Cooperative oscillation of non-degenerate transverse modes in an optical system: multimode operation in parametric oscillators
实验表明,在光学参量振荡器中,参量相互作用可以引起非同时共振横模的合作振荡。更一般地说,这种效应预计会发生在任何空间扩展系统受到边界条件,其中非线性波混合的两个非共振空间模式可以产生共振振荡。
2009-05-11 physics.optics
Rabi-like oscillation of photonic topological valley Hall edge states
通过在对称性反转破缺的蜂窝光子晶格中引入两个锯齿形畴壁,研究了拓扑谷霍尔边缘态的类拉比振荡。这种共振振荡是由沿着传播方向的晶格深度的弱周期性调制刺激的,其不影响晶格的整体对称性和能带拓扑。振荡伴随着周期性的边缘状态之间的切换具有相同的布洛赫动量,但位于不同的域壁。在布里渊区,开关周期和效率是布洛赫动量的非单调函数。我们讨论了这个谐振过程的效率取决于从谐振值的调制频率失谐。还简要讨论了非线性边缘态的开关。我们的工作为实现时反不变拓扑绝缘体中谷霍尔边缘态的共振振荡提供了一种有效的途径。
2019-05-23 physics.optics
Kerr and free-carrier ultrafast all-optical switching of GaAs/AlAs nanostructures near the three-photon edge of GaAs
我们对GaAs/AlAs光子晶体结构进行了非简并泵浦-探测实验。我们利用光学克尔效应和三光子吸收激发的自由载流子来切换光子特性。从这些测量中,我们提取的非简并克尔系数在一个很宽的波长范围内,我们提取的三个光子吸收系数的GaAs在三个波长在近红外。我们发现,光克尔效应是足够大的切换腔谐振与高\emph{Q}($Q>1000$)光子腔。
2008-06-19 physics.optics
Light-induced optical switching in an asymmetric metal-dielectric microcavity with phase-change material
我们提出了一种基于非对称高Q值微腔的红外功率开关,该微腔将金属纳米层紧密靠近相变材料(PCM)制成的层。微腔被设计成使得当PCM层处于低温相时,金属纳米层与谐振电场分量的节面重合,以允许高谐振透射率。当光强度超过某一阈值时,PCM层的光致加热触发相变,伴随着在转变温度附近其折射率的突然变化。后者导致节平面远离金属纳米层的偏移,使得整个微腔在宽频率范围内具有高反射性。PCM折射率的接近二进制性质允许在转变点以下的宽范围的环境温度下的低强度共振透射。
2019-06-23 physics.optics
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
All-optical switching in metamaterial with high structural symmetry
我们认为,实现偏振不敏感的全光开关的可能性在一个平面的超材料组成的4倍周期性阵列的两个同心金属环放置在基板上的非线性材料。它表明,切换可以实现基本上不同的值之间的传输附近的谐振频率的高品质因数范诺形状的陷波模式激励。
2011-09-09 physics.optics
Anisotropic Babinet-invertible metasurfaces to realize transmission-reflection switching for orthogonal polarizations of light
当棋盘互连点的局部电导率发生变化时,极薄金属棋盘的电磁特性从谐振反射(透射)急剧变化到谐振透射(反射)。到目前为止,这种临界过渡的超颖表面已被应用,只有当他们有4重旋转对称性,和他们的应用程序的偏振控制,这需要各向异性,一直未被探索。为了克服这种适用性的限制,并开辟新的途径,通过利用棋盘状超颖表面的临界过渡的动态深亚波长偏振控制,我们引入了一个通用的各向异性巴比特可逆超颖表面类,使每个正交偏振波的透射-反射开关。作为各向异性巴比特可逆超颖表面的应用,我们实验实现了一种透射轴可以通过$90^\circ$动态旋转的可重构太赫兹偏振器。
2016-10-10 physics.optics
Direct soliton generation in cw-pumped doubly resonant degenerate optical parametric oscillators
对连续波泵浦双共振简并光参量振荡器中通过泵浦频率扫描产生的直接孤子进行了解析和数值研究。通过对齐次解的分岔和线性稳定性分析,我们区分了不同的孤子形成机制和相应的动力学,这取决于泵浦和信号的群速度色散(GVD)。据我们所知,这是关于纯二次孤子动力学的第一次研究。此外,我们还讨论了如何通过调节泵浦和信号GVD引入调制不稳定性来扩展孤子的存在状态,从而更容易地获得二次孤子。我们的研究将有助于纯二次孤子的理论腔设计和实验实现。
2022-05-05 nlin.PS physics.app-ph physics.optics
Kink-based mirrorless quasi-bistability in resonantly absorbing media
光学双稳态是光控制光的基本非线性现象,它为激光信息技术中大量应用的最终需求全光逻辑铺平了道路。光开关元件的理想特性是低功耗、开关速度和小尺寸。这两种最常见的设计是由外部反馈的存在或不存在所驱动的,从而产生各种可能的设置。其中,无反射镜架构似乎是有前途的是免费的笨重的镜子,谐振腔,光子晶体,在本文中,我们提出了一种新的方法来实现光学准双稳态的形成特定的非线性波形称为“扭结”。我们表明,一个薄层的相对稀释的谐振介质专门设计用于支持扭结可以作为一个平台,紧凑,超快,低功耗的光开关。这种新的物理机制不需要特定于由局部场校正和偶极-偶极相互作用驱动的其他无反馈器件的高密度共振粒子,并且增强了这种器件用于光学计算的整体实际相关性。
2019-09-18 physics.optics
Random polarization dynamics in a resonant optical medium
利用理想化的可积Maxwell-Bloch模型描述了在低能子能级对占据数空间无序的$Λ$组态中,沿有源光学介质的随机光脉冲偏振开关.分析结果描述的光偏振开关统计的单个自诱导透明脉冲进行比较,从直接的蒙特卡罗数值模拟得到的统计。
2013-01-10 nlin.SI physics.optics
All-optical switching, bistability, and slow-light transmission in photonic crystal waveguide-resonator structures
我们分析了光子晶体波导与克尔非线性光子晶体谐振腔的线性和非线性共振传输。首先,我们扩展了标准的耦合模理论分析,光子晶体结构,并获得明确的双稳态阈值和传输系数的解析表达式,提供了详细了解与这些结构的可能性的基础。接下来,我们讨论了标准的耦合模理论的局限性,并提出了一种替代的分析方法的基础上,使用格林函数法推导出的有效的离散方程。我们发现,离散性质的光子晶体波导允许一种新的,几何驱动的增强非线性效应,通过移动谐振器的位置相对于波导,从而提供了一个额外的控制谐振波导传输和法诺谐振。我们进一步证明,这种增强可能会导致降低的双稳阈值和开关功率的非线性器件的几个数量级。最后,我们表明,采用这样的增强是至关重要的慢光光子晶体波导的全光器件的设计。
2006-05-18 physics.optics
Resonant edge-state switching in polariton topological insulators
拓扑绝缘体是在其界面处支持单向边缘态的独特器件。由于拓扑保护,这样的边缘状态在存在无序的情况下持续存在,并且在与缺陷相互作用时不经历反向散射。我们表明,尽管拓扑保护和这样的状态在相对的边缘的一个带进行相反的电流的事实,存在一种物理机制,允许共振耦合拓扑激发传播在相对的边缘。这种机制利用系统参数的弱周期性时间调制,并且不影响系统的内部对称性和拓扑结构。我们研究这种机制在截断蜂窝阵列的微腔柱,拓扑绝缘是可能的极化激元下的自旋轨道耦合和塞曼分裂在外部磁场的共同作用。电势的时间调制导致具有相同布洛赫动量但位于相对边缘的拓扑状态之间的周期性切换。开关率被发现增加较窄的带状结构和较大的调制深度,但它是非单调变化的输入边缘状态的布洛赫动量。我们的研究结果提供了一个很有前途的实现耦合器件的拓扑保护状态的基础上。所提出的方案可以用于其他拓扑光子和凝聚态系统,包括Floquet绝缘体和石墨烯。
2018-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other nlin.PS
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
Optical control of resonant light transmission for an atom-cavity system
我们演示了通过一个光学法布里-珀罗腔,建立在一个光谱细胞含有丰富的铷蒸气的传输光的操纵。与$^{87}$ Rb D $_{2}$($F=2/F=1$)$\leftrightarrow F'$流形共振的光由另一个共振光束与腔模的横向交叉控制。腔传输可以被抑制或增强取决于原子态的耦合由于交叉光束。腔模控制的极端表现是在横向控制光束与腔模相交时透射光强度的过早破坏(负逻辑切换)或累积(正逻辑切换)。稳态和瞬态响应的实验研究。简要讨论了腔透射率变化的机理。
2015-03-29 physics.atom-ph physics.optics
Low-threshold bistability of slow light in photonic-crystal waveguides
我们分析了光通过耦合到克尔非线性腔的光子晶体波导侧的谐振传输,并演示了如何设计结构几何形状以实现慢光区超低功率的双稳态和全光开关。我们表明,在这样的结构中的共振品质因数的比例成反比的光在共振频率的群速度,从而无限增长的慢光制度。因此,在这种结构中,全光开关所需的功率阈值与群速度的平方成比例,在慢光状态下迅速消失。
2008-04-25 physics.optics
Optical switching of resonance fluorescence from a single germanium vacancy color center in diamond
可扩展的量子光子网络需要量子发射器的相干激发。然而,许多固态系统可以经历到抑制荧光的暗搁置状态的转变。在这里,我们证明了使用弱非共振激光的受控门控,共振激发可以恢复和放大单个锗空位(GeVs)。采用门控共振激发,我们实现了光学稳定的共振荧光的GeV中心。我们的研究结果是至关重要的部署钻石色心作为可靠的积木可扩展的固态量子网络。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ienversionless gain in an optically-dense resonant Doppler-broadened medium
研究了四能级多普勒展宽介质中的共振非线性光干涉过程。研究了强吸收共振气体中两个较长波长辐射在相干量子控制下的放大和光开关特性。的主要成果说明与虚拟实验,旨在无反转的短波长放大,这也解决了在这方面的不足,在最近的实验。与光学致密的钠二聚物蒸气中的实验相关的数值模拟,我们显示了光开关的最佳条件和探测辐射的预期增益,这是振荡阈值以上。
2000-08-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Unlocking Electro-optic Resonant Phase Shifting for Multi-dimensional, Ultra-dynamic Photonic Switches
本文提出基于传输圆图的微环谐振相移器分析与设计方法,实现纳秒级相位和幅度任意调控,以支撑空间、波长和时间多维超高动态光子开关。
2024-10-24 cs.ET physics.optics
Enhanced sensing with quasi-degenerate mode in fiber Bragg gratings ring cavities
本文报道了一种新型的光学谐振腔的模型和实验验证,该谐振腔是在光纤闭环中插入光纤布拉格光栅(FBG)形成的。环的光谱特性取决于FBG的反射率。当FBG反射率趋于零时,整个谐振系统表现出通常的简并模式条件。另一方面,当反射系数FBG不为零时,谐振器的光谱特征显示与谐振腔内的两个反向传播模式的简并去除相关联的分裂谐振模式。在光纤光栅的最大反射率区域,分裂幅度最大。此外,它通过作用于FBG物理参数(例如应变、温度、群折射率)而变化。通过考虑分裂幅度变化几乎最大的光谱区域,即准简并模式条件,我们证明了该器件也可以用作慢光传感器,通过监测与所施加的应变相关的功率变化,在这种情况下,灵敏度为3.6x10^(6)x eps^(-1)。据我们所知,这比最好的慢光FBG传感器提高了20倍。
2013-07-15 physics.optics
One- and two-dimensional correlation spectroscopy analyses for resonant and non-resonant coherent nonlinear optical processes
三色相干反斯托克斯喇曼散射代表了非简并四波混频过程,包括非共振和共振两个过程,其贡献取决于输入激光脉冲如何激发分子振动模。非简并四波混频过程很复杂,理解这些过程需要严格的数据分析工具,而这在该研究领域仍然缺乏。在这项工作中,我们引入了一个新的变量(例如,探测脉冲延迟)和新的扰动参数(例如,探测脉冲线宽)。特别是,对角线投影在这里被定义为一种工具,以减少同步和异步的二维相关光谱分析到一维分析,揭示有价值的分析信息。详细的分析使用全高斯相干拉曼散射的封闭形式的解决方案和有代表性的实验数据的共振和非共振过程,并进行了比较。这种强度-强度相关分析工具在解决和可视化定量无标记物种特异性非线性光谱和显微镜的共振与非共振四波混频过程中具有很好的潜力。
2020-10-12 physics.app-ph physics.atm-clus physics.optics
All-Optical Switching Demonstration using Two-Photon Absorption and the Classical Zeno Effect
在氮化硅微盘谐振腔中实现了低对比度全光Zeno开关。该装置是基于抑制由于非简并双光子吸收的场建立在一个微腔内。由于与器件物理相关的限制,该实验在谐振器中使用一个光束,在自由空间中使用一个光束。这些结果表明,一个类似的方案,两个光束谐振腔将对应于输入功率水平接近20 nW。
2012-06-05 physics.optics quant-ph
Compression of an intensive light pulse in a dense resonant medium and photonic-band-gap structures containing it
研究了强光脉冲与稠密共振介质的相互作用。分析了在介质的实际参数下实现光开关和脉冲压缩的可能性。研究了含有密集共振介质的不同光子带隙结构中脉冲形状的变化。特别是由于与介质的非线性相互作用的色散补偿的效果报告。在同向和反向传播脉冲的方案中考虑了用另一脉冲进行脉冲控制的可能性。结果表明,光子晶体使控制更有效,至少在共同传播的脉冲的情况下。
2009-08-26 physics.atom-ph physics.optics
Hybrid silicon all-optical switching devices integrated with two-dimensional material
本研究提出并演示了结合硅纳米腔与二维材料二碲化钼的混合全光开关,利用二维材料中光生载流子调制折射率,实现数十皮秒级、低至几百飞焦耳的开关操作。
2024-03-27 physics.app-ph physics.optics
Optical switching and inversionless amplification controlled by state-dependent alignment of molecules
开关各向异性分子从强吸收到强放大,通过透明状态被证明是可能的,通过应用直流或交流控制电场,而不需要的粒子数反转。它是基于低能级分子与共振光的解耦,而激发的分子由于其状态依赖性排列而保持发射。放大指数可能变得只依赖于激发分子的数量,而不依赖于较低状态的人口。概述了一类合适的分子及其在光电子学、纤维光学和纳米光子学中的应用。
2005-05-04 physics.optics quant-ph
Transient Pauli blocking in a InN film as a mechanism for broadband ultrafast optical switching
Global Center for Science and Engineering (GCSE), Faculty of Science and Engineering, Waseda University(早稻田大学理工学部);Graduate School of Advanced Science and Engineering, Waseda University(早稻田大学先进理工学研究科);Graduate School of Science and Engineering, Aoyama Gakuin University(青山学院大学理工学府);Institute for Molecular Science(分子科学研究所);The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)(综合研究大学院大学);National Metrology Institute of Japan (NMIJ), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)(产业技术综合研究所国家计量标准研究所)
InN薄膜中利用瞬时泡利阻塞效应实现宽带超快光学开关,通过电子温度升高诱导泡利阻塞,无需显著载流子注入。
2026-01-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Interplay between quantum Zeno and anti-Zeno effects in a non-degenerate hyper-Raman nonlinear optical coupler
研究了由探测波导和系统波导组成的非对称非线性光耦合器中的量子Zeno效应和反Zeno效应。该系统是一个工作在非简并超喇曼过程下的非线性波导,而系统中的两个泵浦模都与探测波导不断相互作用。探测器的存在对系统在斯托克斯和反斯托克斯模式的光子数以及声子数方面的时间演化的影响被量化为Zeno参数。在特定模式下的Zeno参数的负(正)值被认为是该系统模式下量子Zeno(反Zeno)效应的特征。研究发现,通过控制Stokes和Anti-Stokes产生过程中的相位失配,可以在非共振和共振超拉曼过程中诱导量子Zeno和Anti-Zeno效应之间的跃迁.然而,在系统波导中的非谐振超拉曼过程的情况下,频率失谐参数也可以类似地用于引起期望的交叉。此外,物理系统的一般性质和这里使用的微扰技术使我们能够分析研究在大量特殊情况下观察量子芝诺和反芝诺效应的可能性,包括过程自发,部分自发和/或系统在简并超拉曼过程或简单拉曼过程下操作的情况。
2020-05-21 physics.optics quant-ph
Inversionless light amplification and optical switching controlled by state-dependent alignment of molecules
我们提出了一种方法来实现放大无反转的各向异性分子的外部电场的取向是状态相关的。它是基于从共振光的低态分子的去耦,而激发的分子保持发射。讨论了合适的分子类别,推导出增益因子的方程,并估计了典型实验条件下无反转放大的大小。这种开关的样品从吸收放大通过透明状态示出是可能的,都与直流和交流控制电场的帮助。
2003-10-06 physics.optics quant-ph
Resonant nonlinear optics of backward waves in negative-index metamaterials
研究了负折射率掺杂介质中后向波共振四波混频的特殊性质。由于从控制场到信号场的相干能量转移,在这种复合材料中,负折射率和非线性光学响应以及非线性传播过程的量子控制的独立工程的可行性。激光诱导透明,量子开关,频率可调窄带滤波,放大,实现一个微型无镜光学参量发生器的纠缠后向波和普通波的研究过程中可能的应用。
2008-08-14 physics.optics quant-ph
Electromagnetically induced transparency with degenerate atomic levels
对于相干驱动的Λ型三能级系统,在强耦合激光场的任意偏振态和共振原子能级的任意角动量下,得到了弱探测场频率下磁化率张量的一般可计算表达式.研究了探测场两个偏振分量群速度的相对差与耦合场偏振态的关系。
2013-01-26 physics.optics quant-ph
Transient non-collinear magnetic state for all-optical magnetization switching
本研究利用超快X射线光谱发现Co掺杂钇铁石榴石中红外光子共振吸收可诱导瞬态非共线磁态,揭示全光磁化反转机制为该态产生及Fe磁矩相干自旋转动。
2023-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics