Approximate equivalence between guided modes in a low-contrast photonic bandgap fiber and Maxwell TM modes of a high-contrast two-dimensional photonic structure
我们提出了一个正式的类比之间的本征值问题的引导标量模式的低对比度光子带隙光纤和准静态TM模式的二维(2D)光子结构。利用这个类比,我们数值研究了无序微结构光纤的限制损失,通过一个开放的2D系统与高折射率夹杂物的泄漏率。我们的研究结果表明,对于大的值的无序,限制损失增加。然而,他们也提出,通过探索安德森局域化的物理参数范围,可以改善强无序光纤中的损耗。
2010-04-13 physics.optics
Towards self-similar propagation in a dispersion tailored and highly nonlinear segmented bandgap fiber at 2.8 micron
我们数值模拟了抛物型光脉冲在2.8微米高度非线性和无源特殊光子带隙光纤中的自相似传播。在这种情况下,我们提出了一个方案赋予了一个快速变化的,但近平均零的纵向色散和调制的非线性分布,以实现自相似性的形成的抛物线脉冲传播更长的距离。为了实现所提出的方案,我们设计了一个分段的带隙光纤与适当的锥形对应物,以实现这种定制的色散与chalchogenide玻璃材料。在输出端获得了自相似抛物脉冲,其半峰全宽为4.12ps,能量约为39pJ。随着线性啁啾跨越整个脉冲持续时间,3dB的光谱展宽约38 nm的输出已被报道。
2016-06-22 physics.optics
Supercritical-Xenon-Filled Hollow-Core Photonic Bandgap Fiber as a Raman-Free, Dispersion-Controllable Nonlinear Optical Medium
我们提出了超临界氙在空芯光子带隙光纤作为一种高度非线性介质,并证明了200 nm的控制光纤的指导窗口的氙通过其超临界相变。氙的大光学极化率和单原子性质被预测为允许大的光学非线性,在与熔融石英相同的数量级上,同时保持大大降低的拉曼散射,为非线性和量子光学提供益处。
2013-06-19 physics.optics
High-resolution and broadband all-fiber spectrometers
光纤的发展使长距离宽带传输的损耗最小,从而彻底改变了电信业。反过来,高质量低成本光纤的普及使许多其他应用成为可能,包括光纤传感器,光纤激光器和成像光纤束。最近,我们表明,多模光纤也可以作为一个光谱仪通过测量波长相关的散斑图案形成的导模之间的干涉。在这里,我们使用100米长的多模光纤在波长1500 nm处达到1 pm的创纪录分辨率,优于最先进的光栅光谱仪。我们还用4cm长的光纤实现了宽带操作,覆盖400 nm - 750 nm,分辨率为1 nm。该光纤光谱仪由体积小的光纤和记录散斑图的单色相机组成,结构紧凑、重量轻、成本低,同时具有高分辨率、宽带宽和低损耗等优点。
2014-06-11 physics.optics
Using a multimode fiber as a high resolution, low loss spectrometer
我们提出并证明,传统的多模光纤可以作为一个高分辨率,低损耗的光谱仪。所提出的光谱仪只包括光纤和一个相机,图像的散斑图案之间的光纤模式的干涉。虽然这种散斑图案对许多应用是有害的,但是它对关于输入信号的频谱内容的信息进行编码,该信息可以使用校准数据来恢复。我们实现了0.15 nm的光谱分辨率超过25 nm的带宽,使用1米长的光纤,和0.03 nm的分辨率超过5 nm的带宽与5米的光纤。插入损耗小于10%,重建光谱的信噪比大于1000。
2012-06-14 physics.optics
Low-Light-Level Optical Interactions with Rubidium Vapor in a Photonic Bandgap Fiber
我们表明,铷蒸气可以产生的光子带隙光纤的核心内产生的光学深度超过2000。我们的技术用于生产蒸汽是基于涂层的纤维芯的内壁与有机硅烷和使用光诱导原子解吸释放Rb原子到核心。我们开发了一个模型来描述原子密度的动力学,并作为该系统支持超低水平非线性光学相互作用的潜力的初步演示,我们执行电磁诱导透明与控制场功率在帕萨特制度,这代表了超过1000倍减少所需的散装,聚焦几何形状的功率。
2006-06-07 physics.optics
Multimode optical fiber based spectrometers
在校准由光纤的导模之间的干涉产生的波长相关散斑图案之后,标准多模光纤可以用作通用光谱仪。一个传输矩阵被用来存储校准数据和一个强大的算法被开发来重建一个任意的输入光谱中存在的实验噪声。我们证明,一个20米长的光纤可以解决两个激光线分离只有8 pm。在另一个极端,我们表明,2厘米长的光纤可以测量宽带连续谱产生的超连续谱源。我们调查的光纤的几何形状上的光谱分辨率和带宽的影响,并讨论了额外的限制时,测量密集的光谱散斑对比度降低所施加的带宽。最后,我们展示了一种方法,以减少频谱重建误差和增加的带宽分别成像的散斑图案的正交偏振。多模光纤光谱仪是紧凑的,重量轻,成本低,并提供低损耗的高分辨率。
2013-02-19 physics.optics
Temperature-Dependent Group Delay of Photonic-Bandgap Hollow-Core Fiber Tuned by Surface-Mode Coupling
表面模是光子带隙空芯光纤(PBG-HCF)纤芯-包层界面处的高度空间局域化模。当与SM耦合时,芯中的空气模式(AM)尽管在光谱上在包层光子带隙内,但将遭受更高的损耗,并且将在避免的交叉(反交叉)波长周围高度色散。在本文中,我们数值计算表明,这种避免交叉可以发挥重要的作用,在PBG-HCF的AM群延迟的温度依赖性的调谐。在较高的温度下,热光效应和热膨胀都有助于避免交叉波长的红移,从而引起AM色散的温度依赖性。数值模拟结果表明,避免交叉的红移可以显著地调谐PBG-HCF的热延迟系数(TCD),从-400 ps/km/K到400 ps/km/K,约为-120 ppm/K到120 ppm/K。与通过光子带隙的热诱导红移的已知调谐机制[Fokoua等人,Optica 4,659,2017],通过SM耦合对TCD的调谐呈现出更宽的调谐范围和更高的效率。我们的研究结果将为PBG-HCF的设计提供一条新的途径,用于传播时间敏感的应用。
2021-09-10 physics.optics
Enhanced Two-Photon Absorption in a Hollow-Core Photonic Bandgap Fiber
我们发现,双光子吸收(TPA)的铷原子可以大大增强通过使用空芯光子带隙光纤。我们研究了5S 1/2 - 5D 5/2跃迁的非共振简并无多普勒TPA,并观察到在光纤中总功率仅为1 mW的泵浦光的1%吸收。这些结果通过测量发射的蓝色荧光的量进行了验证,并与理论预测相一致,表明渡越时间效应在确定受限几何结构中的双光子吸收截面中起着重要作用。
2010-11-01 physics.atom-ph physics.optics
Jacquard-woven photonic bandgap fiber displays
我们提出了一个概述的光子纺织品显示器编织在一个Jumbloom织机,使用新发现的聚合物光子带隙光纤,有能力改变颜色和外观时,与环境或透射光照明。光子纤维可以是薄的(直径小于300微米)和高度柔性的,这使得可以在计算机化的提花织机上编织纬纱,并与第二纬纱一起形成复杂的双重编织结构。我们演示了光子晶体纤维如何在纺织品上实现各种颜色和结构图案,以及如何通过平衡环境和发射辐射来创建动态图像。最后以低可见度条件下的安全软件为例进行了说明。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topological photonic crystal fibers based on second-order corner modes
光子晶体光纤是现代纤维光学中最活跃的研究领域之一。拓扑光子学的最新进展激发了新的光纤概念和设计。在这里,我们展示了一种新型的拓扑结构的光子晶体光纤的基础上的二阶光子角模的Su-Schrieffer-Heeger模型。与以往主要研究$k_z=0$处的面内性质不同,我们发现在$k_z>0$的光纤结构中,拓扑带隙仅在沿光纤轴向的传播常数$k_z$大于一定阈值时才存在,并且在大的$k_z$处出现的拓扑带隙包含两组角光纤模.我们进一步研究了传播图,提出了一种方便的方法来调整拓扑带隙内的角光纤模式的频率,并设想这种新型光纤的多频率和多信道传输能力。我们的工作不仅具有实际意义,而且还可以为光纤探索开辟一个新的领域,其中许多现有的高阶拓扑光子模式可以为光纤设计和应用带来令人兴奋的新机会。
2021-08-04 physics.optics
Precise Balancing of Viscous and Radiation Forces on a Particle in Liquid-Filled Photonic Bandgap Fiber
结果表明,在充液的单模光子晶体光纤的空芯中,微米尺寸的粒子可以稳定地保持对流体逆流使用辐射压力,并移动到和来回(超过10秒厘米),通过斜坡的激光功率上升和下降。该结果代表了一个重大的进步,在以前的工作中,在光学多模充液光纤,其中波动的横向场图案呈现不可预测的辐射和捕获力的粒子输运。逆流液体可以装载精确控制浓度和剂量的化学品序列,使研究单个颗粒,囊泡或细胞成为可能。
2009-04-24 physics.flu-dyn physics.optics
Broadband multimode fiber spectrometer
一个通用的全光纤光谱仪,证明克服光谱分辨率和带宽之间的权衡。通过将波分复用器与五根多模光纤集成,我们在1500 nm波长处实现了100 nm带宽和0.03 nm分辨率。本文提出了一种从多模光纤中导模干涉产生的散斑图重建光谱的有效算法。这种算法能够在存在噪声的情况下快速、准确地重建稀疏和密集光谱。
2016-02-18 physics.ins-det physics.optics
Ultrahigh Resolution Spectroscopy Across the Visible to Infrared Spectrum Using Multi-Mode Interference in a Compact Tapered Fiber
光谱学是许多科学和技术领域的基本工具。许多努力都集中在光谱仪的改进上,但到目前为止,这是以高光谱分辨率和宽工作范围为代价的。在这里,我们描述了一个紧凑的光谱仪没有这种权衡。该装置依赖于沿高度多模锥形光纤的泄漏模式的多模干涉成像,从而产生光谱可区分的图像,该图像形成用于重建入射光谱的基础。这种锥形光纤多模干涉光谱仪能够在单次相机曝光中采集宽带光谱,在可见光谱中的测量分辨率为40 pm,在红外光谱中的测量分辨率为10 pm,与光栅光谱仪的性能相当。光谱从500 nm到1600 nm的演示,虽然整个石英光纤的透明窗口的操作是可能的。泄漏模式的多模干涉光谱适用于各种器件几何形状,包括各种透明材料中的平面波导。我们预计,这种技术将大大扩展高性能光谱在广泛的应用范围的可用性。
2014-07-24 physics.optics
Optical Frequency Combs Generated by Four-Wave Mixing in Optical Fibers for Astrophysical Spectrometer Calibration and Metrology
本文提出了利用两束稳频单频激光在光纤中的多次四波混频产生的光学频率梳,用于高精度频率标记、天体物理光谱仪的校准和计量。使用具有非常短的长度和小的群速度色散的高度非线性和光子晶体光纤,结合参量产生所需的能量和动量守恒,确保梳状频率之间的相位失配可以忽略。与来自锁模激光器或微腔的梳相比,没有谐振器允许从数十千兆赫兹到超过太赫兹的频率间隔的大调谐。
2008-06-03 physics.atom-ph physics.optics
Cavity Optofluidics: Raman Laser Made of a Fiber Coupled nano-Liter Droplet
我们用μ液滴制作了一个光纤耦合超高Q谐振腔,并在实验上测量了受激喇曼辐射,其阈值为160μW。我们观察到的拉曼激光线,同意其相关的计算分子振动,以及与对照组的实验,使用拉曼光谱仪。然而,不像光谱仪,其中发射是自发的和较少的方向性,我们的液滴发射器是受激的,单模光纤耦合,共振增强与Q为2.5亿,局限于一个23 μ m3的模式体积,并具有7个数量级更高的功率。
2017-11-17 physics.optics
Single-Pixel Multimode Fiber Spectrometer via Wavefront Shaping
当光通过多模光纤时,由于光纤内的复杂干涉而形成二维随机强度图案。散斑图案对光频率的极端敏感性为高分辨率多模光纤光谱仪铺平了道路。然而,这种方法需要昂贵的红外相机,并阻碍了芯片上光谱仪的集成。在这项研究中,我们提出了一个单像素多模光纤光谱仪利用波前整形。输入光在空间光调制器的帮助下被结构化,并且针对每个波长存储最佳相位掩模,将光聚焦在光纤的远端。在固定的最佳掩模下,通过扫描所有波长来记录聚焦区域中的强度变化。强度测量的基础上,我们表明,一个任意的输入光谱具有两个波长20 pm,彼此分开,可以成功地重建(重建误差为~3%),在近红外区,对应的分辨率为$ R \approx 10^5 $。我们还演示了各种带宽的宽带连续光谱的重建。随着单像素检测器的安装,我们的方法提供了低预算和紧凑的检测在增加的单噪声比。
2022-10-24 physics.app-ph physics.optics
Multifunctional Portable Optical Measuring Instrument Based on Y-Fiber Optics
本研究基于多种光学原理,结合CCD传感器、Y型光纤光路与遥控多色LED灯,搭建了集光谱分析、溶液浓度监测、薄膜测厚于一体的便携式光学测量仪,验证了其高精度、宽范围的非接触测量性能。
2024-12-10 physics.optics
Self-calibrating Fiber Spectrometer for the Measurement of Broadband Downconverted Photon Pairs
我们实验证明了一种简单的方法来测量双光子联合光谱映射到时域使用色散介质的光谱信息。使用各种顶帽光谱滤波器来限制所测量的宽带下转换光子的光谱(并且因此,时间)范围。光谱滤波器的尖锐边缘被用作用于色散介质的色散表征的光谱标记。这种方法可以同时完成色散特性和联合光谱测量。用这种方法得到了极化光纤中II类下转换光子对的联合谱(中心约为1.5 μ m,超过100 nm)。
2015-05-06 physics.optics quant-ph
Pulsed single-photon spectrometer by frequency-to-time mapping using chirped fiber Bragg gratings
提出了一种基于频时映射、色散群延迟色散(GDD)和精确时间分辨单光子计数的光纤集成光谱仪。啁啾光纤布拉格光栅提供低损耗GDD,将输入脉冲的频率分布映射到输出脉冲的时间包络上。使用快速单光子计数模块的时间分辨检测能够监测825 nm至835 nm的波长范围,在55 pm分辨率下(24 GHz,830 nm)具有几乎均匀的效率。为了证明这种技术的多功能性,预示着单光子的光谱干涉和光子对源的联合光谱强度分布进行了测量。这种单光子级光谱测量的方法提供了一种在可见光和近红外波长实现时频量子光学应用的途径,其中必须同时监测多个光谱通道。
2017-07-29 physics.optics quant-ph
Fast-light Assisted Four-Wave-Mixing in Photonic Bandgap
由于前向波和后向波相互耦合,并且在光子带隙中形成没有能量净传播的驻波,因此基本物理常识是,任何与波传播相关的效应(包括四波混频(FWM))都被认为是不可能的。然而,我们在此着重说明,在特定情况下,这一常识是可以被打破的。在这篇文章中,我们报告了第一个实验观察到的能量转换的光子带隙到其他通道通过四波混频。由于光子带隙中的快光效应对相位的操控,我们设法达到相位匹配的条件,从而产生了四波混频,有效地将能量转移到光子带隙之外的其他通道。作为一维光子晶体,分别对光纤布拉格光栅(FBG)在有快光和无快光时的光子带隙进行了模拟,观察到FBG光子带隙中的四波混频增强。实验结果与理论分析吻合较好。
2014-12-25 physics.optics
Near-infrared dual-comb spectroscopy of CO2 and N2O with a discretized highly nonlinear fiber
本研究设计基于新型高非线性光纤的全光纤双光梳光谱仪,实现1.55微米到2微米的频率梳高效转换,可精准测量CO₂、N₂O的振转跃迁吸收及碰撞加宽系数,结果匹配HITRAN数据库,还可用于混合气体谱线加宽测量。
2024-01-30 physics.optics
Applying tiling and pattern theory in the design of hollow-core photonic crystal fibers for multi-wavelength beam guidance
我们展示了如何应用平铺和图案理论设计空芯光子晶体光纤,并在多个带隙中引导光。通过在单个[$3^6$; $3^2$]中组合两种不同的玻璃顶点。$4.3.4$] 2-均匀平铺,支持具有基波、二次和三次谐波波长的传输区域。这种包层设计也可能是用于Er/Yb、Nd:YAG和Ti:Sapphire激光源的高功率光束传输的优秀候选者。
2019-10-23 physics.optics
MEMS Fiber-Tip Photoacoustic Spectrometer for In Situ Microscale Trace Gas Sensing
National Engineering Research Center of Next Generation Internet Access System, School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology(华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入系统国家工程研究中心);Optoelectronic Valley Laboratory(光谷实验室)
为满足受限场景下痕量气体传感需求,研制MEMS集成光纤尖端光声光谱仪,采用特定结构,含光声传感器等,实现痕量气体检测,兼具多种优势,克服传统局限。
2026-07-07 physics.optics
Towards Ultra-Large Bandwidth and a New Class of Specialty Optical Fibers
我们提出了一个方案,以提高有效的光子带宽利用带隙重叠的同阶或不同的顺序,通过明智地选择非周期性的几何形状是空间维。为了实现这一方案,我们设计了一种特殊的光纤混合啁啾包层。我们设计的光纤提供了~ 3微米的超宽光子带宽。该结构的较低色散行为在~ 2.7微米处具有零色散的特征。所提出的两种材料的全固态光纤的几何形状是基于热兼容的硫族化物玻璃,GeAsSe和AsSe分别作为低和高指数。通过这些特种光纤,证明了在某些条件下具有较小失真的短脉冲的有效传输和特定脉冲的增强频率展宽。
2017-04-19 physics.optics
Compressive fluorescence spectral imaging with a spectrometer
提出了一种有效的压缩传感荧光光谱成像方法和原理实验。利用压缩比的降维效应,在不需要机械扫描的情况下,利用光纤光谱仪同时获得光谱和空间信息。作为方法验证,我们在两个典型波长下实现了光谱成像,但光谱分辨率高达1.4nm,这取决于光纤光谱仪。该方法可以从物体获得50%的光能,与每次测量仅检测一个点的光的机械扫描相比大得多。本研究亦探讨取样率与影像品质之关系。
2017-07-06 physics.ins-det physics.optics
Point-Defect-Localized Bound States in the Continuum in Photonic Crystals and Structured Fibers
我们证明了二维光子晶体中的点缺陷可以支持束缚态。限制的机制是光子晶体的缺陷模和布洛赫模之间的对称失配。这些BIC在没有带隙的情况下发生,因此提供了限制光的替代机制。此外,我们表明,这样的BIC可以在光纤几何形状中传播,并表现出任意小的群速度,这可以作为一个平台,用于增强非线性效应和结构光纤中的光-物质相互作用。
2021-05-24 physics.optics
Excitation of higher-order modes in optofluidic photonic crystal fiber
在充水型和带隙型空芯光子晶体光纤(HC-PCF)中可控地激发高达LP $_{33}$的高阶模。空间光调制器用于产生与光纤模式的振幅和相位分布紧密匹配的振幅和相位分布,从而导致10-20%的典型发射效率进入充满液体的芯。在可见光波长范围内激发的模式与在充满空气的kagomé HC-PCF中观察到的模式非常相似,并且与数值模拟相匹配。通过以特定角度将平面波发射到光纤输入面上并将所得强度图案与特定模式的强度图案进行比较来获得模式指数。这些结果为HC-PCF微反应器中的空间分辨传感和基于光纤的光学操纵提供了框架。
2018-07-23 physics.optics
Holographic polymer-dispersed liquid crystal Bragg grating integrated inside a solid core photonic crystal fiber
采用光致调制技术,将预聚物/液晶溶液注入到实芯光子晶体光纤(PCF)的中空通道中,利用可见光双光束全息术制作了聚合物/液晶基光纤布拉格光栅(PLC-FBG)。讨论了与光子带隙引导到渗透PCF中相关的制作过程和效果,以及PLC-FBG的表征。实验数据表明,PLC-FBG的液晶夹杂物导致高的热敏感性和弯曲敏感性。使用扫描电子显微镜检查PCF毛细管内的聚合物/液晶相分离的微观行为,同时进一步讨论。
2013-11-04 physics.optics
High-speed mid-infrared single-photon upconversion spectrometer
East China Normal University(华东师范大学);Chongqing Institute of East China Normal University(华东师范大学重庆研究院);Shanxi University(山西大学);Shanghai University(上海大学)
通过集成超连续谱光源和非线性频率上转换,实现了宽带、单光子灵敏度和亚MHz刷新率的中红外光谱仪,速度比传统FTIR快约十倍。
2026-05-29 physics.optics
High-precision measurements of terahertz polarization states with a fiber coupled time-domain THz spectrometer
本文提出一种利用光纤耦合时域太赫兹光谱仪在0.2-2.2 THz范围内高精度测量偏振旋转的新方法,通过线栅偏振器和反对称化处理,实现了微弧度级精度,并在二维电子气上验证了其有效性。
2023-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.ins-det
Coupling Mode of Dual-Core Micro Structured Fibers
光子晶体光纤(PCF)或空气-石英微结构光纤由周期性排列的介质横截面组成。通过在这种结构中引入缺陷,可以通过光子带隙效应来引导光,其性质与通过在常规光纤中发生的全内反射进行的引导根本不同。双核PCF具有巨大的潜力,这是导致我们在本文中探讨这一主题的主要动机之一。为了研究串扰问题,还需要分析芯间耦合。他们的知识是重要的,因为这是一个初步的工作,以研究和理解多芯光子晶体光纤或在微结构包层的波导阵列。然后,它提出了在线性条件下的各种模式之间的拍频的影响的主要结果。
2015-04-08 physics.optics
Black phosphorus Q-switched and mode-locked Er:ZBLAN fiber lasers at 3.5 um
随着双波长泵浦(DWP)方案的提出,3.5 μ m双波长泵浦Er:ZBLAN光纤激光器已成为一个引人注目的研究领域。然而,由于缺乏合适的可饱和吸收体,被动调Q和锁模光纤激光器还没有实现在这个光谱区。基于黑磷(BP)的层间带隙和优异的光电特性,BP是3.5 μ m附近的可饱和吸收体的一个很有前途的候选者。在这里,我们制作了一个3.5 μ m的可饱和吸收镜(SAM)通过转移液相剥离BP薄片到镀金的镜子。利用所制备的BP SAM,我们在3.5 μ m波长的DWP Er:ZBLAN光纤激光器中实现了稳定的调Q和连续锁模操作。据我们所知,这是第一次实现被动调Q和锁模脉冲在3.5 μ m的光谱区。研究结果不仅将促进3.5 μ m脉冲光纤激光器的发展,而且将开启二维材料在该光谱区的光子学应用
2018-02-02 physics.optics
Realization of a Dirac-vortex topological photonic crystal fiber
本研究首次利用标准堆叠拉制工艺实验实现了Dirac-vortex拓扑光子晶体光纤,并观察到其在全通信窗口(1260-1675nm)内的单偏振单模传输特性,推进了光纤研究前沿。
2025-03-06 physics.optics
Spectrally-encoded non-scanning imaging through a fiber
本文提出一种通过单根光纤实现无机械扫描成像的方法,利用微制造光谱滤波器阵列进行空间-光谱编码,并通过伪逆计算恢复图像,实验验证了在光纤弯曲或移动下仍能保持低错误率成像,有望应用于紧凑型内窥镜和血管镜。
2023-05-26 physics.optics
Topological one-way Weyl fiber
本文在宇称反演对称性破缺的旋磁光子晶体光纤中施加面内磁偏置,实现与 II 型 Weyl 点相关的单向拓扑光纤态,并验证其绕过金属障碍的鲁棒传输。
2024-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Measurement of Superluminal optical tunneling times in double-barrier photonic bandgaps
实验研究了1.5 μ m波长光脉冲通过双势垒周期光纤光栅的调谐。作为屏障距离的函数的渡越时间测量表明,远离结构的共振,渡越时间是矛盾的短,这意味着超光速传播,并且几乎独立于屏障之间的距离。这些结果与基于相位时间分析的理论预测相一致,并且还提供了实验证据,在光学方面,在量子力学中预期的类似现象的非共振超光速隧穿的粒子通过两个连续的势垒。[特别要注意我们的最后一幅图]。PACS编号:42.50.Wm,03.65.Xp,42.70.Qs,03.50.De,03.65.- w,73.40.Gk
2002-01-09 physics.class-ph physics.optics quant-ph
Measuring absolute spectral radiance using an Erbium Doped Fibre Amplifier
本文描述了一种不需要参考物而以绝对方式测量光源光谱辐射亮度的方法。在这里,我们给出了必要的细节,以允许该设备从标准光纤组件复制。该器件适用于电信波长的光纤应用以及1nW至1uW光级的功率计和光谱仪校准。
2012-10-22 physics.optics quant-ph
Ultra-low transmission loss (7.7 dB/km at 750 nm) inhibited-coupling guiding hollow-core photonic crystal fibers with a single ring of tubular lattice cladding
光子带隙(PBG)引导空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的出现激发了引导具有低于常规阶跃折射率光纤的基本二氧化硅瑞利散射极限(SRSL)的衰减的光的希望。不幸的是,强的芯-包层光学重叠、二氧化硅包层支柱处的表面粗糙度和界面模式的存在的组合将1550 nm处的最低报告传输损耗限制为1.2 dB/km。这种希望最近通过在抑制耦合(IC)引导HC-PCF中引入内摆线核心轮廓(即负曲率)以及将它们的限制损失减少到使它们成为UV-VIS-NIR光谱范围中低于SRSL的光透射率的严重竞争者的水平而恢复。在这里,我们报告几个IC引导HC-PCF与内摆线核心轮廓和包层结构制成的一个单一的环从管状晶格。这些光纤在UV-VIS和NIR中进行引导,其中我们列出了一种在~750 nm处具有7.7 dB/km的创纪录传输损耗(仅比SRSL高出~2倍)的光纤,以及第二种具有从600到1200 nm的10-20 dB/km范围内的超宽基本频带的光纤。两种光纤都呈现出近单模引导和非常低的弯曲损耗灵敏度。结果表明,对于大于~1 μm的波长,透射极限由限制损耗决定,对于较短的波长,透射极限由表面粗糙度决定,因此表明,随着表面粗糙度的降低,可见光中远低于SRSL的透射损耗是可能的,这将开启第一个紫外低损耗光导的可能性。
2016-10-05 physics.optics
Arrayed Waveguide Grating Spectrometers for Astronomical Applications: New Results
光子学在天文仪器中的一个有希望的应用是用于大型地面和空间天文望远镜的近红外光谱仪的小型化。在这里,我们提出了新的成果,从我们的努力,制造阵列波导光栅(AWG)光谱仪天文应用完全在内部。我们最新的器件具有约23%的峰值总吞吐量,约1300的光谱分辨率($λ/δλ$),并覆盖横向电(TE)偏振的整个H波段(1450-1650 nm)。这些AWG使用具有非常薄的Si 3 N4层的硅上二氧化硅平台作为波导的核心。它们在~1600 nm的波长下具有~10 nm的自由光谱范围,并且具有约2%(~ 17 dB)的对比度或串扰。讨论了实现AWG作为天文光谱仪的各个实际方面,包括光纤和AWG之间的光耦合,高温退火以提高器件在~1500 nm处的吞吐量,AWG输出焦平面处的劈裂以提供连续的波长覆盖,以及使器件在宽带上偏振不敏感的新算法。这些里程碑将指导下一代AWG的开发,具有更宽的自由光谱范围和更高的分辨率和吞吐量。
2017-07-11 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Single-photon time-stretch infrared spectroscopy
East China Normal University(华东师范大学);Chongqing Institute of East China Normal University(华东师范大学重庆研究院);Shanxi University(山西大学);Shanghai University(上海大学);University of Shanghai for Science and Technology(上海理工大学)
提出基于高保真光谱上转换和时间相关符合计数的宽带中红外单光子时间拉伸光谱仪,实现亚波数分辨率、单光子灵敏度和室温操作。
2026-05-28 physics.optics
Visible dual-comb spectroscopy across more than 100 THz with lithium niobate nanophotonic waveguides
University of Colorado Boulder(科罗拉多大学博尔德分校);National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院);Université Laval(拉瓦尔大学);California Institute of Technology(加州理工学院)
本研究提出了一种基于锂铌酸盐波导的高效双梳光谱仪,实现了超过100 THz的可见光宽带高分辨率光谱测量,展示了分子碘的宽波段吸收光谱。
2026-02-06 physics.optics
Astrophotonic Spectrographs
天文光子学是光子技术的应用,用于引导,操纵和分散来自一个或多个望远镜的光,以有效和具有成本效益的方式实现天文学的科学目标。利用光子学在天文光谱学中的优势是一种很有前途的方法,可以使下一代大型望远镜的光谱仪小型化。它主要可以通过利用芯片或一组光纤上光子结构的二维性质来实现,从而将光谱仪器的尺寸减小到几厘米,重量减少到几百克。目前正在开发的各种各样的天文光子光谱仪,包括阵列波导光栅(AWG),光子阶梯光栅(PEG)和傅里叶变换光谱仪(FTS)。这些天文光子设备是灵活的,更便宜的大规模生产,更容易控制,更不容易受到振动和弯曲比传统的天文光谱仪。这些光谱仪的应用范围从天文学到生物医学分析。本文对这类新的天文摄谱仪作一简要的评述。
2019-05-30 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
1-GHz mid-infrared frequency comb spanning 3 to 13 μm
中红外(MIR)光谱仪是分子指纹和超光谱成像的宝贵工具。在现有的光谱方法中,GHz MIR双梳吸收光谱仪有可能同时结合高速,高光谱分辨率和宽光学带宽,以准确研究化学,燃烧和显微镜中的复杂瞬态事件。然而,这样的光谱仪还没有被证明,由于缺乏GHz的MIR频率梳与广泛和完整的频谱覆盖。本文介绍了第一台重复频率为1 GHz的宽带中红外频率梳激光器平台,该平台实现了3 ~ 13 μm的光谱覆盖。该频率梳是基于市售的1.56 μm锁模激光器、鲁棒的全光纤Er放大器和在\c{hi}(2)非线性晶体中产生少周期脉冲的脉冲内差频(IP-DFG)。当用于双梳状光谱(DCS)配置时,该源将同时实现μs时间分辨率、1 GHz(0.03 cm-1)谱点间距和MIR大气窗口内任何位置>5 THz(>166 cm-1)全带宽的测量。这代表了一种独特的光谱资源,用于表征目前无法用其他来源获得的快速和非重复事件。
2022-01-18 physics.app-ph physics.optics
Focal-plane wavefront sensing with photonic lanterns I: theoretical framework
光子灯笼(PL)是一种锥形波导,可以有效地将光耦合到多个单模光纤中。目前正在考虑将这种装置用于一些任务,包括望远镜和高分辨率光纤光谱仪的耦合、相干检测、调零干涉测量和涡旋光纤调零(VFN)。结合这些用例,PL可以同时执行低阶焦平面波前感测。在这项工作中,我们提供了一个数学框架的光子灯笼波前传感器(PLWFS)的分析,推导线性和高阶重建模型以及度量,通过该传感性能-无论是在线性和非线性制度-可以量化。该框架可以扩展到考虑额外的光学器件,如光束整形光学器件和涡旋掩模,并且可推广到其他波前传感架构。最后,我们提供了初步的数值验证我们的数学模型,通过模拟一个6端口PLWFS。在配套文件中,我们提供了一个更全面的数值表征少端口PLWFSs,并考虑如何控制和优化这些设备的传感性能。
2022-08-22 astro-ph.IM physics.optics
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。
2000-04-19 physics.atom-ph physics.optics
Gas-phase microresonator-based comb spectroscopy without an external pump laser
我们提出了一种新的方法来实现基于微谐振梳的高分辨率光谱,结合了光纤激光腔与微谐振器。虽然基于芯片的梳状源的光谱分辨率通常受到微谐振器的自由光谱范围(FSR)的限制,但我们通过控制集成加热器在一个FSR上调谐200 GHz重复率梳来克服这一限制。我们的双腔方案允许自启动梳产生,而不需要传统的泵浦腔失谐,同时实现等于梳线宽的光谱分辨率。我们使用60 GHz的粗分辨率光谱仪,以250 MHz/光谱步长交错800个光谱,测量乙炔的宽带分子吸收光谱,并利用集成加热器的进步,该加热器可以局部快速地改变微谐振器的折射率,并且耗电量低(0.9 GHz/mW),这比基于光纤的梳状低几个数量级。这种方法提供了一条通向简单、鲁棒和低功耗CMOS兼容平台的途径,该平台能够进行遥感。
2018-06-04 physics.app-ph physics.optics
Linear Optical Modulators for Prospective Communications at the 2 μm Waveband
2 μm波段是一个可能产生重大技术影响的领域,其应用范围包括光谱学、激光雷达和自由空间通信。掺铥光纤放大器、空芯光子带隙光纤和2 μm GaAs基二极管激光器的发展凸显了该波段在缓解现有通信基础设施中光纤容量危机方面的能力。上述情况引发了2 μm硅光子空间的蓬勃发展,该区域能够实现高度集成的光子电路,并可能以低成本和高产量实现。然而,到目前为止,2 μm处的调制器线性度尚未得到解决。该指标以无杂散动态范围为特征,对于许多应用至关重要,例如用于5G的RF光子链路和相干通信中的数字模拟传输。线性光调制器的发展将是至关重要的,使这些应用到2 μm。有鉴于此,这项工作是第一个解决2 μm处调制器线性度的工作,在此开发了环形辅助马赫-曾德尔调制器,表明无杂散动态范围高达95 dB.Hz^2/3。据发现,调制器无杂散动态范围对调制器偏置电压具有很强的依赖性,其中调制器偏置电压影响其中施加输入RF信号的传递函数的线性度。该调制器在2 μm硅光调制器中表现出良好的性能,带宽超过17.5GHz,调制效率为0.70 ~ 1.25V.cm。
2022-10-09 physics.app-ph physics.optics
All-band photonic integrated optical parametric amplification
Institute of Physics, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)(洛桑联邦理工学院物理研究所);Institute of Electrical and Micro Engineering (IEM), Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)(洛桑联邦理工学院电气与微电子工程学院)
本文提出了一种基于周期性极化薄膜锂 tantalate (PPLT) 光子集成电路的全波段光学参量放大方案,实现了高达23.5 dB的连续波光学参量增益,覆盖850 nm宽的光波长窗口,涵盖所有通信波段,并实现了C波段与O波段之间的全光互带调制转移。
2026-05-21 physics.app-ph physics.optics