Ultrafast Photomodulation Spectroscopy: a device-level tool for characterizing the flow of light in integrated photonic circuits
硅光子学的进步已经导致集成电路的复杂性快速增加。新的方法是可取的，允许直接表征的个别光学组件在原位，而不需要额外的制造步骤或测试结构。在这里，我们提出了一种新的设备级的方法，用于表征光子芯片的基础上，在设备中使用脉冲激光激发的高度本地化的调制。光泵浦扰动硅的折射率，在透射光中提供空间和时间局部调制，从而实现时间和频率分辨成像。我们证明了这种全光调制技术的多功能性，在成像和定量表征的各种性质的硅光子器件，范围从组指数在波导中，品质因数的环形谐振器的多模干涉器件的模式结构。超快光调制光谱提供了关于复杂设计的器件的重要信息，并且很容易适用于器件级的测试。
2014-06-07 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Interfacial Charge Transfer and Ultrafast Photonics Application of 2D Graphene/InSe Heterostructure
本研究通过机械剥离制备石墨烯/InSe异质结构，揭示其界面电荷转移机制，并利用内建电势和宽带非线性吸收实现锁模激光应用，丰富了超快光子学可饱和吸收体。
2023-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast terahertz superconductor van der Waals metamaterial photonic switch
本研究设计了基于高温超导BSCCO范德华材料的超快太赫兹超材料光子开关，实现相位和幅度调制，开关时间50皮秒，并探讨了光-物质相互作用动力学，适用于通信和量子技术。
2023-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Ultrafast nonlocal control of spontaneous emission
固态腔量子电动力学系统将形成未来量子网络的可扩展节点，允许存储，处理和检索量子比特，其中需要实时控制腔中的辐射相互作用以实现高效率。在这里，我们展示了在耦合腔系统中的真空场的动态成型，以实现超快的非局域调制的自发发射的量子点在光子晶体腔，在~200 ps的时间尺度上，远远快于他们的自然辐射寿命。这开辟了超快控制的基于半导体的腔量子电动力学系统的应用在量子接口和一类新的超快激光器的基础上的纳米光子腔的方式。
2013-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultrafast electrical control of dipolariton-based optical circuits with a few femto-joul per bit power consumption
提出利用波导激子–偶极极化激元实现GHz超快电调控的光学晶体管，以约3 fJ/bit能耗和25 μm²有源面积支撑超低功耗可重构光子电路。
2025-02-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
An ultrafast reconfigurable nanophotonic switch using wavefront shaping of light in a nonlinear nanomaterial
我们展示了一个新的概念，可重构的纳米光子器件利用超快非线性控制的形状波前的多模纳米材料组成的半导体纳米线。飞秒脉冲激光激发的纳米线垫示出提供一个有效的非线性机制，以控制在一个成形的波前相消干涉和建设性的干涉。高达63%的调制是由光泵浦引起的，这是由于多模移相和诱导瞬态吸收的组合。我们表明，部分的非线性相位动力学可以被反转，以提供一个动态的复苏的波前到一个优化的斑点与高达18%的增加，由脉冲激光激发所造成的峰背景比。这里展示的多模非线性开关的概念通常可扩展到其他光子和等离子体系统，并为超快和可重构的纳米光子器件提供新的途径。
2014-09-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast dephasing of light in strongly scattering GaP nanowires
我们证明了超快退相的随机传输光通过一个层组成的强散射GaP纳米线。移相导致单个伪模的非线性强度调制，其比体GaP的强度调制大100倍。不同的贡献，非线性响应分离使用总传输，白光频率相关性，和统计伪模分析。发现退相时间为$1.2\pm 0.2$ ~ps，与包括光致吸收和单个散射体形变的数值模型计算结果定量一致。光子本征模的非线性退相为随机激光器、纳米光子开关和光子定位的超快控制开辟了途径。
2011-02-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Self-induced ultrafast electron-hole plasma temperature oscillations in nanowire lasers
本研究结合实验与理论探究低温下GaAs-AlGaAs核壳纳米线激光器的动力学，发现160-260GHz的持续强度振荡源于电子-空穴等离子体温度的自诱导振荡，为片上纳米激光器的超快调制提供新方向。
2023-05-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
A room-temperature electrical-field-enhanced ultrafast switch in organic microcavity polariton condensates
集成电光开关是现代光电子学发展的基本元件之一。激子极化激元是一种混合玻色子准粒子，具有激子和光子的独特性质，作为光子系统的一种结构，已经显示出很大的前景。对于这个系统，我们证明了一个显着的改善发射强度和冷凝阈值通过施加一个电场的微腔填充有机微带。我们的理论研究表明，电场使激子的偶极性和诱导的激子极化激元相互作用和极化激元寿命的增强。基于这些电场诱导的变化，在室温下实现了亚纳秒电场增强的极化激元凝聚态开关，为开发强光-物质耦合机制下的片上集成光子器件提供了基础。
2022-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Ultrafast graphene photodetector
石墨烯的电子性质是独特的，并吸引了越来越多的关注，这种新的二维系统。它的光子特性同样令人印象深刻。例如，这个单原子层通过直接带间跃迁在非常宽的波长范围内吸收相当大一部分光（~2.3%）。然而，虽然在电子学中的应用正在被大力追求，但光子应用并没有引起太多的关注。在这里，我们报告超快光电流响应测量石墨烯（单层和多层）场效应晶体管（FET）高达40 GHz的光强度调制频率，使用1.55微米的激发激光。在最高测量频率下没有观察到光响应退化，证明了在光子学中使用石墨烯的可行性和独特优势。进一步的分析表明，这种基于石墨烯FET的光电探测器的固有带宽可以超过500 GHz。最值得注意的是，这种石墨烯光电探测器中的光载流子的产生和传输与目前已知的半导体光电探测器中的光载流子的产生和传输根本不同，导致显著高的带宽、零源极-漏极偏置（因此零暗电流）操作和良好的内部量子效率。
2009-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast all-optical switching in nonlinear 3R-MoS$_2$ van der Waals metasurfaces
ITMO University（ITMO大学）；Monash University（蒙纳士大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
该研究展示了3R-MoS₂范德华超表面通过准连续谱束缚态实现SHG效率增强超100倍，并利用C₃ᵥ对称性实现近统一调制深度的超快偏振切换，为纳米非线性光学提供变革性平台。
2025-03-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Demonstration of on-chip all-optical switching of magnetization in integrated photonics
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；LioniX International（LioniX国际公司）
本研究在氮化硅光子集成电路中实现片上单脉冲全光磁化开关，证实亚微米器件开关对比度可达90%，揭示器件尺寸对开关性能的关键影响，为集成自旋电子-光子平台奠定基础。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast Non-Volatile Weyl LuminoMem for Mid-Infrared In-Memory Computing
Peking University（北京大学）；Hunan Institute of Optoelectronic Integration, College of Materials Science and Engineering, Hunan University（湖南大学材料科学与工程学院光电集成研究所）；Tianjin University（天津大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Zhengzhou University（郑州大学）；Collaborative Innovation Center of Quantum Matter（量子物质协同创新中心）；Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics（纳米光子学前沿科学中心）；Beijing Key Laboratory of Quantum Devices（北京量子器件重点实验室）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
本文提出一种超快非易失性光电子记忆体LuminoMem，结合电存储与中红外发光，实现纳米级电编程和直接光访问，提升计算效率和智能平台性能。
2026-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On-chip optical isolators
Qingdao Innovation and Development Center, Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学青岛创新发展基地）；Faculty of Physics, ITMO University（ITMO大学物理学院）
本综述构建通用框架评估片上光隔离解决方案，对比三种集成非互易响应路径，分析相关约束与权衡，为可规模化光子集成电路提供机制视角。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast transport and relaxation of hot plasmonic electrons in metal-dielectric heterostructures
我们分析了超快电子动力学在时域上的光激发传播的表面等离子体激元（SP）在金属-电介质异质结。开发一个动力学模型，其中包括本地和非本地的金属电子弛豫，我们确定相关的时间尺度和扩展现有的非平衡电子动力学框架的情况下，集体电子激发。在两个不同的系列的泵浦探测测量（不同的泵浦波长和入射角）得到的实验数据表明SP驱动，一个数量级的热电子产生的效率提高和四倍（高达200 fs）的非本地松弛在SP共振放缓。我们讨论了在光子学和超快自旋电子学的交叉点上的非平衡电子布居的SP使能操纵的前景。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Nonequilibrium Dynamics in Two-dimensional Quantum Spin-Hall Materials
我们发展了支持多种拓扑态的单层量子自旋霍尔绝缘体中的非平衡超快光子学的理论框架。在这些材料中，普遍存在的飞秒尺度的强光-物质相互作用导致非绝热量子动力学，导致拓扑相关的非线性光电输运现象。我们研究了驱动拓扑狄拉克费米子与强超短光脉冲相互作用的机制，并揭示了各种实验上可获得的物理量，这些物理量从高次谐波产生的光谱中编码了量子材料的拓扑电子态的指纹。我们的工作为实现时间分辨谐波光谱在二维量子自旋霍尔固态系统中识别拓扑不变量的全部潜力奠定了理论基础。
2022-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast tristable spin memory of a coherent polariton gas
相干气体中的非线性相互作用不仅是亮孤子、暗孤子和超流体的起源。与此同时，它们引起了多稳态等现象，这对先进的光子和自旋电子器件的发展具有巨大的前景。特别是，强耦合半导体微腔中的旋量多稳定性表明，数百个激子-极化激元的自旋可以被相干控制，从而打开了自旋光电子器件的道路，如超快自旋存储器，门甚至神经元通信方案。在这里，我们证明了驱动极化激元气体的稳定自旋态之间的切换可以通过超快光脉冲来控制。虽然这种长寿的自旋记忆必然依赖于强和各向异性的旋量相互作用的相干极化激元气体，我们还强调了非线性损失和形成的非辐射粒子库的超快自旋开关的关键作用。
2013-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
