Plasma formation and relaxation dynamics in fused silica driven by femtosecond short-wavelength infrared laser pulses
激光诱导等离子体的形成和随后在固体陶瓷中的弛豫是伴随着材料性质的永久改变的结构修改的前体。通过不同的弛豫通道的电子空穴等离子体的衰减确定所得到的修改的属性。基于一个实验安排相结合的时间分辨的传输测量与交叉相位调制测量，我们隔离的等离子体的形成和弛豫动力学在大块的非晶熔融石英激发飞秒短波长红外（$λ=\,2100\,$ nm）激光脉冲。而所产生的电子空穴等离子体的弛豫时间到目前为止被假定为常数，我们的研究结果表明强度依赖的弛豫时间。我们将这种强度依赖性归因于自陷激子的振动脱陷。
2019-07-12 physics.optics
The influence of femtosecond laser wavelength on waveguide fabrication inside fused silica
我们研究了激光波长对熔融石英内激光直写制备光波导和改性材料径迹的影响。激光刻写轨道的大小，材料的修改阈值，结构的变化，和波导写入能量范围显示出强烈的依赖于激光波长范围从紫外到近红外。我们使用了考虑激光激发电子等离子体动力学（通过多速率方程）的数值模拟以及高斯光束理论来计算激光影响体积的大小，并将其与实验结果进行了进一步比较。这项研究深入了解如何预测和设计激光刻写线的空间特征，也有助于理解使用不同激光波长时与激光-玻璃相互作用相关的潜在物理机制。
2018-05-06 physics.optics
Formation of plano-convex micro-lens array in fused silica glass using CO2 laser assisted reshaping technique
报道了利用CO2激光辅助整形技术在石英玻璃表面制备高填充因子的平凸球面和正方形微透镜阵列。最初，周期性的微柱已经通过飞秒激光束在玻璃表面上编码。之后，通过在微柱的顶部上照射CO2激光束来抛光微柱数次。因此，在熔融石英玻璃表面上形成微透镜尺寸为50 μ m × 50 μ m的球形微透镜阵列和微透镜尺寸为100 μ m × 100 μ m的方形微透镜阵列。我们也研究了光通过球面微透镜阵列雕刻玻璃样品的强度分布。仿真结果表明，球面微透镜阵列的焦距为35 μ m。此外，我们研究了微透镜阵列雕刻玻璃样品的光学特性。所提出的基于CO2激光的整形技术是简单和快速的，显示出在各种透明材料中的光滑微透镜阵列的制造的承诺。
2016-05-29 physics.optics
On the abnormal temperature dependent elastic properties of fused silica irradiated by ultrafast lasers
具有热不变弹性特性的材料对于谐振器件的频率和尺寸稳定性的精密器件具有重要意义。在这里，我们证明了非晶二氧化硅的弹性温度系数（TCE）可以局部使用飞秒激光照射降低。值得注意的是，自组织激光诱导改性显示出TCE降低超过50%。这种急剧下降的起源归因于在激光改性区的精细多层结构内存在亚微米永久致密区。
2022-01-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Single-step fabrication of surface waveguides in fused silica with few-cycle laser pulses
利用超短脉冲激光直接写入表面波导是实现全激光制造对环境敏感的光子集成电路的关键技术。在这封信中，几个周期的激光脉冲（与一个子10 fs的持续时间）被用来生产在非掺杂，非涂层熔融石英基板的次表面波导。该制造技术依赖于低于纳米孔形成阈值的激光诱导微致密化。所制造的波导的光学损耗由覆盖层的光学性质决定。我们测量了损耗从小于0.1~dB/mm（空气覆盖）到2.8~dB/mm（浸油）。
2019-08-29 physics.app-ph physics.optics
Polarization-insensitive space-selective etching in fused silica induced by picosecond laser irradiation
众所周知，当用聚焦的飞秒激光束照射熔融石英时，可以实现空间选择性化学蚀刻。蚀刻速率敏感地取决于激光的偏振。令人惊讶的是，我们观察到，通过啁啾的傅里叶变换限制的飞秒激光脉冲皮秒脉冲，蚀刻速率的偏振依赖性消失，而仍然可以保持有效的蚀刻速率。用扫描电子显微镜观察发现，啁啾脉冲可以在辐照区域中诱导互连的纳米裂纹，这有助于有效地将蚀刻剂引入到微通道中。报道的技术对于三维（3D）微流体系统的制造和基于玻璃的3D打印非常有用。
2018-12-27 physics.app-ph physics.optics
Femtosecond laser-shockwave induced densification in fused silica
飞秒激光束在非烧蚀区域的紧密聚焦可以产生足以达到千兆帕斯卡范围或更高的局部压力的冲击波。在单光束配置中，最高压力区的位置嵌套在激光聚焦区内，使得难以区分冲击波压力与光致等离子体弛豫效应的影响。为了规避这个困难，我们考虑两个空间分离的聚焦光束，分别作为准同时压力波发射器。两个冲击波相长干涉的区域形成了一个极端压力范围的区域，与直接激光照射下的区域物理分离。在这里，我们提出的证据之间的两个光束的焦点，这可以完全归因于由每个聚焦的激光束发射的压力波的叠加压力诱导致密化的熔融石英。具体来说，我们展示了如何使用拉曼特性，光束偏转技术，和选择性蚀刻技术的光束间隙和脉冲时间延迟影响的熔融石英的结构特性。该方法是通用的，并且可以在用于高压物理研究的各种透明衬底中实施，并且与经典方法（例如使用金刚石砧）不同，该方法提供了一种通过在样品体积上扫描两个光束来创建任意形状的激光诱导高压冲击区的手段
2022-02-28 physics.optics
Preventing overfitting in infrared ellipsometry using temperature dependence: fused silica as a case study
针对变角光谱椭圆偏振测量数据拟合振荡器模型易出现非唯一非物理结果的问题，提出利用温度相关趋势防止过拟合的方法，以熔融石英为例验证有效性并生成高精度温度相关复折射率数据集。
2025-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Microfabrication of Paul wheel trap chip in fused silica by selective laser etching
Institute of Scientific Instruments of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院科学仪器研究所）；Institute of Physical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology（Brno理工大学机械工程学院物理工程研究所）
本文提出基于选择性激光刻蚀的熔融石英Paul轮阱芯片快速无掩模制造工艺，显著缩短周期并验证了微粒连续捕获72小时的功能。
2026-10-07 physics.optics
Femtosecond laser written low-loss multiscan waveguides in fused silica
本研究利用飞秒激光多扫描技术制备熔融石英低损耗波导，优化参数后实现高模式重叠率与低损耗，并成功应用于低插入损耗的25通道光纤耦合干涉仪，为光信息处理等领域提供支撑。
2024-08-13 physics.optics
Pulse duration dependence of material response in ultrafast laser-induced surface-penetrating nanovoids in fused silica
本研究利用超快贝塞尔光束在熔融石英中加工高深宽比纳米孔，发现脉冲持续时间显著影响表面烧蚀与内部成孔，并通过聚合物薄膜调制实现了深宽比超13000:1的表面穿透纳米孔阵列。
2025-05-23 physics.optics
Coating-free monolithic fused silica resonator via total internal reflection for precision laser stabilization
LIGO Laboratory, Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系LIGO实验室）；Montclair State University（蒙克莱尔州立大学）
针对光学参考腔薄膜涂层布朗噪声限制精密计量的问题，研究人员研发出基于全内反射的无涂层单片熔融石英谐振器，模式体积达现有同类最大，可用于激光稳频及精密计量，为突破频率稳定极限提供新路径。
2026-08-03 physics.optics
Hybrid Femtosecond Laser and Ion-Implantation Processing for Controlled, Deep, High-Efficiency Ablation in Fused Silica
Instituto de Optica Daza de Valdes (IO), CSIC（西班牙科学研究中心光学研究所）；HiLASE Centre, FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所 HiLASE 中心）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Centro de Microanálisis de Materiales (CMAM), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学材料微分析中心）；FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
通过结合金离子注入与飞秒激光处理，实现熔融石英的可控深度高效率消融，用于制造高质量光学元件。
2026-02-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Temperature-dependent absolute refractive index measurements of synthetic fused silica
利用NASA戈达德航天飞行中心的低温高精度折射测量系统（CHARMS），我们测量了5个样品的绝对折射率，这些样品取自一个非常大的康宁7980熔融石英晶锭，温度范围从30 K到310 K，波长范围从0.4微米到2.6微米，绝对不确定度为+/-1 x 10^-5。热光系数（dn/dT）导出值的统计变化在+/-2 x 10^-8/K水平。绝对折射率，色散和热光系数的图形和表格数据，提出了选定的波长和温度，以及估计的不确定性指数。温度相关的Sellmeier拟合测得的折射率的系数也被提出，以允许准确的插值指数到其他波长和温度。我们将我们的结果与独立调查（使用干涉测量技术测量折射率随温度的变化）的结果进行了比较，该调查的样品是由与我们的棱镜为支持开普勒任务而准备的相同材料制成的。我们还比较了我们的研究结果与稀疏的低温指数数据从测量这种材料的文献。
2008-05-01 physics.optics
Diagnostic results of new-generation dispersive element test samples based on Bragg structures in fused silica
本研究对基于熔融石英布拉格结构的新一代色散元件开展全面诊断，明确刻写参数阈值，发现低阈值刻写下样品线性吸收远低于商用样品，色散特性与计算值吻合，验证了其在千瓦级平均功率辐射压缩方面的应用潜力。
2024-12-13 physics.optics
Ultra-high-precision fused silica micro-hole machining via spherical aberration-assisted filamentation and laser-induced deep etching
Hanyang University（汉阳大学）；Samsung Display Co., Ltd.（三星显示有限公司）
针对玻璃难精密加工的问题，提出球差辅助成丝结合LIDE的新方法，在熔融石英上实现了低锥度、纳米级光滑、高重复性的超高精度微孔加工，且成本更低。
2025-10-21 physics.optics
Broadband Measurement of Coating Thermal Noise in Rigid Fabry-Perot Cavities
我们报告的相对长度波动的两个固定间隔的法布里-珀罗腔与石英/钽电介质涂层的熔融石英基板上制造的反射镜。通过将激光器锁定到每个腔并读出透射光束的拍音$\hatν = ν_1 - ν_2$，我们发现，对于10 Hz至1 kHz的频率，拍音波动的幅度谱密度为$\sqrt{S_\hatν(f)} = (0.5\,\mathrm{Hz})/f^{1/2}$。通过仔细预算的噪声源的拍音，我们发现，我们的测量是一致的，在这个频带中的波动占主导地位的布朗噪声的镜子涂层。拟合涂层损失角$ϕ_\mathrm{c}$，我们发现它等于$4\times10^{-4}$。然后，我们使用贝叶斯分析结合我们的测量与以前的观察，从而提取估计的个别损失角的二氧化硅和钽。希望本文所描述的实验平台可以在未来用于测量由新的反射镜材料和几何形状形成的腔的长度噪声。
2014-06-17 physics.optics
High-Q MgF$_2$ whispering gallery mode resonators for refractometric sensing in aqueous environment
我们提出了我们的实验折射传感超高Q，晶体，双折射氟化镁（MgF $_2$）回音壁模式谐振器。与最常用于传感实验的熔融石英的不同之处在于MgF $_2$的折射率很小，非常接近水的折射率。与熔融石英相比，这导致超过50%的渐逝场和4.25倍的灵敏度。此外，双折射放大了TM和TE型模式之间的灵敏度差异，这将增强基于差频测量的感测实验。我们估计我们的谐振器的性能，并比较它们与熔融石英理论和目前的实验数据显示的干涉测量的倏逝波衰减和毫米大小的MgF $_2$回音壁模式谐振器浸没在水中的灵敏度。他们表现出合理的协议与发达国家的理论。此外，我们在高于$1 \times 10^8$的水中观察到稳定的Q因子。
2014-09-08 physics.optics
Influence of Antireflection Si coatings on the Damage Threshold of fused silica upon irradiation with Mid-IR femtosecond laser pulses
本研究探究不同厚度Si增透膜对中红外飞秒脉冲辐照下熔融石英损伤阈值的影响，发现Si/SiO₂结构的反射、透射特性具厚度依赖性，可用于调节基底损伤阈值，为中红外增透涂层设计提供新路径。
2023-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Use of solid fused silica etalon with broadband metallic coatings for calibration of high-resolution optical spectrograph
本研究针对高分辨率光谱仪波长校准的现有方案局限，验证了低成本带宽带金属涂层的固体熔融石英标准具的校准性能，证实其在470-780nm波段优于ThAr灯，是高性价比的宽带校准方案。
2025-07-30 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ins-det
Filamentation of ultrashort laser pulses in silica glass and KDP crystal: A comparative study
利用单向脉冲传输程序研究了800 nm飞秒激光脉冲在石英玻璃和磷酸二氢钾（KDP）晶体中的传输。在熔融石英中的成丝进行了比较，在KDP占缺陷态和电子空穴动力学的存在下，光的自沟道。在KDP中，激光脉冲产生具有高达200 TW/cm $^2$的更高钳位强度的强细丝和具有高于$10^{16}$ cm $^{-3}$的电子密度的更长等离子体通道。尽管有这些差异，在二氧化硅和KDP中的传播动力学几乎是相同的输入功率超过自聚焦的临界功率的相等比率。
2014-05-16 physics.optics
Fabrication of mirror templates in silica with micron-sized radii of curvature
我们提出了非常小半径的凹微光学器件的熔融石英基板上使用CO2激光烧蚀和随后的反应离子蚀刻的制造。该协议产生轴上近高斯凹陷的曲率半径$\lesssim5$微米在浅的深度和2埃的低表面粗糙度。这种几何形状是有吸引力的腔量子电动力学，小模式体积和低散射损耗是理想的。我们研究了可调谐法布里-珀罗型微腔中结构的光学性能，证明了近涂层限制的损耗率（F = 25，000）和与其几何尺寸一致的小焦距。
2016-12-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Frequency tuning of the whispering gallery modes of silica microspheres for CQED and spectroscopy
我们已经调谐了熔融石英微谐振器的回音壁模式在800 nm处超过近1 nm，即超过0.5 FSR或10^6线宽的谐振器。这是通过一种基于双茎微球拉伸的新方法实现的。下面描述的设备将允许新的腔QED实验与这种高Q光学谐振器时，它是理想的，以优化其耦合到发射器与给定的过渡频率。这里展示的调谐能力是兼容的超高真空和低温操作，这应该是有用的，未来的实验与激光冷却原子或单量子点。
2000-08-02 physics.ins-det physics.optics quant-ph
High-Q silica zipper cavity for optical radiation pressure driven MOMS switch
我们设计了一个具有高光学和机械Q（品质因数）值的石英拉链腔，并数值模拟了辐射压力驱动的微光机械系统（MOMS）方向开关的可行性。当腔间距为34 nm时，石英拉链腔的光学Q值为6.0 × 10^4，有效模体积Vmode为0.66λ^3。我们发现，这个Q/V_mode值是五倍以上，可以获得一个单一的纳米腔设计。机械Q（Q_m）由热弹性阻尼确定，在室温下真空中为2.0 × 10^6。光-机耦合率g_OM高达100 GHz/nm，这使得我们能够移动定向腔-波导系统，通过控制辐射压力实现1550 nm光与770 nm光的切换。
2014-05-15 physics.optics
Low threshold anti-Stokes Raman laser on-chip
基于集成二氧化硅回音壁模式谐振腔的拉曼激光器已经实现了从电信到生物检测的许多应用。为了克服二氧化硅固有的低拉曼增益值，这些器件利用其超高的品质因数（Q），允许实现亚mW受激拉曼散射（SRS）激光阈值。受激反斯托克斯拉曼散射（SRS）是与SRS密切相关的非线性行为。该非线性光学过程将泵浦光子与SRS光子组合以生成上转换光子。因此，为了实现SARS，SRS过程的效率必须很高。因此，由于这些器件的低激光效率，在片上谐振腔中实现SARS具有挑战性。在本工作中，金属掺杂的超高Q（Q>107）的二氧化硅微腔阵列的芯片上制作。金属掺杂剂在改善器件性能方面起着多种作用。它增加了腔体材料的拉曼增益，并减小了光模面积，从而增加了循环强度。因此，这些器件的SRS激光效率比传统的二氧化硅微腔大10倍以上，同时保持低激光阈值。这种组合使SARS能够产生亚mW的输入功率和显着提高反斯托克斯拉曼激光效率。
2019-07-04 physics.app-ph physics.optics
Laser micro-fabrication of concave, low-roughness features in silica
我们描述了一种微加工方法，以创建具有超低表面粗糙度的二氧化硅凹面特征，无论是在光纤的端面上还是在平坦的基板上。加工使用单一聚焦CO2激光脉冲。选择参数使得通过热蒸发去除材料，同时通过低粘度熔体层中的表面张力诱导的运动产生优异的表面质量。表面粗糙度σ~0.2nm。凹进的凹陷在靠近中心处是近球形的，曲率半径在20 μ m和2000μm之间。该方法允许制造低散射的微光学器件，例如用于高精细度腔的反射镜衬底或光纤尖端上的负透镜，从而扩展微光学元件的范围。
2011-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
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
Dispersive optomechanics of supercavity modes in high-index disks
在这项工作中，我们研究了在电信波长的连续介质中的光学准束缚态和高折射率波长大小的圆盘中的GHz机械模式之间的色散耦合。我们表明，这样的腔可以显示与光机械晶体腔（$g_{0}/2π\backsimeq$ 800 kHz）的光机械耦合率的值。有趣的是，光学谐振与机械模式在远高于10 GHz的频率的光机耦合似乎是可以实现的。我们还表明，在基板上的机械泄漏，可以大大减少通过放置在薄的二氧化硅基座的磁盘。我们的研究结果提出了一种新的路线，超紧凑的光机械腔，可以潜在地安排在大规模的阵列，形成光机械元表面。
2020-09-17 physics.optics
Large-angle scattered light measurements for quantum-noise filter cavity design studies
散射光的光学损失可能会限制量子噪声滤波腔的性能，这些腔被考虑用于升级高级LIGO引力波探测器。本文介绍了成像散射仪测量的大角度散射光从两个高品质的样品光学，高反射镜和分束器。这些光学元件都是超抛光的熔融石英基板，具有二氧化硅：钽电介质涂层。它们代表了用于滤波器腔的当前最先进的光学技术。我们提出了角度分辨散射值，并整合这些来估计总散射超过测量的角度。我们发现，散射到更大角度的总积分光可以小到4 ppm。
2012-04-11 gr-qc physics.optics
Ultrastable lasers based on vibration insensitive cavities
我们提出了两个超稳定激光器的基础上两个振动不敏感腔的设计，一个垂直的光轴几何形状，其他水平。超稳定腔构造与熔融石英反射镜基板，示出降低热噪声限制，以提高频率稳定性比以前的设计。在每个空间方向上测得的振动灵敏度分量等于或优于1.5 e-11/m.s^-2，这表明与以前的研究相比有了显著的改善。我们已经测试了对腔体支撑点位置的非常低的依赖性，以确定我们的设计消除了微调的需要，以实现极低的振动灵敏度。相对频率测量表明，至少一个稳定的激光器在1秒时具有优于5.6e-16的稳定性，这是对于该腔长度获得的最佳结果。
2009-05-04 physics.optics
Cryogenic photonic resonator with $10^{-17}$/s drift
本文提出一种在9.5 K低温下运行的实心熔融石英紧凑型光子谐振器，利用热膨胀与热光系数平衡实现频率敏感度零点，在195 THz载波上实现4 mHz/s长期频率漂移的激光稳定化，为超稳定激光系统提供新方案。
2024-10-13 physics.optics
Crossed optical cavities with large mode diameters
我们报道了一种紧凑的超高真空兼容光学组件，用于制作大规模的二维光晶格，用于超冷原子的实验。该组件由一个由超低膨胀玻璃制成的八角形间隔物组成，我们将四个熔融石英腔镜与之光学接触，使其具有高度的机械和热稳定性。反射镜表面几乎是平面平行的，这允许我们创建两个垂直的腔模式与直径$\sim$ 1 mm。这种大的模式直径是期望的，以增加光晶格的均匀性，但导致两个腔模式之间的共面性的强的角度敏感性。我们展示了一个程序，以精确地定位每个镜基板，实现了$d = 1(5)$ $μ$ m的共面性的偏差。在任意可见光和近红外波长处产生大的光晶格需要显著的功率增强以克服可用激光功率的限制。腔镜具有定制的低损耗镜面涂层，可将从可见光到近红外的一组相关波长的功率提高多达三个数量级。
2021-01-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Field-Deployable Pressure Standard Based on a Compact Dual-Cavity Refractometer
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）；State Key Laboratory of Chemical Reaction Dynamics, Department of Chemical Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学化学物理系化学反应动力学国家重点实验室）
本文提出一种基于双腔熔融石英折射仪的便携式光学压力标准，通过差分测量消除共模误差，以射频扫描替代反馈锁定，实现3.4 ppm重复性，为现场量子可追溯压力校准提供实用方案。
2026-09-14 physics.gen-ph physics.optics
Optomechanical suspended waveguide for broadband phase modulation with frequency memory effect
本文提出一种基于两端固支振动悬臂梁的光机械波导，利用物理伸长和应力实现宽带光相位调制，并利用类Duffing非线性动力学实现具有频率记忆效应的光学信息存储。
2019-06-05 physics.app-ph physics.optics
Fabrication of Optical Nanofibre-Based Cavities using Focussed Ion-Beam Milling -- A Review
基于纳米纤维的光学腔对于量子光学应用特别有用，例如集成单光子源的开发，以及用于研究腔量子电动力学（cQED）中的基本光-物质相互作用。虽然已经使用了几种技术来生产基于纳米纤维的光学腔，但聚焦离子束（FIB）铣削正变得流行;它可以用于直接在纳米纤维中制造复杂结构。该技术使用高度加速的离子束以高分辨率从靶材料中去除原子。然而，研磨具有高度弯曲结构和大纵横比的绝缘材料（例如二氧化硅纳米纤维）是具有挑战性的，这是由于材料中的电荷积累导致机械振动和未对准问题。在这篇文章中，我们突出了纳米纤维的主要特点，并简要回顾了cQED与纳米纤维为基础的光学腔。概述了铣削过程，总结了不同的FIB铣削器件及其应用。最后，我们提出了我们的技术来生产纳米纤维腔的FIB铣削。为了克服上述挑战，我们提出了一种专门设计的基板，其具有氧化铟锡（ITO）涂层的Si基板，并概述了我们的程序，该程序提高了铣削过程中的稳定性并提高了可重复性。
2020-01-22 physics.app-ph physics.optics
Surface acoustic wave enabled all-optical determination of the interlayer elastic constants of van der Waals interface
HSE University（高等经济大学）
本文利用飞秒激光激发声表面波并结合全光泵浦-探测干涉技术，通过多层建模测定了 h-BN 与熔融石英衬底之间的纵向和剪切弹性耦合常数。
2025-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Internal surface plasmon excitation as the root cause of laser-induced periodic plasma structure and self-organized nanograting formation in the volume of transparent dielectric
考虑到小尺度电离场不稳定性的可能性，对聚焦飞秒激光脉冲在透明介质（熔融石英）中产生的光学放电的动力学进行了计算机模拟。采用Maxwell Garnett公式建立了纳米分散非均匀介质模型，考虑了熔融石英中微小杂质的存在。计算的结果使得有可能揭示以前未知的物理机制，该机制确定了在每个单个击穿脉冲中形成的有序等离子体场结构的周期性，并且是暴露于一系列重复脉冲的介电材料中的有序体积纳米光栅形成的根本原因。在这一机制中，有两个要点具有决定性意义：（i）在与入射激光脉冲反向传播的击穿波前处形成薄的超临界等离子体层，以及（ii）在该波前处激发“内表面等离子体激元”，导致等离子体中随机种子扰动的相应空间谐波的快速放大以及周期等于表面等离子体激元的波长（电介质中波长的0.7）。
2020-06-26 physics.optics physics.plasm-ph
Coherent Cancellation of Photothermal Noise in GaAs/Al$_{0.92}$Ga$_{0.08}$As Bragg Mirrors
热噪声是许多高精度光学实验的限制因素。目前正在研究具有降低的热噪声的新型光学材料。其中一对材料砷化镓和铝合金砷化镓（统称为AlGaAs）与传统材料（如二氧化硅和钽）相比，显示出低布朗噪声的前景。然而，AlGaAs有可能产生高水平的热光噪声。我们已经制作了一组AlGaAs晶体涂层，转移到熔融石英基板，其层结构已被优化，以减少热光噪声诱导相干抵消的热弹性和热折射效应。通过测量这些反射镜的光热传递函数，我们发现这种优化是成功的。
2015-10-26 physics.optics
Investigation of ultrafast laser photonic material interactions: challenges for directly written glass photonics
目前，直写波导制作可能是飞秒激光微加工在透明介质中最广泛研究的应用。诸如埋地波导、功率分配器、耦合器、光栅和光放大器等器件都已得到演示。波导的特性主要取决于样品材料的特性和写入激光的特性。在本文中，我们讨论了使用飞秒激光直写技术的研究人员所面临的挑战，特别强调被放置在熔融石英和磷酸盐玻璃作为不同应用的设备主机的适用性。
2008-02-14 physics.optics
Ultrafast laser writing quill effect in low loss waveguide fabrication regime
羽管效应是超快激光写入中的一个有趣现象，据我们所知，尚未在低损耗波导（LLW）写入区进行研究，这可能是由于在该区域中在常规白光显微镜下不可见。在这份报告中，借助自适应三次谐波发生显微镜，我们揭示了在LLW写入制度的羽毛管效应，并研究其对写入的光子集成器件的性能的影响，在熔融石英偏振相关的属性和分束比的三波导耦合器在硼硅酸盐玻璃。
2018-07-03 physics.app-ph physics.optics
Normal dispersion silicon oxynitride microresonator Kerr frequency combs
片上光学谐振器已被证明是产生克尔频率梳的有前途的平台。回音壁模式谐振器是特别有吸引力的，因为它们的占地面积小以及阈值和功耗低。这种性能可以归因于两个特性：腔品质因数（Q）和腔色散。进入腔的输入光场被腔Q放大，使得非线性过程能够在低输入功率下发生。此外，光梳的总跨度由色散决定。在基于光腔的梳中，色散由腔的几何色散和材料色散决定。虽然已经探索了许多不同的材料，但对于大多数材料来说，实现超高Q（UHQ）片上频率梳状源仍然具有挑战性。一个例外是集成硅器件系列。然而，由于二氧化硅会从周围环境中吸引水分子，因此除非在受控气氛中包装，否则设备性能的寿命从根本上受到限制。在这里，我们证明了从SiO1.7N0.13微环形谐振器制造的环境稳定的频率梳的产生。由于腔体的UHQ因子，具有亚微瓦阈值的参数振荡被证明。基于它们的几何形状和材料特性，空腔具有正常色散。然而，由于避免了模式交叉，产生频率梳。最后，与SiO2不同，SiO1.7N0.13抑制了水单层的形成，使亚微瓦性能在最低环境控制下储存的设备中保持一周以上。
2019-07-04 physics.app-ph physics.optics
Global optimization of an encapsulated Si/SiO$_2$ L3 cavity for ultra-high quality factor
我们优化了硅封装的硅L3光子晶体腔超高品质因数的全局优化策略，其中最接近的孔周围的腔是不同的，以尽量减少面外损失。我们找到了一个最佳的$Q_c=4.33\times10^7$值，从而为封装的低折射率对比度光子晶体腔创造了新的记录。我们还解决了结构缺陷对我们的最佳腔设计的影响，并预测平均$Q_c$在200万政权的国家的最先进的硅制造公差。
2019-11-11 physics.optics
Optical scatter of quantum noise filter cavity optics
用于过滤压缩光以降低量子噪声的光学腔需要具有非常低的散射损耗的光学器件。我们报告测量光散射从两个超抛光熔融石英光学应用高反射离子束溅射介电涂层之前和之后。我们使用了成像散射仪，其用线性偏振的1064 nm波长激光以固定的入射角照射样品，并记录激光束平面中方位角的反向散射图像。我们从这些图像中提取的双向反射分布函数（BRDF）的光学涂层和不涂层，并估计其集成散射。我们发现，这些涂层的应用导致积分广角散射增加超过50%，对于两个涂覆的样品为5.00+/-0.30和3.38+/-0.20 ppm。此外，涂层光学器件的BRDF函数呈现最大值与方位角的图案。我们比较散射模型表明，这是定性一致的粗糙度散射从涂层界面。这些结果是更广泛的研究的一部分，以了解和最大限度地减少干涉引力波探测器的量子噪声滤波腔的光损耗。对于激光干涉引力波天文台（LIGO）设想的16米长的过滤腔，这些样品测量的散射是可以接受的，尽管进一步减少损失将提高LIGO的量子噪声限制性能。
2015-06-12 physics.optics
Single-mode optical fiber for high-power, low-loss UV transmission
我们报道了由熔融石英制成的大模面积实芯光子晶体光纤，即使在相对较高的光功率下也能抵抗紫外线（UV）的日晒。使用的光纤的氢负载和紫外线照射的过程中，我们证明了稳定的单模传输超过数百小时的光纤输出功率为10 mW，在280 nm和125 mW，在313 nm（仅限于可用的激光功率）。在这些波长下，光纤衰减范围从0.9 dB/m到0.13 dB/m，并且不受半径大于50 mm的弯曲的影响。
2014-08-08 physics.optics quant-ph
Design of an optical reference cavity with low thermal noise and flexible thermal expansion properties
通过有限元分析，设计了一种具有超稳光学参考腔的超稳光学参考腔。所设计的谐振腔具有较低的热噪声极限$1\times10^{-16}$和灵活的有效热膨胀系数（CTE）过零温度。复合腔和纯ULE腔之间的CTE零交叉温度差可以从$-10\ ^{\circ}$ C调谐到$23\ ^{\circ}$ C，这使得能够在室温附近操作所设计的参考腔，而不用担心ULE间隔物的CTE零交叉温度。该设计可适用于不同长度的腔体。通过结构优化，实现了腔体的抗振性。
2012-04-05 physics.optics
