Entanglement of separate nitrogen-vacancy centers coupled to a whispering-gallery mode cavity
我们提出了一个含氮空位中心耦合到回音壁模腔的量子电动力学模型。我们考虑了两种方案分别产生W态和Bell态。其中一种方案利用虚激发腔场的拉曼跃迁，另一种方案利用暗态演化和绝热通道实现Bell态制备和量子信息传输，对环境噪声和实验参数波动具有较好的耐受性。我们证明我们的计划，考虑实验的可行性和挑战，使用目前可用的技术。
2010-10-19 quant-ph
Fully quantum-mechanical analytic results for single-photon transport in a single-mode waveguide coupled to a whispering-gallery resonator interacting with a two-level atom
研究了耦合到回音壁谐振腔的单模波导与二能级原子相互作用系统中的单光子输运。单光子输运性质，如透射和反射振幅，以及谐振腔和原子的响应，是通过一个真实的空间方法精确地解决。处理包括谐振腔两个简并回音壁模之间的模间后向散射，以及谐振腔和原子的耗散。我们还表明，一个广义的临界耦合条件，即在波导的输出端的单光子传输去为零的匹配系统的共振，持有全耦合波导环谐振腔原子系统。
2009-01-26 quant-ph
Single-atom detection using whispering gallery modes of microdisk resonators
我们研究了利用介质微盘谐振器对基底表面附近的磁性微阱中捕获和冷却的单原子进行光学探测的可能性。利用麦克斯韦方程组的时域有限差分法计算了回音壁模的束缚场和倏逝场，并研究了回音壁模与直波导的耦合。结果进行了比较，半解析解的基础上耦合模理论。我们讨论了原子检测效率和非破坏性测量的可行性，在这样的系统中取决于关键参数，如磁盘大小，磁盘波导耦合，和散射损耗。
2004-07-28 quant-ph
Thermal noise of whispering gallery resonators
通过直接应用的波动耗散定理，我们数值计算的晶体CaF2回音壁谐振器的结构阻尼的情况下，基本尺寸波动，这种噪声施加在这种谐振器的频率稳定性在室温和低温下的限制。我们分析弹光噪声-布朗维波动对频率的影响，通过折射率的应变依赖性-噪声项，迄今尚未考虑回音壁谐振器。我们发现，尺寸波动设置一个下限为1E-16的Allan偏差为10毫米半径的球体在5 K，主要是通过诱导的折射率波动。
2012-03-28 physics.optics quant-ph
Microwave whispering gallery resonator for efficient optical up-conversion
微波辐射到光学范围的转换已经被预测在回音壁谐振器中达到单位量子效率，回音壁谐振器由光学非线性晶体制成并且同时支持微波和光学模式。在这项工作中，我们从理论上探讨和实验证明了谐振器的几何形状，可以提供所需的相位匹配，这样的转换在任何所需的频率在亚太赫兹范围。我们表明，这样的环形谐振腔不仅允许相位匹配，但也最大限度地相互作用的字段的重叠。因此，期望在具有可行参数的谐振器中实现单位效率转换。
2009-07-11 quant-ph
Controlled tuning of whispering gallery modes of GaN/InGaN microdisk cavities
实现了GAN/InGaN μ盘腔回音壁模的可控调谐。在室温下，通过将微米圆片浸入水中并用紫外激光照射，实现了回音壁模调谐。调谐速率可以通过改变激光激发功率来控制，在低激发功率（~几μW）下可以达到纳米精度。提出了选择性氧化机理来解释这一结果，并得到了理论分析的支持。GAN/InGaN μ盘腔中WGM的调谐在腔量子电动力学和高效发光器件的开发中具有重要意义。
2011-08-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Excitation mapping of whispering gallery modes in silica microcavities
我们报告的电磁场分布的耳语？硅微腔中的画廊模式（球体和环形）。这是揭示了他们的激发效率与锥形光纤耦合器沿子午线扫描。该方法的独创性在于使用耦合器本身进行近场映射，无需之前工作中使用的额外工具。该方法成功地应用于微球和微环
2009-11-07 physics.optics quant-ph
Rotation sensing in two coupled whispering-gallery-mode resonators with loss and gain
从理论上提出了一种基于两个具有损耗和增益的耦合回音壁模式谐振器实现旋转传感的方案。我们认为有增益的有源谐振腔是旋转的，而有损耗的无源谐振腔是静止的。旋转将引起Sagnac效应，我们表明，超级模式的本征频率是敏感的Sagnac-Fizeau位移。因此，我们可以通过测量稳态下的平均光子数或输出光场的涨落谱来检测旋转的角速度。我们希望我们的研究将有助于基于自旋谐振器的量子陀螺仪的设计。
2019-09-19 quant-ph
Planar Superconducting Whispering Gallery Mode Resonators
我们介绍了一种微波电路结构的量子信号处理相结合的设计原理借用高Q值的3D谐振器在量子制度和平面结构制造的标准光刻。由此产生的“2.5D”回音壁模式谐振器将98%的能量存储在真空中。我们已经测量了内部品质因数在单光子水平上超过300万，并使用该设备作为材料表征平台，将上限的表面电阻小于250 nOhms的薄膜铝。
2013-10-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Naturally-phasematched second harmonic generation in a whispering gallery mode resonator
我们首次展示了铌酸锂高Q回音壁模式谐振器中的自然相位匹配。在30微瓦的内耦合连续波泵浦功率下，获得了9%的转换效率。所观察到的饱和泵浦功率为3.2 mW，几乎是两个数量级低于国家的最先进的。这表明我们的倍频器作为一个非经典光的源，只需要一个低功率的泵，这很容易可以是量子噪声限制的应用。我们对回音壁模式谐振器中三波混频的理论分析提供了各种模式下倍频的相对转换效率。
2010-09-09 physics.optics quant-ph
Bound states in the continuum in whispering gallery resonators with pointlike impurities
本文研究了环形回音壁谐振腔中周期性分布的类点状杂质，基于精确传输概率表达式，证明了连续谱束缚态由高对称动量处的回音壁模式形成，且反演对称性促进BIC产生并增强光传输可调谐性。
2024-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Surface optomechanics: Calculating optically excited acoustical whispering gallery modes in microspheres
受激布里渊散射最近允许在微型器件中实验激发表面声共振，从而能够以50 MHz至12 GHz的速率振动。这种机械回音壁模式在光子MEMS中的实验可用性提出了关于其结构和光谱分布的问题。在这里，我们计算这种振动表面回音壁模式的形式和频率，揭示不同类型的表面振动，包括纵向，横向和瑞利型变形。我们参数调查这些不同的模式，通过改变它们的顺序在方位角，径向和极方向，以揭示不同的振动结构，包括机械共振，本地化的界面附近的环境，在那里他们可以感觉到周围环境的变化。
2011-06-23 physics.optics quant-ph
Near-infrared single-photon spectroscopy of a whispering gallery mode resonator using energy-resolving transition edge sensors
我们展示了一种方法来执行光谱的近红外单光子，而不需要色散元件。该方法是基于光子能量分辨跃迁边缘传感器，并适用于广泛的波长可调谐的窄带单光子发射的晶体回音壁模式谐振器的特性。我们测量所产生的信号和空闲光子的发射波长，其不确定性高达2 nm。
2014-10-23 physics.optics quant-ph
Generalization of Second-Order Quasi-Phase Matching in Whispering Gallery Mode Resonators Using Berry Phase
回音壁模谐振腔的二阶非线性特性在波长转换、纠缠光子源和频率梳产生等方面有着广泛的应用。在这样的系统中，取决于在仔细检查下的材料，准相位匹配方程的推导可以导致在方位角限制顺序上的选择规则中出现额外的量子。在这里，我们表明，这些额外的量子出现由于Berry相位所经历的回音壁模式的横向自旋角动量分量在其循环的谐振器内。我们首先详细的情况下，锌的晶体材料，然后将这一理论推广到其他晶体对称性相关的集成光子学。
2020-06-23 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A unified approach to mode splitting and scattering loss in high-Q whispering-gallery-mode microresonators
目前的理论处理的模式分裂和散射损失所造成的亚波长散射体附着到高品质因数回音壁模式微谐振器的表面是不令人满意的。对于两种不同的散射体状态，即，一些和许多散射体。此外，许多实验结果似乎很难在现有的理论框架内理解。在这里，我们开发了一个统一的方法，适用于任意数量的散射体，这揭示了现有的理论模型的适用条件和限制。此外，对模式分裂和散射损耗也有了新的认识，并得到了数值和实验的支持。这种统一的方法对于高品质因数回音壁模式微谐振器的模式分裂和散射损耗的基础研究以及实际应用是必不可少的。
2012-05-20 physics.optics quant-ph
Coupling a single trapped atom to a whispering-gallery-mode microresonator
我们演示了一个单一的85 Rb原子的捕获距离为200 nm的表面的回音壁模式瓶微谐振器。原子被捕获在光学势中，该光学势是由来自谐振腔表面的红失谐聚焦激光束的逆反射产生的。我们通过叠加具有适当选择的功率和失谐的第二激光束来抵消陷阱引起的原子跃迁频率的光移。这使我们能够观察到真空拉比分裂的激发光谱的耦合原子共振器系统。在强耦合机制中，单个原子与回音壁模式的稳定和受控相互作用的首次演示开辟了实现量子协议和应用的途径，这些协议和应用可以收获这类谐振器中存在的手性原子-光耦合。
2020-10-14 physics.atom-ph quant-ph
Quantum electrodynamics in a whispering-gallery microcavity coated with a polymer nanolayer
本文从理论上研究了涂有聚合物的硅微环中的准横电和准横磁回音壁基模，并证明了它具有很高的品质因数。纳米厚度层的存在不仅明显减小了腔模体积，而且将模的最大电场位置拉到了硅环的外侧，即单量子点或纳米晶体所在的位置。这两种效应导致单个偶极子（例如，金刚石晶体中的单个缺陷中心）与量子化腔模之间的强烈增强的相干相互作用。由于这种镀膜微环在实验中具有很高的可行性和鲁棒性，它可以为强耦合腔量子电动力学、量子信息和量子计算的研究提供一个很好的平台。
2010-11-01 quant-ph
Controlled coupling of counterpropagating whispering-gallery modes by a single Rayleigh scatterer: a classical problem in a quantum optical light
我们目前的实验中，一个单一的亚波长散射体被用来检查和控制反向散射引起的微球谐振腔的反向传播高Q模式之间的耦合。我们的测量揭示了所产生的对称和反对称本征模的驻波特性，它们的不平衡强度分布，以及它们耦合的相干性。我们讨论了我们的研究结果和基础的经典物理学的框架共同量子光学，并提供了一个特别直观的解释的中央过程。
2007-09-24 quant-ph
Nonreciprocal photon transport in indirectly coupled whispering-gallery mode resonators
该研究分析含塞曼分裂量子点的间接耦合回音壁模式谐振器系统，揭示耦合强度调控下的单向反射与透射机制，并为非互易量子光学器件设计提供依据。
2023-08-17 physics.optics quant-ph
Tunable whispering gallery modes for spectroscopy and CQED experiments
我们已经在800 nm处将熔融石英微谐振器的回音壁模式调谐超过近1 nm，即超过自由光谱范围的一半或相当于谐振器的10^6线宽。这已经通过基于双茎微球拉伸的新方法实现。下面描述的器件将允许新的腔-当需要优化其与具有给定过渡频率的发射器的耦合时，使用这种超高nesse光学谐振器进行QED实验。实验结果表明，微球的调谐能力与超高真空和低温工作相兼容，这对未来的激光冷却原子或单量子点实验具有重要意义。
2000-11-24 quant-ph
Quantum Light from a Whispering Gallery Mode Disk Resonator
光学参量下转换已被证明是一种有价值的非经典光源。该过程是固有的能够产生双光束的相关性，以及单独的强度压缩的任一参量光束，当泵浦远高于阈值。在这里，我们提出了第一次直接观察到的强度压缩的每一个单独的参量光束在参量下转换通过使用一个高品质的回音壁模式盘谐振器的-1.2 dB。此外，我们观察到双光束的量子相关的-2.7分贝与此腔。这样的谐振器具有强的光学限制，并提供可调谐耦合到外部光场。这项工作证实了晶体回音壁模式谐振器在量子和非线性光学，特别是量子光产生中的潜力。这种设备的简单性使得量子光在各个领域的应用变得非常可行。
2010-10-27 physics.optics quant-ph
Back-scatter based whispering gallery mode sensing
回音壁模式生物传感器允许选择性的单个蛋白质的未标记检测，并结合量子有限的灵敏度，运动分子运动的非侵入性实时观察的可能性。然而，到目前为止，技术噪声源，特别是低频激光噪声，限制了这种应用。在这里，我们介绍了一种新的技术，回音壁模式传感的基础上直接检测后向散射光。这种实验上简单的技术原则上不受频率噪声的影响，并且还可以抑制热折射噪声。我们展示了27 dB的频率噪声抑制，消除了频率噪声作为灵敏度下降的来源，并允许76 kHz的绝对频移灵敏度。我们的研究结果为单分子生物物理实验和超灵敏生物传感器开辟了新的途径。
2013-08-08 physics.bio-ph physics.ins-det physics.optics
Enhanced Whispering Gallery Mode Phase Shift using Indistinguishable Photon Pairs
本文理论上研究了耦合MZI的WGM谐振器，发现不可区分光子对输入可产生双模符合透射谱且经历加倍相移，相比相干态其信噪比至少提升四倍，有助于量子增强WGM传感。
2026-10-23 physics.optics quant-ph
Squeezed vacuum states from a whispering gallery mode resonator
压缩真空态使得能够在量子极限以下进行光学测量，因此对于量子精密测量以及量子通信中的应用是有价值的资源。然而，大多数可用的源需要毫瓦范围内的高泵浦功率和大的设置，这阻碍了现实世界的应用。此外，这种系统的简并操作提出了挑战。在这里，我们使用一个紧凑的晶体回音壁模式谐振器作为一个退化的参量振荡器的锂钛酸盐。我们证明了约1.4 dB的噪声降低低于散粒噪声水平，只有300 $μ\text{W}$的泵浦功率在简并单模操作。此外，我们报告了低至1.35 $μ\text{W}$的记录泵阈值。我们的研究结果表明，回音壁为基础的方法提出了一个有前途的平台，一个紧凑和高效的非经典光源。
2019-10-30 quant-ph
Cavity QED treatment of scattering-induced efficient free-space excitation and collection in high-Q whispering-gallery microcavities
回音壁微腔激光器具有极低的阈值，而自由空间光的激发和收集由于其旋转对称性而效率低下。在量子光学的框架下，我们解析地研究了三维微球与纳米散射体的耦合。结果发现，散射体是能够耦合光进出的回音壁模式（WGM），而不会严重降低其高Q值的属性，而微球本身起着透镜的作用，将输入光束聚焦在散射体上，反之亦然。分析结果表明：（1）高Q值的WGM可以在自由空间中被激发，（2）超过50%的微腔激光辐射可以被收集在小于${1}^{\circ}$的空间中。这种耦合系统具有很大的潜力，低阈值微激光器的外部耦合器免费。
2012-06-12 physics.optics quant-ph
Microtorus: a High Finesse Microcavity with Whispering-Gallery Modes
我们已经证明了一个165微米的扁球形微腔，自由光谱范围为383.7 GHz（3.06 nm），在1550 nm处的谐振带宽为25 MHz（Q ~ 10^7），精细度F > 10^4。高度扁球形介电微腔结合了非常高的Q因子，典型的微球，大大减少了激发回音壁（WG）模式的数量（两个数量级）。在新型微腔中的非常大的自由光谱范围-几百个而不是几个千兆赫兹在典型的微球-是理想的应用在光谱分析，窄线宽的光学和RF振荡器，腔QED。
2000-09-28 physics.chem-ph physics.ins-det physics.optics
High-Q exterior whispering gallery modes in a metal-coated microresonator
我们提出了一种等离子体回音壁模式高度本地化的外表面上的金属涂层微谐振器。这种外（EX）表面模在室温下具有高的品质因数，并且可以被锥形光纤有效地激发。EX模式可以耦合到内部（IN）模式，并且这种耦合产生强的反交叉行为，这不仅允许IN模式到EX模式的转换，而且还形成长寿命的反对称模式。作为一个潜在的应用，EX模式可用于生物传感器的灵敏度高达500纳米每折射率单位，一个大的品质因数，和一个宽的检测范围。
2010-11-01 physics.optics quant-ph
Radio-Frequency-to-Optical Conversion using Acoustic and Optical Whispering Gallery Modes
回音壁模式（Whispering Gallery mode，WGM）是在球形材料表面附近循环的模式，已知其对于声波和电磁波都表现出高品质因数。在这里，我们报告了一个电光机械系统，其中重叠的WGM的声波和光波沿赤道的介质球强烈耦合到彼此。三重共振相位匹配条件仅在单边带中提供布里渊散射的大的增强，并且观察到从激励声学模式的输入射频信号到输出光信号的转换。
2020-03-14 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Highly efficient generation of single-mode photon pairs using a crystalline whispering gallery mode resonator
我们报道了一种基于晶体回音壁模式谐振器中参量下转换的高效窄带光子对源。值得注意的是，一对光子中的每个光子严格地发射到单个空间和时间模式中，正如Glaubers自相关函数所证明的那样。我们探讨了球面几何中的相位匹配条件，并确定了单模工作的要求。了解这些条件，使我们能够通过实验证明，在不需要额外的滤波器腔的情况下，每20 MHz带宽每mW泵浦功率的$0.97 \cdot 10^6$对/秒的单模对检测率。
2014-04-02 physics.optics quant-ph
Coupling single atoms to a nanophotonic whispering-gallery-mode resonator via optical guiding
提出了一种在平面纳米光子电路近场耦合冷原子的高效光波导技术，并在具有单原子合作性$C\gtrsim 8$的微腔中实现了大原子-光子耦合到回音壁模.引导势是由衍射光在纳米光子波导上产生的，该波导平滑地连接到远场中的偶极阱，用于亚波长精度的原子引导。我们观察到原子诱导的光耦合到一个microns的透明度，表征原子-光子耦合率，提取引导原子通量，并演示单原子的片上光子路由。我们的演示有望与冷原子的纳米光子电路的手征量子光学和量子技术的新应用。
2023-03-09 physics.atom-ph quant-ph
Coupling of a Single Diamond Nanocrystal to a Whispering-Gallery Microcavity: Photon Transportation Benefitting from Rayleigh Scattering
研究了金刚石薄膜在回音壁-微腔-波导耦合系统中的瑞利散射，发现它对光子输运起着重要作用。一方面，该研究为未来固态腔量子电动力学向强耦合物理方向发展提供了新的思路。另一方面，受益于这种瑞利散射，新的光子输运，如偶极诱导透明和强光子反聚束可以同时发生。作为潜在的应用，该系统可以作为高效率的光子旋转门。相反，[B。Dayan \textit{et al.}，\textrm{Science} \textbf{319}，1062（2008）]，这里提出的光子旋转门高度不受光子的方位角位置的影响。
2011-06-08 physics.optics quant-ph
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
Polarization-entangled photons from a whispering gallery resonator
本研究实验证明利用干涉方案可从回音壁谐振器产生偏振纠缠光子，并通过调节干涉仪相位控制纠缠态，CHSH不等式S值达2.45±0.07，违反不等式超过6个标准差。
2023-10-25 physics.optics quant-ph
Tunable photon blockade in a whispering-gallery-mode microresonator coupled with two nanoparticles
本文从理论上研究了双纳米粒子耦合的非线性回音壁模式微谐振腔中的光子统计特性。通过调节两个纳米粒子的相对位置，可以显著改变系统的光子统计特性。有趣的是，通过操纵两个纳米粒子的角位置，可以实现非常规和常规光子阻断之间的可控切换。我们还研究了Kerr效应对二阶关联函数的影响，发现两个纳米粒子的相对位置和Kerr效应的强度存在一个最佳选择，可以产生强的反聚束效应。此外，在强驱动下，当系统接近异常点时，可以实现双光子阻断。我们的工作为控制光子统计特性提供了一种有效的方法，在量子信息科学中具有潜在的应用价值。
2019-09-22 physics.optics quant-ph
Broadband coupling of fast electrons to high-Q whispering-gallery mode resonators
透射电子显微镜是研究自由电子与纳米光场相互作用的一种极好的实验工具。然而，到目前为止，将电子显微镜应用于量子光学研究受到缺乏实验平台的阻碍，这些实验平台允许快速电子和高质量谐振器之间的强耦合。在这里，作为第一步，我们证明了宽带激发的光学回音壁模式在二氧化硅微谐振器的快速电子。在所发射的相干阴极射线发光光谱中，观察到梳状的等距峰，导致腔品质因数大于700。这些结果使电子显微镜中的量子光学现象的研究与量子电子光计量学的潜在应用。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single-photon transport in a whispering-gallery mode microresonator directionally coupled with a two-level quantum emitter
研究了回音壁模式微谐振腔与二能级量子发射源定向耦合系统中的单光子输运问题。量子电动力学和单光子输运方法通常可以用来研究这种耦合系统。然而，我们发现，如果我们把一个二能级QE作为一个单光子相位振幅调制器，我们也可以处理这样的系统使用的传输矩阵方法。在理论上证明了这三种方法是等价的。精确地推导出了这些方法中各参数的对应关系。我们的工作可以推广到多谐振腔系统与二能级量子阱的手征相互作用。因此，传输矩阵方法可以为探索更复杂的手征量子效率-谐振腔相互作用系统提供一种方便直观的形式。
2021-10-24 physics.optics quant-ph
Measurement of Neutron Whispering Gallery States Using a Pulsed Neutron Beam
该研究利用脉冲冷中子束在SiO₂凹面镜上观测到中子回音壁态，测量结果与理论计算偏差在1.9%以内，灵敏度达1×10⁻⁴，为非惯性系量子力学检验等提供了实验基础。
2025-04-18 hep-ex physics.ins-det quant-ph
On optical forces in spherical whispering gallery mode resonators
本文讨论了光腔场对可极化偶极子的作用力。我们表明，由于与偶极子的相互作用的腔模式的修改显着改变的力的属性。特别是，力的所有分量都是非保守的，因此不能从势能导出。我们还提出了一个简单的推广的标准公式的光学力的偶极子，再现的结果的基础上的麦克斯韦应力张量的计算。
2011-10-06 physics.optics quant-ph
Self-Generated Chiral Rotation in Whispering-Gallery Optomechanics
Aix Marseille Univ, CNRS, Centrale Méditerranée, Institut Fresnel（艾克斯马赛大学、法国国家科学研究中心、地中海中央理工学院、费斯尼尔研究所）
通过分析可移动散射体在回音壁模式中引起的角反冲反馈，揭示了在互易驱动下系统自发产生手性旋转的机制，并给出了阈值条件和光谱特征。
2026-05-22 nlin.CD physics.optics quant-ph
Visible Photoluminescence from Cubic (3C) Silicon Carbide Microdisks Coupled to High Quality Whispering Gallery Modes
我们提出了立方（3C）碳化硅微盘谐振器的设计，制造和表征具有高品质因数模式在可见光和近红外波长（600 - 950 nm）。利用激光扫描共聚焦显微镜在室温下测量了品质因数高达2,300的回音壁模式和相应的模式体积V ~ 2（λ/n）^3。我们得到了良好的对应关系的横磁（TM）和横电（TE）极化共振使用时域有限差分法（FDTD）模拟和实验中观察到的。这些基于3C-SiC谐振器中光学活性杂质的集合体的结构可以在非线性和量子光子学的各种应用中发挥重要作用，包括低功率光开关和量子存储器。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
