A Hamiltonian treatment of stimulated Brillouin scattering in nanoscale integrated waveguides
本文提出了一种多模哈密顿方程来求解光波导中的光声相互作用问题。我们建立了一个哈密顿表示的声场，然后引入一个完整的系统与一个简单的光声耦合，包括光弹/电致伸缩和辐射压力/移动边界效应。海森堡运动方程用于获得耦合模方程的量子化包络运营商的光场和声场。我们表明，得到的耦合系数与以前建立的耦合系数一致，但我们的形式主义比以前的工作[C. Wolff等人，Physical Review A 92，013836（2015）]。
2015-09-03 physics.optics quant-ph
Surface acoustic wave stimulated Brillouin scattering in thin-film lithium niobate waveguides
本文首次在薄膜铌酸锂波导中实验观测到后向受激布里渊散射，利用8.06 GHz表面声波在20°旋转角z切波导中实现了84.9 m⁻¹W⁻¹的峰值增益系数。
2023-12-01 physics.optics
Quantum Information-Theoretic Analysis of Optical Fiber Sensing via Stimulated Brillouin Scattering
Emmy-Noether Group Theoretical Quantum Systems Design（艾米·诺特理论量子系统设计组）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
该研究开发基于受激布里渊散射的光纤传感与入侵检测的量子信息理论框架，推导相关输入输出关系，确定最优测量设置，提出自适应方法并将其应用于光纤窃听检测。
2026-10-12 physics.optics quant-ph
Tailorable Stimulated Brillouin Scattering in Nanoscale Silicon Waveguides
虽然纳米级模式限制从根本上增强了硅波导内的各种非线性光-物质相互作用，但在硅纳米光子学中从未观察到行波受激布里渊散射非线性。通过一类新的混合光子-声子波导，我们首次在纳米光子硅波导中展示了可剪裁的行波前向受激布里渊散射，产生比任何以前的波导系统强3000倍的前向SBS响应。模拟结果表明，电致伸缩力和辐射压力的相干组合是负责大大增强在纳米尺度上的光子-声子耦合。高度可定制的布里渊非线性是通过设计膜悬浮波导的结构来产生的，以通过高品质因数（>1000）声子模式产生从1到18 GHz的布里渊谐振。硅光子学中的这种宽带和可定制的受激布里渊散射可以通过使用标准半导体制造和CMOS技术来实现片上慢光器件、RF光子滤波和传感以及超窄带激光源的实际实现。
2013-01-30 physics.optics
Tunable narrowband microwave photonic filter created by stimulated Brillouin scattering from a Silicon nanowire
我们展示了第一个功能的信号处理设备的基础上受激布里渊散射的硅纳米线。我们仅使用1 dB的片上SBS增益来创建具有48 dB抑制、98 MHz线宽和6 GHz频率调谐的RF光子陷波滤波器。该器件在片上微波信号处理中具有潜在的应用价值，为研制第一个CMOS兼容的高性能射频光子滤波器奠定了基础。
2015-06-25 physics.optics
Forward stimulated Brillouin scattering in silicon microring resonators
受激布里渊散射（SBS）是近年来在硅波导中得到证实的现象。然而，由于这些波导中光子和声学声子之间的弱相互作用，通常需要长的相互作用长度。实验表明，在半径为20 μ m的硅微腔中，在耦合泵浦功率仅为10mW的情况下，前向受激布里渊散射可以获得1.2dB的峰值增益。实验结果表明，在较短的相互作用长度内，光学模式和声学模式都可以实现有效的相互作用。观察到的布里渊增益随耦合泵浦功率的变化与理论预测吻合得很好。这项工作显示了硅中SBS的潜力，可将已演示的光纤SBS应用转移到集成硅光子学平台。
2017-04-24 physics.optics
Nonlinear stimulated Brillouin scattering in a single-mode optical fiber
我们预测和实验观察到的受激布里渊散射在单模光纤中，从考虑声子产生的高阶过程所产生的非线性变体。该效应在高激光激发下表现为对于等于光纤中常规布里渊频率的一半的失谐的斯托克斯增益的出现，在相反的失谐处没有伴随的反斯托克斯吸收，并且需要反向传播的泵浦光束用于相位匹配。我们认为这可能是一种新的非线性光学效应，以前没有观察到。
2014-02-27 physics.optics
Stimulated Brillouin scattering from surface acoustic waves in sub-wavelength photonic microwires
光纤中的布里渊散射是光与声之间的基本相互作用，具有从光学传感器到慢光和快光的重要意义。在通常的光纤中，光既激发又感受剪切和纵向体弹性波，从而产生前向引导声波布里渊散射和后向受激布里渊散射。在一个亚波长直径的光纤，情况发生了巨大的变化，因为我们在这里报告的第一个实验观察受激布里渊散射表面声波。这些瑞利型超声波以3400 m.s $^{\mathrm{-1}}$的比速度在导线表面传播，并以约6 GHz的多普勒频移反向散射光。由于这些声共振对表面缺陷或特征高度敏感，因此表面声波布里渊散射为各种传感应用开辟了新的机会，但也在其他领域，如微波光子学和非线性等离子体。
2014-01-10 physics.optics
Transformation optics simulation method for stimulated Brillouin scattering
我们开发了一种新的方法，使全波模拟受激布里渊散射和相关现象在频域，有限元环境。该方法使用变换光学技术来实现时间谐波坐标变换，该时间谐波坐标变换调和电磁和机械有限元求解器所使用的不同参考系。我们展示了如何将这种策略成功地应用于散装和制导系统，比较结果与预测的既定理论。
2016-10-14 physics.optics
Cross-polarized stimulated Brillouin scattering empowered photonics
本文提出在铌酸锂中集成交叉偏振受激布里渊散射与Kerr和二次非线性，实现窄线宽可调激光器、高效模式转换器及布里渊-二次激光器与频率梳，显著提升光子器件性能。
2024-05-24 physics.optics
Stimulated Brillouin scattering by surface acoustic waves in lithium niobate waveguides
本文通过全各向异性仿真证明LNOI波导在Z切和X切取向下均可支持表面声波驱动的后向受激布里渊散射，光弹效应主导增益，最高达0.43 W⁻¹m⁻¹。
2023-03-07 physics.optics
Stimulated Brillouin scattering revisited: Strong coupling regime and Rabi splitting
光波导中的受激布里渊散射是光与声波之间由电致伸缩和光弹性介导的基本相互作用。在本文中，我们重新审视这种非弹性散射过程的通常理论，以得到一个联合系统，其中声波是强耦合到光波之间的干涉图案。我们特别表明，当光声耦合率与声子阻尼率相当时，系统进入强耦合区，从而避免了色散曲线的交叉和拉比分裂。我们进一步发现，光声拉比分裂原则上可以观察到使用后向受激布里渊散射在亚波长直径的锥形光纤与中等峰值泵浦功率。
2015-09-02 physics.optics
Picosecond acoustic dynamics in stimulated Brillouin scattering
最近的实验表明，存储的光脉冲在声学声子的基础上受激布里渊散射提出了一些问题的频谱和时间的能力，这样的协议和常规用于描述它们的理论框架的局限性。在这项工作中，我们考虑的光脉冲的时间宽度相当于声学振荡周期的光子-声子散射的动力学。我们重温了广泛采用的经典形式主义的耦合模式，并证明其故障。我们提出了一个简单的扩展，概括的配方，并找到潜在的可测量的后果，涉及超短脉冲的布里渊实验的动态。
2021-03-09 physics.optics
Fully-Tensorial Elastic-Wave Mode-Solver in FEniCS for Stimulated Brillouin Scattering Modeling
考虑到刚度张量的全张量性质，提出了一个用于模拟波导中弹性波模式的框架，并在开源有限元求解器FEniCS中实现。在受激布里渊散射文献中使用的弹性波方程的各种近似实施和它们的有效性和适用性进行了讨论。弹性模式求解器还与电磁对应物耦合，以研究弹性各向异性对布里渊增益的影响。
2019-04-27 physics.comp-ph physics.optics
Impact of Stimulated Brillouin Scattering on Modulation Instability in Fiber Fabry-Perot Resonators
Laboratoire Physique des Lasers, Atomes et Molécules, UMR No. 8523, CNRS, University of Lille（里尔大学）；Service OPERA-Photonique, Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）
该研究通过实验与数值方法，证实光纤法布里-珀罗谐振器中受激布里渊散射可稳定克尔驱动的调制不稳定性，为控制克尔谐振器非线性动力学提供了新自由度。
2026-10-09 nlin.PS physics.optics
Stimulated Brillouin Scattering Thresholds in Optical Fibers for Lasers Linewidth Broadened with Noise
用于加宽光源的线宽的相位和/或强度调制技术是抑制光纤中的受激布里渊散射（SBS）的公知方法。用于以简单方式实现显著带宽增强的常用技术是使用滤波噪声源进行相位调制。我们将在这里证明，在这种情况下，噪声的随机性质需要包括长度相关的SBS阈值增强校正。这种效应对于大多数高功率光纤放大器所共有的短光纤长度变得特别显著。
2013-01-24 physics.optics
Stimulated Brillouin scattering enhancement in silicon inverse opal waveguides
硅是片上应用的理想材料，然而其较差的声学特性限制了其在重要的光声应用中的性能，特别是对于受激布里渊散射（SBS）。我们从理论上表明，硅反蛋白石表现出强烈改善的声学性能，提高体SBS增益系数超过两个数量级。我们还设计了一个波导，采用硅反蛋白石，并具有SBS增益值与硫系玻璃波导。这项研究为片上材料系统中的光声应用开辟了新的方向。
2016-08-17 physics.optics
Demonstration of white light cavity effect using stimulated Brillouin scattering in a fiber loop
基于光纤谐振腔的无源白光腔（WLC）可用于高带宽光数据缓冲。在这里，我们报告这样的WLC的实验研究，采用受激布里渊散射（SBS）产生的负色散，使用两种不同的配置。在一种配置中，使用由布里渊泵产生的吸收峰。在另一种配置中，采用由两个单独的布里渊泵浦产生的两个增益峰值。在每种情况下，我们都看到了WLC效应的证据。然而，实验上可获得的参数范围限制了WLC效应的程度显着。我们提出了一个理论分析的最佳组合参数，如高布里渊增益系数和低传输损耗，必要的实现条件的消失组索引，如所需的创建一个理想的WLC。
2013-07-19 physics.optics
Phase-locking in cascaded stimulated Brillouin scattering
级联受激布里渊散射（SBS）是一种复杂的非线性光学过程，其导致产生由声学谐振频率频移的若干光波。这些布里渊频移光波之间的四波混频（FWM）可以产生具有稳定光谱相位的等距光学频率梳，即布里渊频率梳（BFC）。在这里，我们调查的相位锁定的BFC的光谱分量，考虑四波混频相互作用所产生的克尔非线性以及耦合的声场。推导的耦合模方程，包括所有相关的非线性相互作用的第一次，我们研究的各种非线性过程的贡献锁相，并表明，不同的制度，可以得到依赖于长度尺度上的字段振幅变化。
2015-10-26 physics.optics
Enhancing biomechanical stimulated Brillouin scattering imaging with physics-driven model selection
本文提出基于信息论和过拟合水峰阈值的物理驱动模型选择框架，用于区分单峰与多峰布里渊特征，并在NIH/3T3细胞受激布里渊散射成像中显著减少光谱伪影、提升频移量化精度。
2023-06-01 physics.bio-ph physics.optics
Stimulated optomechanical excitation of surface acoustic waves in a microdevice
声与光之间的受激布里渊相互作用是所有非晶态和晶态介质中最强的非线性光学效应，在光纤和块状材料中得到了广泛的研究，但在光学微谐振器中却鲜有研究。实验扩展这一原则的可能性，激发在光子微系统中的机械共振，传感和频率参考应用，仍然在很大程度上未被探索。挑战在于，微谐振器固有地具有大的自由光谱范围，而布里渊过程的相位匹配考虑需要附近频率的光学模式，但具有不同的波矢。我们依赖于高阶横向光学模式来放宽这一限制。在这里，我们报告的实验激发的机械共振范围从49至1400兆赫，通过使用前向布里渊散射。这些自然的机械共振在~100 μ m的二氧化硅微球中被激发，并且是表面声学回音壁类型。
2011-09-12 physics.optics quant-ph
Analysis of enhanced stimulated Brillouin scattering in silicon slot waveguides
受激布里渊散射已经吸引了新的兴趣与高度定制集成到硅光子平台的承诺。然而，硅波导中的显著布里渊放大尚未被示出。为了设计一种具有大的光子-声子耦合的结构，我们分析了高折射率对比度硅缝隙波导中的前向和后向布里渊散射。计算预测，梯度力提高了窄缝中的布里渊增益。我们估计，目前可行的增益约为$10^{5} \, \text{W}^{-1}\text{m}^{-1}$，这是一个数量级大于一个独立的硅线。这种有效的耦合可以在可大规模生产的硅芯片上实现许多布里渊技术。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electromechanical Brillouin scattering in integrated optomechanical waveguides
在著名的受激布里渊散射（SBS）过程中，材料中的自发声学声子被激光激发并将激光散射成斯托克斯边带。SBS在光纤中变得更加明显，并已被利用来放大光信号，甚至实现激光发射。SBS的开发最近在集成光子学平台上激增，因为波导中光子和声子的同时限制导致急剧增强的相互作用。代替被光激励，相干声子也可以以非常高的效率被机电激励，如在射频声学滤波器中所利用的。在这里，我们展示了机电激发布里渊散射集成光机械波导的压电材料氮化铝（AlN）。用纳米制造的机电换能器激发频率为16 GHz的声学声子，以将波导中的反向传播光子散射成单个反斯托克斯边带。研究表明，布里渊散射的相位匹配条件可以通过改变光波长和声波频率来实现可调谐单边带调制。结合布里渊散射光子学与纳米机电系统，我们的方法提供了一个有效的微波和光学光子之间的接口，这将是重要的微波光子学和潜在的量子转导。
2019-05-09 physics.optics quant-ph
A New Approach to Cascaded Stimulated Brillouin Scattering
我们提出了一种新的级联受激布里渊散射和频率梳产生的方法，在该方法中，多个相互作用的泵浦，斯托克斯和反斯托克斯光场被描述为一个单一的前向波和一个单一的后向波在一个单一的载波频率。这两个波的包络通过耦合到单个声振荡和通过四波混频来调制。从单个泵浦场开始，我们观察到随着强度的增加出现频率梳。这里导出的三个微分方程组足以描述在标准方法中需要数百个耦合方程的振荡器系统中任何数量的布里渊边带的产生。我们测试的新方法在一些已发表的实验，并找到极好的协议的结果。
2015-12-21 physics.optics
Two-Dimensional Stimulated Resonance Raman Spectroscopy of Molecules with Broadband X-ray Pulses
推导了用阿秒X射线脉冲获得的二维受激X射线拉曼光谱（2D-SXRS）信号的表达式。计算了反式-N-甲基乙酰胺（NMA）的1D和2D-SXRS信号，其宽带宽（FWHM ~14.2eV，181 as）脉冲调谐到氧和氮的K边缘。在2D信号中的串扰揭示了在芯空穴的存在下价轨道和弛豫轨道之间的电子Franck-Condon重叠。
2012-04-26 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Noise and Pulse Dynamics in Backward Stimulated Brillouin Scattering
从理论和数值计算两方面研究了后向受激布里渊散射（SBS）中热噪声对脉冲的影响。使用随机微积分和数值方法相结合，我们推导出一个理论模型，可用于定量预测噪声测量。我们研究了光脉冲的结构，包括泵浦光和斯托克斯光的输入功率、脉冲宽度和相互作用时间，对输出斯托克斯光噪声的影响。我们研究了光损耗和波导长度对噪声的影响，我们发现，对于波导特性和脉冲参数的特定组合，信噪比可以显著提高或降低。
2020-11-16 physics.optics
Optical wave splitting due to transient energy convection between the pump and Stokes waves in stimulated Brillouin scattering
本文从理论上证明了在受激布里渊散射中，光波和声波在介质的不同点上可以同时发生受激Stokes散射及其逆过程，从而导致泵浦波和Stokes波之间的能量流动是瞬态的和交替的。此外，还发现在三波耦合过程中，受激Stokes散射及其逆过程总体上交替占主导地位，但由于声子寿命有限，最终的净能量流必须是从泵浦波到Stokes波。当三种波中的任何一种发生$π$相移时，抽运波和斯托克斯波之间的能量流动方向将转向相反的方向。因此，我们认为，泵浦波和Stokes波之间的瞬态能量对流会导致输出泵浦脉冲和Stokes脉冲的光波分裂，并且由于能量回流可以为Stokes波和声波提供额外的耗散以实现增益-损耗平衡，因此也是产生布里渊孤子的原因。
2017-08-16 physics.optics
Stimulated brillouin scattering in slow light waveguides
本文提出了一种计算轴向周期波导中受激布里渊散射增益系数的通用方法。将此方法应用于悬浮在空气中的硅周期性波导，我们证明了SBS非线性可以显着增强在布里渊区边界处，光的群速度降低放大了光子-声子相互作用。此外，我们表明，垂直于传播轴的对称平面起着重要的作用，在前向和后向SBS过程。在前向SBS中，只有均匀围绕该平面的弹性模式是可激发的。在后向SBS中，弹性模的SBS增益系数要么接近无穷大，要么接近常数，这取决于它们在$q=0$处关于该平面的对称性。
2012-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Stimulated Brillouin scattering in chiral photonic crystal fiber
受激布里渊散射（SBS）在传感、微波光子学和信号处理等领域有着广泛的应用。本文首次报道了手性光子晶体光纤中受激布里渊散射的实验研究。结果，圆偏振泵浦光被干净地反向散射成具有正交圆偏振态的斯托克斯信号，这是角动量守恒所要求的。相比之下，无扭曲PCF产生的斯托克斯信号具有不可预测的偏振态，由于其对外部扰动的高灵敏度。利用手征光子晶体光纤实现了圆偏振连续布里渊激光器。这些结果为新一代稳定的圆偏振SBS系统在量子操纵、光镊、光陀螺和光纤传感器等方面的应用铺平了道路。
2021-11-09 physics.optics
Superluminal signal conversion in stimulated Brillouin scattering via an optical fiber ring resonator
本文报道了光纤环形腔中受激布里渊散射（SBS）中斯托克斯光和泵浦光的超光速现象。在我们的实验中，当抽运功率从SBS阈值增加到更高功率时，Stokes光在8m单模光纤中先延迟33.79ns，然后以93.34ns的提前量传播。这首次证明了即使在负群速超光速传播中，光相互作用也是由群速决定的。重要的是，这意味着超光速信息交换的可能性，因为结果还表明，不同波长之间的信号转换可以实现在负群速度传播。
2012-10-18 physics.optics
Stimulated Brillouin Scattering in layered media: nanoscale enhancement of silicon
本文对一般各向异性介质中受激布里渊散射进行了理论研究，在计算中考虑了声应变和局部旋转的影响。我们应用我们的一般理论框架来计算周期性长度尺度小于所有光波长和声波长的分层介质的SBS增益，这种复合材料表现得像均匀的各向异性介质。我们从理论上预测，分层介质包括纳米薄层的硅和作为$_2$ S $_3$玻璃具有体SBS增益$1.28 \times 10^{-9} \, \mathrm{W}^{-1} \, \mathrm{m}$。这比硅的增益系数大500倍以上，并且比As $_2$ S $_3$的增益大得多。这种增强是由于复合结构中的旋转光学、光弹性和人工光弹性贡献的组合。
2018-11-27 physics.optics
On-Chip Stimulated Brillouin Scattering via Surface Acoustic Waves
针对SAW器件带宽与灵活性受限及全光相干激发检测SAW方法缺失问题，本文在光子芯片上实现SAW-SBS，制备GeAsSe玻璃波导获225 W⁻¹m⁻¹增益系数与40 MHz线宽，拓展了片上应用及材料适用范围。
2023-10-03 physics.optics
Cross-Polarized Stimulated Brillouin Scattering in Lithium Niobate Waveguides
本研究在 LNOI 波导中实验演示交叉偏振 BSBS，通过偏振敏感泵浦-探测测量观测模内与模间散射，并获得超过 80 m⁻¹W⁻¹ 的 SBS 增益，为多种高性能光学和微波光子器件奠定基础。
2025-03-07 physics.optics
Vertical engineering for large stimulated Brillouin scattering in unreleased silicon-based waveguides
硅基波导中的强声光相互作用通常需要释放硅芯以避免机械泄漏到下面的二氧化硅衬底中。这使制造复杂化，限制了热化，降低了机械鲁棒性，并且阻碍了单个芯片上的大面积光机械器件。在这里，我们克服了这个限制，采用垂直光子-声子工程。具体地，在硅引导芯和二氧化硅衬底之间插入厚氮化硅层有助于减少GHz频率声子泄漏，从而在未释放平台中实现大的布里渊增益值。我们得到的值的布里渊增益约300（Wm）$^{-1}$为不同的配置，这可能会进一步增加在低温下的操作。这些值应该能够观察到厘米级波导或更紧凑的环形谐振器中的布里渊相关现象。这一发现为在硅片上实现大面积无释放腔和波导光机械铺平了道路。
2020-11-04 physics.optics
Stimulated brillouin scattering in nanoscale silicon step-index waveguides: A general framework of selection rules and calculating SBS gain
提出了一种利用本征模与本征模的重叠积分计算受激布里渊散射（SBS）增益系数的方法。我们表明，空间对称性的光学力决定的可激发的弹性模式的选择规则。通过将该方法应用于矩形硅波导，我们证明了在前向和后向SBS过程中，光力和弹性本征模的空间分布共同决定了SBS增益系数的大小和标度。我们进一步将这种方法应用于模间SBS过程，并证明了不同光学模式之间的耦合是激发具有所有可能对称性的弹性模式所必需的。
2012-10-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Impact of refractive index heterogeneity on stimulated Brillouin scattering microscopy: a quantitative analysis
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；European Molecular Biology Laboratory（欧洲分子生物学实验室）
研究探讨了折射率异质性对受激布里渊散射显微镜中增益测量的影响，通过有限元模拟和凝胶基质中聚二甲基硅氧烷珠的实验，发现折射率不匹配导致焦点场畸变，影响泵浦-探测光束重叠，从而降低布里渊增益和界面位移精度。
2026-03-07 physics.app-ph physics.optics
Bandwidth effects in stimulated Brillouin scattering driven by partially incoherent light
利用广义Wigner-Moyal辐射统计理论，得到了任意统计宽带辐射场驱动下受激布里渊散射（SBS）的一般色散关系。从我们的一般结果中恢复了单色极限，再现了经典的单色色散关系。通过数值求解色散关系，进一步研究了不稳定性增长率作为泵浦波带宽、入射场强和散射波波数的同时函数的行为。我们的结果表明，SBS的生长速率可以减少1/3的带宽为0.3 nm，典型的实验参数。
2021-04-08 physics.optics physics.plasm-ph
High Sensitivity and Specificity Biomechanical Imaging by Stimulated Brillouin Scattering Microscopy
非接触式无标记生物力学成像是揭示生物系统力学特性的重要工具，在工程、物理、生物和医学领域发挥着关键作用;然而，它代表了显微镜的一个重大挑战。自发布里渊显微镜满足了这一挑战，但通常需要长的采集时间或缺乏高特异性，用于检测具有高度重叠布里渊频带的生物力学成分。我们开发了受激布里渊散射（SBS）显微镜，提供内在的非接触式生物力学对比，并在大型标本内生成机械横截面图像，具有高机械特异性和像素停留时间，比自发布里渊显微镜提高了10倍以上。我们在不同的生物学应用中使用SBS显微镜，包括活的野生型秀丽隐杆线虫咽部区域的高频复合纵向模量的量化，活蠕虫头部对渗透应力的高频粘弹性响应的变化的成像，以及发育中线虫的体内机械对比介观
2019-10-07 physics.bio-ph physics.optics
Simultaneous amplification and shaping of excimer lasers using Stimulated Brillouin Scattering in the strongly damped limit
Cornell University（康奈尔大学）；Xcimer Energy（Xcimer能源）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）
本文研究了利用受激布里渊散射在强阻尼极限下同时放大和整形激发二极激光，通过解析表达式确定初始种子脉冲形状并探讨预脉冲水平的物理限制。
2026-02-15 physics.optics
High-fidelity, broadband stimulated-Brillouin-scattering-based slow light using fast noise modulation
我们展示了一个5 GHz宽带可调谐慢光器件的基础上受激布里渊散射在一个标准的高度非线性光纤泵浦的噪声电流调制的激光束。噪声调制波形使用激光器驱动电压的优化伪随机分布来获得最佳平顶增益分布，这对于给定的泵浦功率最小化脉冲失真并最大化脉冲延迟。眼图和信噪比（SNR）分析表明，这种新的宽带慢光技术显着增加延迟数据序列的保真度，同时保持延迟性能。在抽运功率为350 mW时，采用2 km长的高非线性光纤，采用快速噪声调制方法，获得了信噪比为5.2，分数延迟为0.81的光纤放大器，与传统的慢调制方法相比，眼图张开度提高了50%，信噪比提高了36%。
2010-10-18 physics.optics
Impact of nonlinear loss on Stimulated Brillouin Scattering
研究了半导体中的双光子吸收（2PA）和自由载流子吸收等五阶非线性损耗对受激布里渊散射器件性能的影响。我们制定的运动方程，包括有效的损耗系数，其明确的表达式提供在任何波导几何形状的数值计算。我们发现，2PA的结果在一个单调的，代数关系的放大率，波导长度和泵浦功率，而五阶损耗导致一个非单调的关系。我们定义了一个因素的材料和波导的设计中存在的五阶损耗的优点。由此，我们确定的最佳波导长度的情况下，2PA单独和上限的情况下，2PA以及五阶损耗的总斯托克斯放大。使用小信号近似的分析进行分析，并进行比较，全非线性模态方程的数值解。
2015-05-11 physics.optics
Raising the stimulated Brillouin scattering threshold power by longitudinal compression gradient in a fiber amplifier
本文提出利用纵向压缩应变梯度提高光纤中受激布里渊散射阈值功率的新方法，推导了背向散射斯托克斯波功率谱密度解析表达式，并通过实验验证无源光纤阈值提高约3倍、放大光纤提高约2倍。
2023-07-03 physics.optics
Observation of stimulated Brillouin scattering in silicon nitride integrated waveguides
氮化硅（Si 3 N4）已成为集成非线性光子学的一种有前途的材料，并已用于宽带孤子微梳和低脉冲能量超连续谱的产生。因此，了解Si 3 N4的所有非线性光学性质是重要的。到目前为止，只有受激布里渊散射（SBS）还没有报道。在这里，我们观察到，第一次，在完全包覆的氮化硅波导后向SBS。布里渊增益谱表现出一种不寻常的多峰结构，这是由于与二氧化硅包层的高泛音体声波共振（HBAR）的杂交造成的。在25 GHz时，Si 3 N4的本征布里渊增益估计为7 × 10 ^-13 m/W。此外，Si 3 N4光弹性常数的大小被估计为|p12| = 0.047 +/-0.004。由于SBS对波导施加了光功率限制，我们的研究结果解释了Si 3 N4处理高光功率的能力，这是集成非线性光子学的核心。
2019-08-26 physics.app-ph physics.optics
Microwave photonic short-time Fourier transform based on stabilized period-one nonlinear laser dynamics and stimulated Brillouin scattering
本研究提出结合稳定P1非线性激光动力学与SBS的微波光子STFT系统，经光电反馈稳定扫频信号并结合SBS光带通滤波实现频率-时间映射，实验验证其可提升时频图质量与测频精度，最优带宽下平均绝对误差降50%。
2024-04-17 eess.SP physics.optics
Suspended Z-cut lithium niobate waveguides for stimulated Brillouin scattering
University of Adelaide（阿德莱德大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Macquarie University（麦考瑞大学）；University of Twente（特温特大学）
本研究首次在悬浮Z切TFLN波导中实现反向模内受激布里渊散射，揭示了多声学模式捕获与多峰增益光谱，拓展了TFLN波导在非线性光学应用中的潜力。
2025-04-09 physics.app-ph physics.optics
All-optical pulse compression of broadband microwave signal based on stimulated Brillouin scattering
从理论和实验两方面研究了光纤中受激布里渊散射（SBS）脉冲压缩技术。宽带微波信号被电光调制到注入光纤一端的泵浦光波上。光纤中的声波继承了泵浦光的振幅和相位信息，声波与泵浦光的耦合导致了泵浦光和微波信号的自相关过程。通过对SBS耦合方程的推导表明，泵浦光放大后的短脉冲探测光具有自相关公式的性质。宽带微波信号的全光脉冲压缩是在检测到的探测脉冲与无SBS相减后实现的。进行了概念验证实验。在4.3GHz载波频率下，成功实现了扫频范围为1GHz的线性调频微波信号的脉冲压缩，与理论分析结果吻合较好。
2015-12-25 physics.optics
Stimulated Brillouin scattering in metamaterials
我们计算SBS增益的超材料包括一个立方晶格的介电球悬浮在背景介电材料。理论方法来计算的光学，声学，和光声参数，描述了在长波长的材料的SBS性能。利用电磁和应变能量密度，我们准确地描述了超材料的光学和声学特性。从结合能量密度方法和微扰理论，我们恢复适当的条款的光弹性张量的超材料。我们证明，电致伸缩不一定是在超材料中的SBS增益系数的增强和抑制的主导机制，而其他参数，如布里渊线宽，可以占主导地位。例子中，表现出一个数量级的增强SBS增益以及完美的抑制。
2016-06-10 physics.optics
Theoretical study on the stimulated Brillouin scattering in a sub-wavelength anisotropic waveguide: Acousto-optical coupling coefficients and effects of transverse anisotropies
对亚波长各向异性波导中的受激布里渊散射（SBS）进行了理论研究。考虑了波导材料的光学、光弹性和机械各向异性。首先，将SBS中由于光弹效应和运动界面效应引起的声光耦合系数的积分公式推广到光学各向异性波导中。然后，利用推广的公式，对具有强横观各向异性的椭圆纳米线中的SBS进行了数值模拟。在模拟中，弹性场的计算包括机械各向异性。在数值结果中发现了明显的强横向各向异性效应。最值得注意的是，一些弹性模式的SBS增益被发现是非常敏感的波导轴和主材料轴之间的小错位。详细的物理解释这一有趣的现象提供。这种有趣的现象意味着一种有吸引力的方式，更灵敏的SBS增益调谐，而不显着改变声子频率。
2017-09-21 physics.optics
On-chip optical isolator and nonreciprocal parity-time symmetry induced by stimulated Brillouin scattering
本文利用高Q值微环芯腔中的受激布里渊散射，实现了芯片级可调谐全光隔离器，并首次在耦合微腔中实现非互易宇称-时间对称性，为超紧凑光子器件提供新平台。
2018-06-08 physics.optics
Stimulated Brillouin scattering in a non-suspended ultra-low-loss thick-SOI platform
本文首次在非悬浮超低损耗3 μm厚SOI波导中观测到SBS，利用与光学模式共存的泄漏声学模式增强光声重叠，并测得两种波导在37.6 GHz下的布里渊增益。
2024-10-24 physics.optics
Power limits and a figure of merit for stimulated Brillouin scattering in the presence of third and fifth order loss
我们推导出一套设计准则和品质因数，以帮助强受激布里渊散射（SBS）的片上波导的工程过程。为此，我们研究了几种类型的损失的影响，可以通过SBS实现的斯托克斯波的总放大。我们考虑了三阶（双光子吸收，2PA）和五阶的线性损耗和非线性损耗，最明显的是2PA诱导的自由载流子吸收（FCA）。由此，我们推导出一个上限的连续波布里渊激光器的输出功率，并表明，任何给定的波导结构的最佳工作条件和最大可实现的斯托克斯放大确定的无量纲参数$\mathcal{F}$涉及SBS增益和所有的损耗参数。我们提供了简单的表达式，最佳的泵浦功率，波导长度和可实现的放大，并在两个示例系统中展示其实用程序。值得注意的是，我们发现，2PA诱导的FCA是一个严重的限制SBS在硅和锗的波长分别短于2200 nm和3600 nm。相比之下，三光子吸收没有实际意义。
2015-08-11 physics.optics
Exploring extreme thermodynamics in nanoliter volumes through stimulated Brillouin-Mandelstam scattering
由于材料必须暴露在极端条件下，因此在各种热力学状态下检查材料的物理特性（特别是有毒液体）是一个具有挑战性的问题。这种导致折射率和声速变化的温度和压力状态可以通过诸如布里渊-曼德尔散射的光声相互作用来获得。在这里，我们实验证明布里渊-曼德尔森测量纳升体积的液体在极端的热力学制度。我们使用一个完全密封的液芯光纤含有二硫化碳，在这个波导，它表现出紧密的光声限制和高布里渊增益（32.2 $\pm$ 0.8）1/（Wm），我们能够进行空间分辨测量的布里渊频移。局部布里渊响应的知识使我们能够在很宽的范围内独立地控制温度和压力。我们观察和测量的液体核心在非常大的正压（1000巴以上），大量的负压（低于-300巴）的材料特性，我们探索等压和等容制度。广泛的热力学控制允许的布里渊频移的可调谐性超过40%，仅使用微小体积的液体。这项工作为未来在各种常规难以达到的条件下研究液体开辟了道路。
2022-08-09 physics.optics
Inhibition of the phase conjugation of orbital angular momentum superpositions in cylindrical vector beams during stimulated Brillouin scattering
利用受激布里渊散射的相位共轭技术可以校正高功率激光系统中的波前像差。在这里，我们考虑这样的过程与圆柱矢量激光束。通过使用矢量方法和模式分解，我们得到一个微分矩阵方程，使斯托克斯矢量本征模的结构和布里渊增益的计算。重点放在具有最大增益的模式上，它对斯托克斯光束的贡献最大。结果表明，在高阶庞加莱球面上，圆柱矢量光束的轨道角动量的相位共轭几乎在任何地方都不会发生。这种现象被追溯到斯托克斯光束的倾向，以获得类似的偏振结构的入射泵浦光，这限制了可能的组合的两个轨道角动量模式的拓扑电荷组成的斯托克斯柱矢量光束。然而，在高阶庞加莱球的极点附近，具有最大增益的斯托克斯模式获得了额外的螺旋相位因子，该螺旋相位因子在不影响偏振结构的情况下为较强的圆偏振分量产生共轭拓扑电荷。实验结果与我们的理论预测一致。
2022-05-12 physics.optics
Suspended mid-infrared waveguides for Stimulated Brillouin Scattering
本文从理论上研究了一种新型的硅波导在中红外波段实现受激布里渊散射。该波导由一个矩形芯组成，支撑低损耗光模，通过一系列横向肋悬挂在空气中。肋被图案化以形成有限的准一维声子晶体，其中完整的阻带抑制声波的横向泄漏，并将它们限制在波导的芯部。我们推导出一种理论形式，可用于计算在这种周期性结构中的光声相互作用，并发现前向模内SBS增益高达$1750~\text{m}^{-1}\text{W}^{-1}$，这与所提出的MIR SBS设计的基础上埋锗波导相比毫不逊色。由于几乎完全抑制了声辐射损失，实现了这种大增益。
2018-11-07 physics.app-ph physics.optics
