍认为，由于金属中的吸收，将金属层嵌入到光电结构中对激光发射是有害的。然而，最近在腔内有单个金属层的微腔中观察到了宏观光学相干性和激射。在这里，我们提出了设计的微腔型结构的两个腔内金属层，可以作为电泵浦的接触。基于利用Tamm等离子体激元的特性的光学模式的设计由于将光学模式的电场的节点固定到金属层而提供了消失的吸收。所提出的设计可用于制造具有腔内金属接触的垂直腔激光器。
2013-02-23 physics.optics
Characterisation of the potential of frequency modulation and optical feedback locking for cavity-enhanced absorption spectroscopy
一种连续波分布反馈二极管激光器的光反馈自锁与V形高精细腔的组合，描述了在等于V型腔的自由光谱范围的频率下的激光相位调制和在该高调制频率下的透射激光束的检测，以用于腔中的可能应用。为了估计在开放空气中通过V型腔的激光强度和频率调制光三重态的吸收基线噪声，在低压下将填充有C2 H2的1.5cm长的光学单元放置在腔输出镜后面。该装置的性能进行了评价，从实验带宽归一化的相对强度噪声的腔输出和频率调制的吸收信号引起的C2 H2吸收在1.5厘米的细胞。根据这些数据，我们估计，对于从连续TEM 00共振的透射最大强度峰值处记录的外差拍频信号中提取的C2 H2吸收光谱，可以实现2.1*10^-11 cm^-1 Hz^-1/2的噪声等效吸收灵敏度，比散粒噪声极限高11.7倍。
2012-12-16 physics.optics
Active absorption of electromagnetic pulses in a cavity
我们表明，发射到一个腔体的电磁辐射脉冲可以完全吸收到一个无限小的空间区域，提供一个具有高度的控制电流流过这个区域。我们工作明确的例子，这种效果在一个立方腔和圆柱形的，并实验证明在微波政权的效果。
2014-12-09 physics.optics
Cavity Ring-down Spectroscopy with behavior of Hybrid Cavity Structures
COMSATS University Islamabad（科摩斯大学伊斯兰堡分校）；Quaid-i-Azam University（奎德-阿扎姆大学）
该研究提出了一种利用混合腔体结构改进的腔体环形衰减光谱学，以提高对微弱吸收的检测灵敏度。
2025-12-13 physics.optics quant-ph
Mid-to-far infrared tunable perfect absorption by a sub - λ/100 nanofilm in a fractal phasor resonant cavity
将吸收薄膜集成到谐振腔中是实现在中远红外中的选定波长处的光的完美吸收的最实用的方式，如针对黑体辐射或分子指纹所需的。该腔被设计为谐振并在所选波长λ下实现膜中的完美吸收。然而，在当前最先进的设计中，仍然需要较大的吸收膜厚度（λ/50），并且在宽范围内调谐完美的吸收波长需要改变腔材料。在这里，我们介绍了一种新的谐振腔的概念，以实现完美的吸收红外线在更薄，因此真正的纳米级薄膜，具有广泛的波长可调谐性，使用一套腔材料。它需要一种具有巨大折射率和小消光系数的纳米薄膜（在新兴的半金属，半导体和拓扑绝缘体中发现），由透明间隔物和金属镜支撑。纳米薄膜作为吸收器和多重反射器的内腔波，逃逸后遵循分形相量轨迹。这使得对于比λ小2个数量级以上的纳米膜厚度能够实现完全破坏性的光学干涉。利用这一显著的效应，我们证明了亚λ/100铋纳米膜在3至20 μm波长范围内的角度不敏感的完美吸收。
2018-10-19 physics.optics
Magnetometry with nitrogen-vacancy ensembles in diamond based on infrared absorption in a doubly resonant optical cavity
我们建议使用一个光学腔，以提高灵敏度的磁力计依赖于检测的自旋状态的高密度氮空位系综在金刚石中使用红外光学吸收。腔的作用是在室温下获得接近1的吸收检测磁共振的对比度。我们项目的光子散粒噪声限制的灵敏度增加了两个数量级相比，单通的方法。光学损耗可以将增强限制到一个数量级，这仍然可以实现室温操作。最后，当光腔被设计成在泵浦和信号波长处都谐振时，光腔还允许使用较小的泵浦功率。
2013-01-04 physics.optics
Cavity-enhanced absorption sensing with robust sideband locking
提出了一种基于高带宽Pound-Drever-Hall（PDH）边带锁定的简单、连续、腔增强光吸收测量技术。该技术提供了一个共振振幅正交读出，可以映射到腔的内部损耗率，自然是与弱探测光束兼容。使用5 cm长的法布里-珀罗腔，我们测量了$6.6 \times 10^{-11} ~\text{cm}^{-1}/\sqrt{\text{Hz}}$在100 kHz（大致为腔带宽）和$\sim 10^{-10}~\text{cm}^{-1}/\sqrt{\text{Hz}}$在30 kHz至1 MHz的吸收灵敏度，其中$38~μ$ W从腔的循环功率收集。
2021-10-06 physics.ins-det physics.optics
Perfect photon absorption in nonlinear regime of cavity quantum electrodynamics
研究表明，在腔量子电动力学（CQED）的线性激发态下，来自耦合到腔两端的两个相同光场的光子被完全吸收，从而激发出CQED系统的极化激元态。从腔中输出的光被相消干涉完全抑制，并且极化激元态只能非相干地衰减回到基态。在这里，我们分析了完美的光子吸收和光学双稳态的CQED的非线性制度的发病，并表明，完美的光子吸收持续在CQED的非线性制度下的光学双稳态的阈值。因此，完全光子吸收是一种在线性和非线性CQED区域都可以观察到的现象。此外，我们的研究首次揭示了光学双稳性是由输入光干涉的影响，并可以通过改变两个输入场的相对相位来操纵。
2016-02-24 physics.optics
Improved measurement of the hyperfine structure of the laser cooling level $4f^{12}(^3 H_6)5d_{5/2}6s^2$ $(J=9/2)$ in $^{169}$Tm
本文报道了Tm-169中$4f^{12}(^3 H_6)5d_{5/2}6s^2$-$(J=9/2)$激发态的超精细结构的改进测量方法，它涉及Tm的第二阶段激光冷却。为了测量超精细分裂间隔的绝对值，我们在蒸气室中使用Tm原子的无多普勒频率调制饱和吸收光谱。超精细常数的符号由激光冷却Tm原子的光谱独立地确定。能级的超精细常数等于$A_J=-422.112(32)$ MHz，其对应于$-2110.56(16)$ ~MHz的两个超精细子能级之间的能量差。在饱和吸收测量中，我们定量地处理各种机制对谱线展宽和位移的贡献。我们认为功率展宽的情况下，塞曼原子能级的子级被考虑在内。我们还讨论了饱和吸收实验中由于频率调制和跃迁相对强度引起的谱线展宽。
2016-11-05 physics.atom-ph physics.optics
Cavity-Enhanced Ultrafast Transient Absorption Spectroscopy
我们提出了一种新的技术，使用频率梳激光器和光学腔进行超快瞬态吸收光谱与提高灵敏度。共振增强探测脉冲，我们证明了$Δ$ OD $ = 1 \times 10^{-9}/\sqrt{\mbox{Hz}}$的灵敏度，平均时间长达30秒，每个延迟点（$Δ$ OD $_{min} = 2 \times 10^{-10}$）。共振增强泵浦脉冲允许我们在高重复率下产生高激发分数，使得可以从具有低至OD $\approx 10^{-8}$或柱密度$< 10^{10}$分子/cm $^2$的光密度的样品记录信号。这种高灵敏度为超快光谱学提供了新的方向。
2015-11-10 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Interference control of perfect photon absorption in cavity quantum electrodynamics
提出并分析了一种在腔量子电动力学（CQED）系统中控制相干光子透射和反射的方案，该系统由一个光学谐振腔和一个由控制激光从自由空间相干制备的三能级原子组成.当控制激光器关闭，腔体两端的两个相同的光场激励腔体时，两个输入光场都能被CQED系统完全吸收，光能转化为极化激元态的激发，但没有光能从腔体中逸出。分析了两种不同的情况：（a）当控制激光被调谐到原子共振并产生电磁感应透明时，完全光子吸收被抑制，输入光场几乎完全透过腔;（b）当所述控制激光器被调谐到所述极化激元态共振并抑制所述极化激元态激发时，完全的光子吸收再次被抑制，并且输入光场几乎完全从腔反射。因此，通过简单地关闭或打开控制激光器，CQED系统可以充当完美的吸收器或接近完美的发射器/反射器。这种对相干光子-原子相互作用的干涉控制在光学逻辑器件中有着广泛的应用前景。
2016-10-07 physics.optics
Manipulation of optomechanically induced transparency and absorption by indirectly coupling to an auxiliary cavity mode
本文从理论上研究了间接耦合辅助腔模辅助下的单微腔光机系统中的光机诱导透明和吸收现象。结果表明，两个光模之间的干涉效应起着重要作用，可以用来控制多路诱导的相消或相长干涉效应。在红边带驱动区，三路干涉可以在透明窗口内引起吸收下降，而在四路干涉下，可以在OMIT和OMIA之间来回切换。通过调节多光路干涉的相对振幅和相位，可以实现吸收峰和吸收谷之间的转换。该系统为在单个微腔中实现多路诱导透明和吸收提供了一个新的平台，为实现全光信息处理提供了一条可行的途径。
2019-10-03 physics.optics
Quantum interference control of perfect photon absorption in a three-level atom-cavity system
分析了三能级原子-腔系统中利用腔电磁诱导透明（EIT）控制相干光子吸收的方案。相干完全吸收（CPA）是在激光过程具有时间反演对称性，腔界面发生相消干涉时产生的。通常，CPA的频率范围取决于腔镜的衰减率。当控制激光器稳定时，腔衰减率越小，CPA的频率范围越宽，对于给定的频率，满足CPA条件的输入光强越大。在腔参数一定的情况下，控制激光器的拉比频率对CPA的频率范围影响不大。然而，利用EIT型量子干涉，CPA模式可由控制激光器调谐。这就意味着，在给定的输入激光频率和强度下，CPA可以作为相干非理想吸收（CNPA）来控制。此外，利用输入探测激光的相对相位，探测场可以被完美地透射和/或反射。因此，该系统可以用作可控的相干理想吸收器或发射器和/或反射器，并且我们的工作可能在光学逻辑器件中具有实际应用。
2021-05-30 physics.optics quant-ph
Optical frequency comb Fourier transform cavity ring-down spectroscopy
我们展示了宽带和敏感的腔衰荡光谱使用近红外频率梳和时间分辨傅里叶变换光谱仪。腔衰减同时测量和光谱排序，导致每个光谱元素的纯指数衰减。反演了大气水和二氧化碳的吸收光谱，表明该技术具有较高的频率分辨率和吸收精度。介绍了实验装置、测量原理和数据处理方法。该技术受益于腔衰荡光谱的优点，即恢复的吸收不依赖于腔参数，为完全免校准的高精度吸收光谱打开了大门。
2022-01-27 physics.ins-det physics.optics
Cavity enhanced absorption spectroscopy in the mid-infrared using a supercontinuum source
我们利用一个基于全光纤的超连续谱光源在3000 ~ 3450 nm的中红外波段实现了非相干宽带腔增强吸收光谱。进行多组分气体检测，并以亚ppm的精度检索乙炔和甲烷的浓度。观察到标称气体浓度的线性响应，证明该方法用于感测应用的可行性。
2017-06-01 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Absolute absorption and fluorescence measurements over a dynamic range of 10$^6$ with cavity-enhanced laser-induced fluorescence
我们描述了一种新的实验装置，结合了激光诱导荧光和腔衰荡技术的优点。衰荡和荧光信号的同时和相关测量产生用于荧光测量的绝对吸收系数。在单一脉冲激光束中对同一样品进行组合测量。荧光测量将独立腔衰荡设置的动态范围从通常的三个数量级扩展到至少六个数量级。空腔的存在改善了信号的质量，特别是信噪比。该方法，被称为腔增强激光诱导荧光（CELIF），开发和严格测试对1，4-双（苯乙炔基）苯的光谱在分子束和密度测量在一个细胞。我们概述了如何利用该方法来确定绝对量：吸收截面，样品密度和荧光量子产率。
2013-10-14 physics.chem-ph physics.optics
Broadband cavity-enhanced ultrafast spectroscopy
宽带超快光谱方法，如瞬态吸收光谱和二维光谱，被广泛用于分子动力学的研究。然而，这些技术通常限于光学厚的样品，如固体和液体溶液。在这篇文章中，我们讨论了一个腔增强超快瞬态吸收光谱仪，几乎覆盖了整个可见光范围的$Δ$ OD $ < 1 \times 10^{-9}$的检测限，扩展宽带全光学超快光谱技术，以稀释气相分子和团簇的光束。我们描述了光谱仪背后的技术创新，并提出了瞬态吸收数据的两个典型的分子系统的激发态分子内质子转移，1 '-羟基-2'-acetonapthone和salicylideneaniline，在喷射冷却和Ar簇的条件下。
2021-02-09 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Purcell enhanced emission and saturable absorption of cavity-coupled CsPbBr$_3$ quantum dots
本研究将胶体CsPbBr₃钙钛矿量子点耦合到圆形布拉格光栅高Q腔，实现了亮度一个数量级提升、自发辐射速率8倍提高，还观察到可饱和吸收，为该系统提升光子不可区分性和实现强光学非线性奠定基础。
2023-12-12 physics.app-ph physics.optics
Nonlinear absorption and dispersion in fiber-taper-coupled silicon photonic crystal microresonators
提出了一种在锥形标准单模光纤和高Q值、超小模体积硅光子晶体谐振腔之间高效传输光的技术。腔模品质因数为47000，总的光纤腔耦合效率为44%。利用这种高效的腔输入输出通道，研究了光子晶体腔的稳态非线性吸收和色散。在低至250 μW的光纤输入功率下观察到光学双稳，对应于100 μW的下降功率和3fJ的存储腔能量。一个高密度的有效自由载流子寿命为0.5 ns的硅光子晶体谐振器也估计从功率相关的损耗和色散测量。
2004-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dielectric metasurface-assisted cavity ring-down spectroscopy for thin-film circular dichroism analysis
提出介电超表面辅助EW-CRDS平台，通过超表面将线偏振光转换为具有光学手性的近场，实现薄膜手性分子的超灵敏圆二色检测。
2023-05-10 physics.optics
Indirect measurement of infrared absorption spectrum through thermal emission of meta-cavity array
本文实验演示了通过超构腔阵列热发射间接测量吸收光谱的集成技术，为紧凑型红外光谱分析开辟了新途径。
2023-11-11 physics.app-ph physics.optics
Temporal Cavity Solitons in a Laser-based Microcomb: A Path to a Self-Starting Pulsed Laser without Saturable Absorption
本文从理论上提出了一种基于激光腔孤子的微梳自启动设计，该系统由嵌套在放大激光腔中并与之耦合的微谐振腔组成。我们证明，它是可能的工程系统的零状态的调制不稳定增益，允许启动与一个明确定义的鲁棒孤子的数量。该方法可以通过控制系统参数，如腔长失配和增益形状，来控制产生的孤子的数量和重复率。由于该设置不需要增益饱和，因此结果提供了提供激光锁模的标准技术的替代方案。
2021-02-01 nlin.PS physics.optics
Coherent absorption reveals colors hidden in a grey Fabry-Pérot cavity
CNR-Istituto Nanoscienze（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；Laboratorio NEST（NEST实验室）；Dipartimento di Fisica “E. Fermi”, Università di Pisa（比萨大学E.费米物理系）；School of Physics and Astronomy, University of Exeter（埃克塞特大学物理与天文学学院）；NEST, Scuola Normale Superiore（高等师范学院NEST）
本文提出导体-介电体-导体匹配腔，在普通光下呈灰色但保留光谱信息，通过相干吸收技术可隐藏并恢复颜色图案，适用于加密应用。
2025-10-15 physics.optics
Measuring small absorptions exploiting photo-thermal self-phase modulation
本文提出了一种测量微小光吸收系数的方法。该方法利用了腔艾里峰的变形，如果腔包含具有非零热折射系数dn/dT或非零膨胀系数ath的吸收材料，则会发生这种变形。光吸收导致局部温度变化和强度相关的相移，即光热自相位调制。的吸收系数来自时间分辨的测量与数值时域模拟应用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）算法的比较。我们将我们的方法应用于掺杂7mol%氧化镁（MgO）的锂离子电池（LN）的吸收系数，并得出α LN =（5.9 +/- 0.9）*10^-4/cm。我们的方法也适用于具有低得多的吸收系数的材料。根据我们的模型，我们估计在腔精细度值为10 ^4量级时，可以测量到低至10^-8 /cm的吸收系数。
2010-05-25 physics.optics
Near-unity light absorption in a monolayer WS2 van der Waals heterostructure cavity
单层过渡金属二硫属化物（TMD）中的激子主导其光学响应，并表现出强烈的光-物质相互作用与寿命有限的发射。虽然已经应用了各种方法来增强TMD中的光激子相互作用，但所实现的强度远低于统一，并且尚未提供其潜在物理机制和基本限制的完整图片。在这里，我们介绍了一种基于TMD的范德华异质结构腔，它提供了近乎统一的激子吸收，并在超低激发功率下观察到激子复合物的发射。我们的结果与描述光-激子-腔相互作用的量子理论框架完全一致。我们发现，辐射，非辐射和退相衰变率之间的微妙的相互作用起着至关重要的作用，并揭示了一个普遍的吸收规律的激子在2D系统。这种增强的光-激子相互作用为研究激子相变和量子非线性提供了平台，并为基于二维光子晶体的光电子器件提供了新的可能性。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Three-dimensional photonic band gap cavity with finite support: enhanced energy density and optical absorption
数值研究了单腔掺杂三维光子带隙晶体中光的传输和存储。晶体有有限的支撑，因为它被真空包围，就像在实验中一样。因此，我们采用有限元方法来模拟的钻石般的逆木堆晶体，包括两个正交阵列的孔在高折射率的电介质，如硅，并已在实验上实现了CMOS兼容的方法。一个点缺陷，作为谐振腔的功能是形成在两个选定的正交孔的半径小于在晶体的体积的近端区域。我们提出了一种场-场互相关方法来识别有限支撑晶体中的共振，缺陷态出现在无限晶体的三维光子带隙中。在观察到的5个角度无关的腔共振中，对于X或Z方向上的入射光，一个是s偏振的，4个是p偏振的。值得注意的是，高达Q = 1000的品质因数出现在这样薄的结构（3个晶胞）中。我们发现，光学能量密度显着增强腔共振高达2400倍的入射能量密度在真空中或高达1200倍的能量密度的等效有效介质。我们发现，一个逆木堆光子带隙腔与适当调整的晶格参数揭示了大量的吸收在可见光范围内。在3D光子带隙之下，由于离散基腔模式与由光子晶体散射的连续光之间的干涉而产生法诺共振。我们认为，我们的三维光子带隙腔的五个本征态具有四极对称性，在类比的d-类过渡金属轨道。我们的结论是，倒木堆腔提供了有趣的应用前景，在光学传感和photopolics。
2018-08-16 physics.optics
Multi-channel all-optical switching based on coherent perfect absorption in atom-cavity system
本研究提出基于原子-腔系统相干完美吸收的多通道全光开关方案，利用极化激元与控制光诱导的量子干涉实现开关功能，可用于全光通信与量子逻辑器件。
2024-03-10 physics.optics quant-ph
Scanning cavity OF-CEAS technique for rapid collection of high resolution spectra
本文提出一种扫描腔光反馈腔增强吸收光谱技术，通过连续扫描高精细度腔长实现快速高分辨率光谱采集，并用1578 nm激光测量CO2弱吸收线验证其性能。
2024-08-31 physics.optics
Cavity molecular dynamics simulations of vibrational polariton enhanced molecular nonlinear absorption
最近的实验已经观察到，在集体振动强耦合（VSC）条件下，分子的化学和物理性质可以在光学法布里-珀罗微腔内被修改，并且这种修改目前还没有被理论很好地理解。为了理解这种腔诱导现象的起源，最近的一些研究集中在腔环境对分子子系统的非线性光学响应的影响上。在这里，我们使用最近提出的协议，经典腔分子动力学（CavMD）模拟数值研究的线性和非线性响应的液体二氧化碳在这样的VSC条件下的光脉冲激发。我们发现，施加一个强脉冲的激发低混合轻物质状态，即，较低的极化激元（LP）可导致整体分子非线性吸收，其相对于腔外部的激发增强高达两个数量级。这种极化激元增强的多光子吸收也会导致超短LP寿命（0.2 ps）在强照明下。与通常的极化激元弛豫过程不同--极化激元能量直接转移到单激发振动暗态的流形上--在本机制下，LP将能量直接转移到更高振动激发暗态的流形上;这些高激发暗态随后弛豫到单激发态的流形上，寿命为几十ps。由于目前的机制是通用的性质，我们希望这些数值预测实验观察到不同的分子系统和不同体积的空腔。
2021-02-09 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
High-sensitivity time-resolved intracavity laser Fourier transform spectroscopy with vertical cavity surface emitting multiple quantum well lasers
光谱包括数百个时间分量的吸收路径长度可达130公里已记录约1050 nm的两个最近的技术相结合，腔内激光光谱与垂直外腔表面发射多量子阱激光器和时间分辨傅里叶变换光谱。对于同时采集的10^4个光谱元素，实现了110 ^{-10} cm^{-1}.Hz^{-1/2}的灵敏度，比以前类似实验中获得的灵敏度高三个数量级。该方法的具体优点，特别是弱吸收跃迁的频率和强度计量，进行了讨论。
2006-12-30 physics.optics
A thermoelastic limit on the focal intensity in Fabry-Pérot cavities
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Stanford University（斯坦福大学）
研究法布里-珀罗腔中光致热弹性变形对模式聚焦强度的限制，通过实验验证模型预测的极限值为2.9 TW/cm²。
2026-04-09 physics.optics
Tunable optical amplification and group delay in cavity magnomechanics
本研究理论分析了混合腔磁力学系统，通过引入OPA和有源-无源腔结构，实现了可调谐的光学放大、非对称吸收调制及群延迟正负调节，为光通信和信号处理提供了稳健平台。
2024-12-20 physics.optics quant-ph
Molecular Entanglement Witness by Absorption Spectroscopy in Cavity QED
Princeton University（普林斯顿大学）
本文提出利用量子Fisher信息作为分子间纠缠见证，推广至非相同局域响应算符，证明其在腔QED超强耦合下有效，并通过与偶极子关联的联系实现室温下吸收光谱检测。
2024-08-27 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
An Ab initio Framework for Simulating Ultrafast Nonlinear Cavity Quantum Electrodynamics Spectra
School of Science, Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学理学院）；Graduate School of Computer and Information Sciences, Hosei University（法政大学计算机与信息科学研究生院）；Key laboratory of colloid and interface chemistry, School of Chemistry and Chemical Engineering, Shandong University（山东大学化学与化工学院胶体与界面化学重点实验室）
本研究提出了名为cQUEDA的从头算框架，可模拟分子极化激元的超快非线性腔QED光谱，计算高效且适用性广，解决了腔QED中极化激元超快动力学模拟的核心问题。
2026-08-26 physics.optics quant-ph
Cavity-enhanced ultrafast two-dimensional spectroscopy using higher-order modes
我们描述的方法，使用频率梳和光学谐振器记录二维（2D）超快光谱信号具有高灵敏度。通过将多个频率梳耦合到一个或多个光学腔的高阶模，经由相位循环自然地生成无背景、腔增强的2D光谱信号。在腔增强超快瞬态吸收光谱（CE-TAS）中，信噪比通过与腔精细度平方成比例的因子增强，因此即使使用中等精细度的腔，也有望获得非常高的灵敏度，从而实现稀释分子束中的超快2D光谱实验。
2016-08-29 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Laser threshold magnetometry using green light absorption by diamond nitrogen vacancies in an external cavity laser
金刚石中的氮空位（NV）中心最近吸引了相当大的兴趣用于量子传感，有望提高从物理学到生物医学的应用的灵敏度。传统的传感方案涉及在绿色激光和微波照射下监测来自NV中心的红色荧光的变化。由于来自NV三重态发射的强荧光背景和输出中任何变化的低相对对比度，灵敏度受到高光学散粒散粒噪声水平的严重限制。在这里，我们提出了一种避免这个问题的方法，通过使用通过金刚石的绿色泵浦吸收的变化作为半导体外腔激光器接近激射阈值运行的一部分。我们表明，理论上的灵敏度磁场的pT/sqrt（Hz）的水平上是可能的，使用具有最佳密度的NV中心的金刚石。我们讨论的物理要求和限制的方法，特别是放大的自发发射阈值附近的作用，并探讨现实的实现，使用当前的技术。
2021-01-22 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Broadband Omni-resonant Coherent Perfect Absorption in Graphene
相干完全吸收（CPA）是指由部分吸收体对入射光的干涉诱导的完全吸收，其独立于其固有吸收（其可以非常小）或其厚度。CPA通常在谐振器件中实现，因此不能在宽的连续谱上实现，这阻碍了其对例如光电探测器和太阳能电池的适用性。在这里，我们展示了宽带全谐振CPA放置一个薄的弱吸收体在一个平面腔和预处理的入射光场通过引入明智的角色散。我们利用嵌入二氧化硅中的单层石墨烯作为吸收体，并在可见光范围内的约70 nm带宽内将其光吸收从约1.6%提高到约60%。至关重要的是，一个分析模型表明，在腔驻波场的峰值处放置石墨烯单层对于实现CPA是不必要的，这与传统观点相反。
2021-04-18 physics.optics
Quantum dynamics of a high-finesse optical cavity coupled with a thin semi-transparent membrane
本文研究了由中心带有振动薄膜的法布里-珀罗腔构成的腔光机系统的量子动力学。我们首先推导出描述腔模与薄膜振动模之间辐射压相互作用的一般多模哈密顿量。然后，我们限制分析的标准情况下，一个单一的腔模式与一个单一的机械谐振器相互作用，我们确定在何种程度上光吸收膜阻碍达到量子制度的腔膜系统。我们表明，膜吸收并不构成严重的限制，可以同时实现基态冷却的振动模式的膜和静态的光机纠缠与国家的最先进的设备。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Cavity buildup dispersion spectroscopy
超高保真度吸收光谱的测量可以帮助验证量子理论，设计超冷化学和远程感知大气。最近的成就，在腔增强光谱使用基于频率的色散或基于时间的吸收的方法已经创下了新的记录，精度与不确定性在每密耳的水平。然而，激光扫描或对非线性的敏感性限制了它们的最终性能。在这里，我们提出了腔建立色散光谱（CBDS），其中腔共振的色散频移编码在腔的瞬态响应锁相非共振激光激发。在建立过程中，光学频率之间的跳动精确地定位了与模式中心的失谐，从而实现了单次色散测量。CBDS产生的精度受到所选频率标准的限制，速度受到腔往返时间的限制，并且与基于强度的方法相比，目前对检测非线性的敏感性低50倍。CBDS的普遍性显示了改善各种光-物质相互作用的基础研究的希望。
2020-01-23 physics.ins-det physics.optics
Broadband calibration-free cavity-enhanced complex refractive index spectroscopy using a frequency comb
本文提出宽带腔增强复折射率光谱技术，利用频率梳和傅里叶变换光谱仪直接测量法布里-珀罗腔透射模式，实现多个分子谱带吸收与色散谱的免校准同时测定，并在CO2三个合频带上验证了方法有效性。
2018-05-02 physics.optics
Coherent Perfect Absorption: Zero Reflection Without Linewidth Suppression
University of Alberta（阿尔伯塔大学）
本研究通过理论与实验重新评估相干完美吸收对腔线宽的影响，发现CPA仅将共振反射降至零而不改变谱宽，表观窄化与模分裂均为视觉假象，为数据呈现提供指导。
2025-10-25 physics.optics quant-ph
Noise-immune cavity-enhanced optical frequency comb spectroscopy: A sensitive technique for high-resolution broadband molecular detection
噪声免疫腔增强光学频率梳光谱（NICE-OFCS）技术是近年来发展起来的一种新技术，它利用相位调制来获得对由腔模引起的频率-幅度噪声转换的免疫性，并在宽的光谱范围内产生高的吸收灵敏度。我们描述的技术的原理，并讨论可能的梳状腔匹配的解决方案。我们提出了一个理论描述的NICE-OFCS信号检测与傅里叶变换光谱仪（FTS），并通过比较它的实验CO2光谱在1575 nm左右的模型进行验证。我们的系统是基于一个Er：光纤飞秒激光器锁定到一个腔和相位调制的频率等于多个腔自由光谱范围（FSR）。NICE-OFCS信号由配备高带宽商用探测器的快速扫描FTS检测。我们展示了一个简单的方法，被动锁定的调制频率的腔FSR，显着提高了长期的系统稳定性，允许平均时间的顺序分钟。使用精细度约为9000的腔，我们获得了每个光谱元件6.4 x 10^{-11} cm^{-1} Hz^{-1/2}的吸收灵敏度，以及通过多线拟合确定的450 ppb Hz^{-1/2}的CO2浓度检测限。
2014-10-31 physics.optics
Mechanically-mediated optical response in hybrid opto-electromechanical systems
我们从理论上研究了由一个光腔和一个微波腔耦合到一个共同的纳米机械谐振器组成的混合光机电系统中的电磁感应透明，吸收和参量放大的模拟。当两束泵浦光分别驱动两个腔模在各自的红边带上，并向光学腔中施加一束探测光以监测混合系统的光学响应时，我们发现由于相消干涉，探测光的透射谱中出现了一个透明窗口。当光腔在其蓝边带上泵浦时，由于相长干涉，产生类似于电磁感应吸收和参量放大的现象。
2014-04-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photonic and electronic state interactions in BaTiO3 based Optical Microcavity
研究了以BaTiO 3（BTO）为缺陷层的全介质光学微腔在飞秒时间尺度下的光子模介导吸收动力学以及对自发发射可调谐性的控制。腔增强瞬态吸收揭示了由于强的三阶光学非线性影响，光子和电子模式的主要激发态吸收（ESA）。发现BTO的光致发光受光子腔模的引导和调谐。这种有源光子结构在非线性光学和光子器件应用中具有潜在的应用前景。
2021-12-02 physics.optics
Characterizing the nitrogen-vacancy center singlet transition and its phonon sideband for absorption-based room-temperature magnetometry
Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF（弗劳恩霍夫应用固体物理研究所）；School of Science, RMIT University（皇家墨尔本理工大学理学院）；College of Staten Island (CUNY)（石溪学院（纽约市立大学））；National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（量子科学技术研究机构）；Physikalisches Institut, Universität Heidelberg（海德堡大学物理研究所）
该研究表征了金刚石NV中心单重态跃迁及其声子边带，开发新型方法测量其室温吸收截面，为基于吸收的室温磁力测量提供关键参数。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
