Second-order nonlinear mixing in planar photonic crystal microcavities
研究了InP基平面光子晶体微腔在1550 nm短脉冲激发下的三维局域光子模的二次谐波和和频混频现象。支持两个紧密间隔模式的三个缺失孔微腔表现出丰富的二阶散射光谱，其反映了在宽带共振脉冲激发后的衰荡期间经由体InP χ（2）的模内和模间混合。与非共振源的同时激发导致来自微腔的可调谐二阶辐射。
2006-12-12 physics.optics
Design of resonant microcavities: application to optical gyroscopes
我们从理论和数值上研究了旋转对旋转参考系中微腔谐振频率的影响。当腔体旋转大于一定值时，腔体的旋转会引起谐振频率的偏移，且与腔体的旋转速率成正比。在该值以下，存在旋转速率的区域，其中不存在与旋转速率成比例的频率偏移。我们发现，设计腔对称性为$C_{nv}$（$n\ge 3$）可以消除这个区域。
2007-11-22 physics.gen-ph physics.optics
Spectral Engineering with Coupled Microcavities: Active Control of Resonant Mode-Splitting
本文提出通过主动控制耦合微腔中反向传播模式激发，实现可重构宽范围可调的模式分裂，并利用35 mW微加热器演示80 GHz分裂到单陷波转变，同时有效抑制寄生谐振偏移。
2015-05-26 physics.optics
Fabrication-tolerant high quality factor photonic crystal microcavities
提出了一种二维光子晶体微腔的设计，该微腔支持波长尺度的体积谐振模式，计算得到的品质因数（Q）对腔体几何形状的偏差不敏感，在Q~ 2 × 10^4的水平上。通过对硅中制造的无源腔进行基于光纤的测量，证实了腔设计的鲁棒性。对于工作在λ = 1500 nm波段的微腔，在腔体几何形状的显著变化和谐振模式归一化频率偏移高达标称值的10%的情况下，测量到1.3- 4.0 × 10^4之间的品质因数。
2003-12-09 physics.optics
Transverse-mode coupling and diffraction loss in tunable Fabry-Pérot microcavities
我们报告的测量和建模的模式结构的可调谐法布里-珀罗光学微腔与不完美的反射镜。我们发现，非球面镜的形状和有限的镜尺寸导致损耗，模式变形，并在特定的镜分离的谐振频率移动。对于小的反射镜直径，有用的腔长度被限制到显著低于预期的稳定性范围的值。我们解释了观察到的谐振腔的不同横模之间的共振耦合和模式依赖的衍射损耗。考虑到测量的反射镜轮廓的谐振状态扩展的基础上的模型可以再现的测量和识别的参数制度，其中模式混合的不利影响是避免的。
2017-03-03 physics.optics
Unconventional photon blockade in doubly resonant microcavities with second-order nonlinearity
结果表明，非中心对称材料与散装二阶非线性极化率可以用来产生强烈的反聚束辐射在任意波长，仅由适当的工程耦合微腔的谐振行为确定。所提出的方案利用了非常规的光子阻塞的相干驱动场在耦合腔系统的输入，其中两个腔之一被设计为在基波和二次谐波频率，分别谐振。值得注意的是，非常规阻塞机制在两个谐波处以合理低的品质因数发生，并且不需要第二腔的尖锐双谐振条件，从而证明其在当前半导体技术下的可行性。
2014-02-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Polariton lasing and energy-degenerate parametric scattering in non-resonantly driven coupled planar microcavities
本研究在垂直耦合双平面微腔中实现非平衡激子-极化激元凝聚与低阈值双波长激射，观测到非共振驱动下的能量简并参量散射支间转移，并用含开放耗散Gross-Pitaevskii方程的速率方程进行理论阐释，为光子器件研发提供新平台。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
An optical fiber-based probe for photonic crystal microcavities
介绍了一种新的二维光子晶体谐振腔光谱和空间特性的表征方法。光纤锥用作外部波导探针，其微米级场用于源和耦合来自腔模式的光，当其被放置在腔的近场内时，腔模式在锥的波长相关的透射光谱中表现为谐振特征。研究这些谐振的线宽和深度作为锥形相对于谐振器的位置的函数，产生谐振腔模式的品质因数Q和模态体积Veff的定量测量。当用锥形沿不同的轴探测腔时，通过研究腔模的耦合深度可以得到关于腔模的偏振信息。这种基于光纤的技术已被用来测量Q ~ 40，000和Veff ~ 0.9立方波长的渐变正方形晶格PC微腔在硅制造。这种基于光纤的探头的速度和多功能性突出，并讨论其适用于其他波长尺度的谐振元件。
2004-06-26 physics.optics
Observations of interior whispering gallery modes in asymmetric optical resonators with rational caustics
我们提出了非对称谐振腔与合理的焦散线和实验证明内部回音壁模式在单片硅介观微腔。这些微腔展示了腔品质因数（Q）对粗糙度瑞利散射的独特鲁棒性。角分辨锥形光纤测量和近场图像观察到不同的谐振族和内部回音壁模式的非对称发射，这可用于微腔激光器和CQED应用。
2007-08-25 physics.optics
Brillouin lasing in coupled silica toroid microcavities
本文研究了强耦合微腔系统中的受激布里渊散射（SBS）激光。通过耦合两个石英环形微腔，我们实现了11 GHz的大模式分裂，其频率分离匹配的布里渊频移的二氧化硅。SBS光通过在超模分裂共振的较高频率侧泵浦而共振放大。由于通过改变两个腔之间的间隙距离来调节模式分裂，因此我们的系统不需要精确控制mm尺寸的腔直径以使自由光谱间隔与布里渊频移相匹配。它还允许我们使用一个小腔，因此我们的系统有可能在非常低的功率下实现激光阈值。
2017-12-25 physics.optics
Coupled mode theory for on-channel nonlinear microcavities
我们考虑一个非线性微腔，它将波导通道分成两部分，使得它们之间的耦合仅由于微腔的谐振特性而成为可能。我们提供了一个严格的推导方程中使用的唯象耦合模理论，这样的系统。这使我们能够找到明确的公式，所有的拟合参数，如衰减率，耦合系数和特征强度的模式配置文件。讨论了半解析方法的优点，并与严格数值方法的结果进行了比较。特别注意的是多层结构，因为它们代表了最简单的实现通道上的微腔。
2011-05-20 physics.optics
Optical fiber coupling to planar photonic crystal microcavities
提出了一种在锥形标准单模光纤和高Q值光子晶体谐振腔的谐振模之间有效传输光的技术，该谐振腔的模体积小于立方波长。腔模品质因数为4.7 × 10^4，总的光纤到腔的耦合效率为44%。
2004-05-13 physics.optics quant-ph
Coupled surface plasmon and resonant optical tunnelling in symmetric optical microcavities
本文研究对称光学微腔中耦合表面等离激元与共振光学隧穿现象，建立透射模型并给出高透射共振条件，揭示吸收性金属膜在共振下可增强透射的机制。
2025-05-05 physics.app-ph physics.optics
Simulating optical microcavities by inverting the thermal transfer function
Centre for Nano Science and Engineering, Indian Institute of Science（印度科学学院纳米科学与工程中心）
本研究提出一种降阶方法，通过反转热传递函数将分布式热动力学纳入非线性光学微腔模拟，经TE1模式加热及非线性硅微腔动力学验证，误差低于4%，可保留热记忆并降低模拟成本。
2026-08-11 physics.app-ph physics.optics
Adding SALT to Coupled Microcavities: the making of active photonic molecule lasers
多年来，在研究单腔和耦合微腔的光学性质方面积累了大量的工作，这些微腔用于各种应用，从滤波器到传感器和激光器。焦点主要集中在单个谐振器的几何形状和/或它们在通常被称为光子分子（PM）的布置中的组合上。我们的主要关注点将是作为集成微激光器，光子分子激光器的理想候选人的PM的激光特性。而大多数计算PM激光器的基础上冷腔（被动）模式，即准束缚态，最近制定的稳态从头计算激光理论（SALT）提供了可能性，考虑到潜在的增益跃迁的光谱特性，其位置和线宽，以及纳入任意的泵配置文件。我们将结合两种理论方法来表征PM激光器的激射特性：对于二维系统，广义Lorenz-Mie理论将获得由SALT描述的活性介质中耦合分子的共振模式。不仅理论描述更加完整，而且活性介质的使用提供了额外的参数来控制、设计和利用PM激光器的激光特性，以实现超低阈值和定向单模发射。
2014-05-01 physics.optics
Skyrmions in scalar fields of non-Hermitian optical microcavities: spontaneous formation, nonlinear control, and optical forces
Paderborn University（帕德博恩大学）；Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀亚特光学科学学院）；Department of Physics, University of Arizona（亚利桑那大学物理系）；University of Stuttgart（斯图加特大学）
本文在激子-极化激元凝聚体中，通过非共振激发自发产生孤立斯格明子和自组织斯格明子晶格，利用增益损耗诱导的相位曲率和极化子流实现拓扑光场的主动控制。
2026-06-01 physics.optics
Ultra-sensitive detection of mode splitting in active optical microcavities
研究了有源微腔中的散射诱导模分裂。在激光阈值以下，通过光学增益的品质因数增强允许在波长扫描透射光谱中分辨分裂模式的谐振凹陷，否则在无源谐振器中将检测不到所述谐振凹陷。在激光区，模式分裂表现为两个激光模式具有极窄的线宽。这些激光模式在检测器中的混合导致其频率对应于分裂量的外差拍频信号。激光机制不仅允许模式分裂测量的灵敏度，而且通过消除对谐振模式周围的波长扫描的需要而提供了容易获得的方案。有源微腔中的模式分裂对于提高亚波长散射体探测的灵敏度和研究强耦合区的光与物质相互作用具有直接的影响。
2010-07-02 physics.gen-ph physics.ins-det physics.optics
Parametric instability in coupled nonlinear microcavities
我们报告的观察参数不稳定性的非平衡稳态的两个耦合克尔微谐振器相干驱动的激光。使用共振激发，我们将系统驱动到一个不稳定的制度，在那里我们观察到强烈的外观和良好解决边带模式的发射光谱。该特征是腔内场的自持振荡的特征签名。我们全面模拟我们的研究结果使用半经典朗之万方程的腔场动力学结合线性稳定性分析。我们的半导体平台的固有的可扩展性，丰富了一个强大的克尔非线性，是有前途的实现集成的光学参量振荡器网络工作在一个少光子制度。
2019-11-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bichromatic four-wave mixing and quadrature-squeezing from biexcitons in atomically thin semiconductor microcavities
非线性光学效应如四波混频和压缩光的产生在光学器件和光源中是普遍存在的。半导体微腔中双光子敏感束缚双激子的共振非线性效应是研究低光功率器件的一个重要平台。由于在原子薄的半导体中特别强的库仑相互作用，这些材料具有强束缚的双激子并且在电磁波谱的可见频率范围内工作。为了从光学器件中产生的光中去除强泵浦激光或同时激发非简并极化激元，需要具有两个光谱分离的泵浦激光器的双色泵浦配置。本文从理论上研究了双色泵浦原子薄半导体微腔中的自发四波混频和正交压缩。我们探讨了两种不同的配置，分别支持从极化激元到束缚双激子的简并和非简并散射。我们发现，这些配置导致产生强烈的单模和双模正交压缩光。
2022-11-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Formation of Quasi-Bound States in the Continuum in a Single Deformed Microcavity
本文提出在单个变形微腔中通过边界变形构建共享单向辐射通道并诱导外部强模式耦合，实验实现Friedrich-Wintgen准BIC，使长寿命共振的Q因子提升超过3倍，为增强光学微腔Q因子提供实用途径。
2024-08-30 physics.optics
What is- and what is not- Electromagnetically-Induced-Transparency in Whispering-Gallery-Microcavities
电磁诱导透明（EIT）和奥特勒-汤斯分裂（ATS）是光场与多能级原子之间相干相互作用的两个突出例子。它们已经在涉及原子、分子、元结构和等离子体的各种物理系统中被观察到。近年来，通过一个或多个光学微腔的相互作用谐振模式实现EIT和ATS的全光学模拟的兴趣越来越大。尽管EIT和ATS的物理基础存在差异，但它们都是通过吸收或透射光谱中的透明窗口来量化的，这通常会导致对其起源的混淆。在EIT中，透明窗口是不同跃迁路径之间Fano干涉的结果，而在ATS中，透明窗口是强场驱动相互作用导致能级分裂的结果。能够客观地判断在光谱中观察到的透明窗口是由于EIT还是ATS，对于澄清所涉及的物理和实际应用至关重要。在这里，我们报告了一个系统的研究，导致EIT，法诺，和ATS的途径，在两个耦合的回音壁模式（WGM）微环形谐振器的系统。此外，我们首次报告的应用赤池信息准则辨别EIT和ATS的全光学类似物，并澄清它们之间的过渡。
2014-04-23 physics.optics quant-ph
Spectral tuning of multimode three-dimensional photonic crystal cavities for enhanced anti-Stokes Raman scattering
三维（3D）光子晶体（PhCs）中的多模中空微腔被设计用于实现增强的相干反斯托克斯拉曼散射，这要求腔具有三个具有相等间隔的谐振频率的高品质因子（Q）模。3D光子晶体中的空腔比2D平板在设计和调谐方面具有更大的灵活性，因为降低Q值的辐射损耗可以通过3D光子带隙来抑制。我们首先根据微扰理论通过改变腔的材料和几何形状来同时调谐所有的模式频率。多个模式之间的光谱间距根据其模式轮廓的对称性、体积和场分布来调整。通过求解频域中的麦克斯韦方程组，计算了谐振模式的频率和场分布。
2010-07-07 physics.optics
Bandpass transmission spectra of a whispering-gallery microcavity coupled to an ultrathin fiber
直径为1-4微米的锥形光纤被广泛用于激发微腔的回音壁模式。通常，由于腔内的光的谐振吸收，耦合到谐振周围的波导的WG腔的透射光谱呈现洛伦兹凹陷形态。在本文中，我们证明了一个WG腔耦合到一个MEMS光纤（500- 700 nm）的传输谱可以同时呈现洛伦兹下降和峰值，取决于光纤和微腔之间的间隙。通过考虑耦合区域内来自光纤的非谐振光的大散射损耗，这种现象可以归因于部分谐振光经由WG模式绕过有损散射区域，允许其耦合到腔体和从腔体耦合，因此表现为透射光谱内的洛伦兹峰，这意味着系统可以在带通滤波器框架内实现。
2017-03-07 physics.optics
Dynamic Bragg microcavities in collisions of unipolar light pulses of unusual shape in two- and three-level medium
本文通过数值求解密度矩阵与波动方程，比较矩形单极光脉冲在二能级和三能级原子氢介质中碰撞时动态微腔的行为，发现三能级模型会显著改变微腔动力学并使类自感应透明机制消失。
2025-03-11 physics.optics quant-ph
Degenerate four-wave mixing in triply-resonant Kerr cavities
我们证明了在三阶共振非线性（克尔）腔中实现高效简并四波混频的理论条件。我们采用了一个通用的和准确的时间耦合模分析，在任意微腔中的光的相互作用表示在一组耦合系数，我们严格推导出完整的麦克斯韦方程组。使用耦合模理论，我们表明，光组成的输入信号的频率$ω_0-Δω$可以，在存在的泵浦光在$ω_0$，被转换成一个输出的频率$ω_0 + Δω$移位信号的量子限制的效率，我们推导出表达式的临界输入功率发生这种情况。我们发现，在假设非常保守的腔参数（模式体积$\sim10$立方波长和品质因数$\sim1000$），在10毫瓦的顺序的临界功率。标准的曼利-罗效率极限是从经典耦合模方程的解得到的，尽管我们也从简单的光子计数“量子”参数得到它们。最后，使用线性稳定性分析，我们证明了最大的转换效率可以保留，即使在存在的自我和交叉相位调制的影响，一般采取行动，以破坏共振条件。
2010-11-26 physics.optics
Multiple Interacting Photonic Modes in Strongly Coupled Organic Microcavities
该研究通过对真实多模光学谐振腔内分子系综的微观量子描述，揭示低精细度多模下分子偶极子与非共振腔模耗散通道的部分杂化会限制光-物质相干程度，指出真空拉比分裂是光与物质相干混合的必要非充分条件。
2024-07-06 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Silicon-based Infrared Metamaterials with Ultra-Sharp Fano Resonances
超材料和超表面代表了光操纵、生物和化学传感、非线性光学甚至spaser激光的一个非常通用的平台。这些应用中的许多依赖于超材料的共振性质，这是近场中光能的极端光谱选择性集中的基础。自由空间光耦合到具有高谐振品质因数Q>>1的尖锐谐振元表面中的简单性是相对于极其角度敏感的衍射结构或固有不均匀的高Q光子结构（诸如环形或光子晶体微腔）的显著的实际优点。这种光谱选择性目前对于绝大多数由金属制成并遭受高等离子体损耗的超材料是不可能的。在这里，我们提出并证明了Fano共振全半导体光学元表面支持光学共振与品质因数Q>100，几乎是一个数量级比他们的等离子体对应物支持尖锐。这些硅基结构被证明是平面手性的，为高效的超薄圆偏振器和圆偏振辐射的窄带热发射器打开了激发的可能性。
2013-09-25 physics.optics
Bistable topological edge states in polariton microcavities with unpaired Dirac cones
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Institute of Spectroscopy, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院光谱研究所）；Jilin University（吉林大学）
本文提出一种非线性微腔系统，通过打破反演和时间反演对称性产生未配对的狄拉克锥，实现单向边缘态和双稳态效应，并首次观察到稳定耗散边缘孤子。
2026-06-17 nlin.PS physics.optics
Spectral shift and Q-change of circular and square-shaped optical microcavity modes due to periodic sidewall surface roughness
利用边界积分方程方法，对圆形和方形高对比度微腔由于侧壁表面粗糙度引起的辐射损耗和谐振频率漂移进行了估算和比较。的轮廓扰动的各种谐波分量上的回音壁（WG）模式的圆形微盘和WG类模式的方形微腔的效果被证明。在这两种情况下，匹配的模式场图案的轮廓变形导致最显着的频率失谐和Q因子的变化。有利的模式匹配的变形已被发现，使一个操纵的Q因子的微腔模式。
2005-06-16 physics.optics
Light guiding and optical resonances in ZnS microstructures doped with Ga or In
ZnS的高折射率（在可见光范围内约2.4）使得ZnS微结构成为用于制造光导和谐振微腔的良好候选者。研究了几种ZnS结构的导光特性。特别是，在这项工作中的杆和板的行为进行了研究，它已被证明，所研究的结构的形态起着决定性的作用，支持的谐振模式。在ZnS：Ga和ZnS：In结构中，支持Fabry-Perot和Whispering Gallery共振模式。一个很好的协议已被发现之间的实验结果和理论模型用于描述这两种类型的共振，这已被用来估计掺杂材料的折射率。在具有三角形横截面的ZnS：Ga线中，在蓝绿色范围内观察到激光效应。据我们所知，这是第一次在可见光区研究掺杂ZnS的共振模式。
2021-04-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Bistability and mode interaction in microlasers
我们调查的可能性，在微腔激光器，而不是散装激光器。为此，具有两个耦合，相互作用的模式的微激光器的动态行为进行了分析研究的半经典激光器模型的框架内，适用于广泛的腔形状和模式的几何形状。封闭形式的耦合模方程得到的所有类的激光动力学。我们证明了在所有这些类中，均可以进行双操作。在最简单的情况下（A类激光器）的双稳性是由于相干（人口脉动）和非相干（烧孔）的模式相互作用的过程之间的相互作用。我们发现，微腔提供了更好的条件，以实现激光比体腔，特别是如果模式是不退化的频率。这是由于微腔模式的空间强度分布的更好匹配。在更复杂的激光模型（B类和C类）中，双稳态性被证明对于频率上比A类情况更远的模式仍然存在。耦合模理论的预测已被证实使用数值时域有限差分计算。
2009-02-04 physics.optics
Effective Refractive-Index Approximation: A Link between Structural and Optical Disorder of Planar Resonant Optical Structures
本研究提出DBR结构无序的定量定义与有效折射率近似方法，揭示结构无序对光学特性的影响等价于折射率比降低，推导解析公式并验证，还将其应用于微腔建立结构无序与Q因子劣化的关联。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optimal antibunching in passive photonic devices based on coupled nonlinear resonators
我们建议使用弱非线性被动材料的集成量子光子学的应用前景。结果表明，在光子晶体谐振腔中，电磁场对光子晶体非线性的强烈增强，仅利用两个耦合模的量子干涉和共振相干驱动下的光子阻塞效应，就能产生单光子.对于最先进的微腔中的实际系统参数，这种单光子源的效率的理论特征在于通过在零时间延迟的二阶关联函数作为主要的品质因数，其中的主要来源的损失和退相干被考虑在一个标准的主方程处理。这些结果可以刺激基于非共振材料介质的集成量子光子器件的实现，与当前的半导体技术完全可集成，并匹配相关的电信波段工作波长，作为基于腔QED的单光子非线性器件的替代方案。
2012-12-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
