Cavity enhanced light scattering in optical lattices to probe atomic quantum statistics
利用非共振集体光散射技术，可以对光晶格中原子的不同量子态进行非破坏性监测。角度分辨的光子数和方差的测量给出了关于原子数波动和对相关性的信息，而无需单站点访问。在衍射最小角的观测提供了对经典噪声不敏感的量子涨落的信息。对于横向探测，没有光子从莫特绝缘体相散射到腔中，而对于超流体，光子数与原子数成正比。
2007-02-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Cavity resonances dominating the photon statistics in the non-equilibrium steady state
从理论上研究了光子在腔中的非平衡稳态。NEST是由腔的不同部分处于不同温度或温度梯度引起的。利用基于林德布拉德方程的速率方程，导出了稳态光子谱分布的解析表达式。我们预测的非平衡稳态和一个适合的黑体光谱计算通过普朗克定律与有效温度之间的差异。对于两个大小相似的物体，在两个温度下相差两倍，差异将超过10%。我们还表明，腔共振产生的非平衡稳态的光子有一个特别大的影响。研究多个温度下的热谱对高精度原子钟具有重要意义。
2014-05-28 physics.optics quant-ph
Cavity-enhanced field-free molecular alignment at a high repetition rate
极紫外频率梳是一种多功能工具，其应用包括精密测量、强场物理和固态物理。本文报道了极紫外频率梳及其驱动激光器在分子系统强场效应研究中的应用。我们在飞秒增强腔中使用高功率光学频率梳以154 MHz的重复频率在气体射流中进行无场分子排列和高次谐波产生。腔增强系统提供了一种手段，以达到适当的强度，研究无场分子排列和增强可观察到的分子-场相互作用的影响。我们观察调制的驱动场，所产生的脉冲受激拉曼散射的性质负责相干分子旋转。我们预见这项工作对基于分子的强场物理学研究的影响，提高了精度，并对场和分子的相互作用效应有了更基本的了解。
2016-01-25 physics.atom-ph physics.optics
Plasmonic modes of extreme subwavelength nanocavities
我们研究了一种新型的亚波长纳米腔的物理性质。它们基于U形金属-绝缘体-金属波导，支持表面等离子体激元的激发。波导由入射平面波从U的两侧同时激发。由于它们的有限长度，离散模式出现在纳米腔中。我们表明，相对于腔端的激发对称性允许观察的偶模和奇模。我们的调查包括近场和远场模拟，并预测一个强大的光谱远场响应的可比小纳米谐振器。在谐振腔中观察到的强近场增强可能适合于增加非线性光学效应、量子类比的效率，并且可能促进有源光学元件（诸如有源等离子体激元元件）的开发。
2010-04-14 physics.optics
Deformed Microcavity for Far Field Biosensing
在这里，我们展示了一个新的概念，设计一个超灵敏的变形腔生物传感器。由于旋转对称性破缺，沿腔边界的场分布是不均匀的，导致光谱移动和模式分裂依赖于散射体的位置。在这种情况下，变形的空腔传感器可以对空腔边界上的颗粒结合的位置极其敏感。此外，从变形的微腔的定向发射提供了一种可能性，以检测在远场的单个粒子或分子。
2010-02-03 physics.optics
Realization of a resonant non-linear phase flip in cavity quantum electrodynamics
对单个光子敏感的光学非线性可以作为用于光子量子比特的量子逻辑电路中的元件而极其有用。一个经常被引用的例子是Turchette等人的工作[Phys.Rev.Lett. 75，4710（1995）]，其中报道了约10度的相移。为了改善这一结果，我们提出了一个单边腔的几何形状与最小的腔损耗。然后应该可以实现180度的非线性相移。
2002-09-27 physics.optics quant-ph
Control of spectral extreme events in ultrafast fibre lasers by a genetic algorithm
本研究利用遗传算法实时优化光纤激光器腔参数，实现光谱极端事件（流氓波）的主动控制，生成峰值强度为阈值32.8倍的光学流氓波，并通过数值模拟验证了频率移动机制。
2023-09-06 nlin.PS physics.optics
Statistical Localization of Electromagnetic Signals in Disordered Time-Varying Cavity
研究一维局部无序时变腔中电磁信号的统计局域化，证明时间无序使场呈正态分布，而能量增加导致去归一化。
2024-07-12 cond-mat.dis-nn physics.optics
Extreme renormalisations of dimer eigenmodes by strong light-matter coupling
我们探索的理论手段的极端重正化的偶极元原子的二聚体的本征模由于强的光-物质相互作用。首先，通过调节封闭光子腔的高度，我们可以将对称“亮”模的能级降低到反对称“暗”模的能级之下。这是可能的，由于极化激元性质的对称模式，同时共享其激发腔和二聚体。对于异质二聚体，我们表明，极化激元模式可以顺利地从对称到反对称调谐，从而导致可变模式本地化从整个腔体的扩展到集中在附近的二聚体。此外，我们揭示了一个临界点，其中一个元原子成为“被包围”，没有响应的驱动电场，因此，由二聚体重新辐射的领域是唯一的其他元原子。我们提供了一个精确的分析描述系统的第一原理，以及全波电磁模拟，显示出很强的定量协议与分析模型。我们的描述是相关的任何物理二聚体偶极相互作用是占主导地位的机制。
2020-10-21 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
Optical design for implementing non-collinear circularly polarized high harmonic generation in an enhancement cavity
Université Paris-Saclay, CEA, LIDYL（巴黎萨克雷大学、法国原子能和替代能源委员会、激光与光物理实验室）
提出一种新型光学腔设计，用于高效输出耦合腔增强高次谐波产生的极紫外光，支持非共线圆偏振模式，并验证了其产生8.4 eV第7次谐波以用于钍核光谱学的潜力。
2026-09-10 physics.optics
Spatio-temporal extreme events in a laser with a saturable absorber
本文研究了带有可饱和吸收体的大面积半导体激光器发射场的横向$(x,y)$截面上发生的极端事件。我们执行统计分析的时空事件被识别为3D空间$(x,y,t)$中的场强的最大值。我们确定极端事件更容易发生的参数空间中的区域，我们研究这些极端事件与已知存在于同一系统中的腔孤子的连接，固定和自脉冲。
2016-10-20 physics.optics
Extreme Value Statistics in Silicon Photonics
我们表明，拉曼放大脉冲的波动，在存在噪声的泵，遵循极值统计，并提供数学洞察这种令人困惑的行为的起源。
2008-08-31 physics.optics
Dynamical stabilization by vacuum fluctuations in a cavity: Resonant electron scattering in the ultrastrong light-matter coupling regime
我们发展了一个腔中电子被短程排斥势散射的理论。在电子与腔场的超强耦合区，腔场的真空涨落导致了被排斥势核所束缚的准定态极化激元的动力学稳定。当自由电子的能量与受限态的能量一致时，伴随着腔光子发射的电子的极其有效的共振非弹性散射出现。这种效果进行了讨论，作为可能的自由电子源的非经典光的基础。
2022-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Hybrid cavity-antenna architecture for strong and tunable sideband-selective molecular Raman scattering enhancement
本文提出一种耦合可调法布里-珀罗微腔与等离激元纳米立方体天线的混合架构，通过模式杂化实现窄带共振，在保持强拉曼散射增强的同时实现对分子振动谱线的选择性寻址，为分子光机械学动态反作用奠定基础。
2023-06-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
The influence of strong coupling between single-photon source and spectral filter on photon statistics
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Dukhov Research Institute of Automatics (VNIIA)（杜霍夫自动仪器科学研究机构）
研究强耦合条件下单光子源与光谱滤波器相互作用对光子统计特性的影响，建立有效分析模型并验证其在强耦合 regime 的适用性。
2026-05-14 physics.optics quant-ph
Ultrastrong Coupling Signatures in Photon Statistics from Terahertz Higgs-Polaritons
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
研究通过腔内超导体传输光子统计，揭示强耦合下双光子Higgs极子的非线性特性，发现光子统计变化源于暗腔态的形成，为太强耦合提供诊断方法。
2026-10-30 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con physics.optics
Strong optomechanical coupling in a slotted photonic crystal nanobeam cavity with an ultrahigh quality factor-to-mode volume ratio
我们描述了一个一维硅光子晶体腔的设计，制造和表征，在该腔中，中心槽用于增强高度局部化的光学和机械模式之间的重叠。光学模式具有0.017 $(λ_{vac}/n)^3$的极小模式体积，并且测量到310 kHz的光机械真空耦合率。随着光学品质因数高达$1.2 \cdot 10^5$，制造的设备是在解析边带制度。电场在槽壁处具有其最大值，并且耦合到槽的面内呼吸运动。因此，光机耦合主要由移动边界效应，我们模拟为6倍以上的光弹性效应，在大多数结构，其中的光弹性效应往往是主要的耦合机制。
2016-06-08 physics.optics
Laser stabilization using saturated absorption in a cavity QED system
我们考虑锁定在由具有超窄光学跃迁的原子组成的腔QED系统中的本机振荡器（或激光器）的相稳定性。原子被冷却到毫开尔文温度，然后释放到光学腔中。虽然原子的运动引入了多普勒展宽，但腔的驻波性质导致出现饱和吸收特征，其比多普勒宽度窄得多。这些功能可以用来实现极高程度的相位稳定，竞争力与当前的国家的最先进的。此外，有限的原子速度引入的不均匀性可能会导致光学双稳态消失，导致在没有区域的动态不稳定，从而使一个新的制度可访问的实验，其中最佳的稳定可能会实现。
2015-06-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Realization of nonlinear optical nonreciprocity on a few-photon level based on atoms strongly coupled to an asymmetric cavity
光学非互易性在光子信息处理中对于路由光信号或防止噪声的反向流动是重要的。利用强耦合腔QED系统中与少数原子相关的强非线性和非对称腔结构，我们在实验上证明了两个反向传播的极低功率光场之间的非互易传输。由于系统的高光学非线性，这种非互易性甚至可以发生在少光子水平上。通过改变与腔强耦合的有效原子数，可以灵活地调节工作功率。这一思想和结果可应用于光纤基腔QED系统中的光二极管芯片。我们的工作为利用强耦合原子的非线性特性在少光子水平上实现光学非互易性开辟了新的前景。
2019-10-31 physics.optics quant-ph
Polarization-Resolved Photon Statistics of Cavity Quantum Materials
Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学物理与天文学系）
通过测量透射光子的偏振分辨二阶关联函数g^{(2)}，揭示光-物质耦合对材料性质的影响，并应用于Kitaev-Heisenberg自旋模型中的相变研究。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
A cavity optomechanical locking scheme based on the optical spring effect
提出了一种基于光弹簧效应的腔光机器件主动稳长和频率失谐锁定方案。该方案可以作为替代的Pound-Drever-Hall锁定技术，但相比之下，不需要信号处理的时间尺度上的腔衰减率。因此，它特别适合于稳定微腔，其中该时间尺度可以非常快。误差信号通过光学弹簧效应产生，即，色散耦合到腔内光场的纳米机械振荡器的失谐相关频移。我们解释了锁定的功能原理，并在带宽和增益曲线方面表征其性能。光学弹簧锁定方案可以在各种光学机械系统中在未分辨边带区域中不需要更大的努力而实现。
2020-04-10 physics.ins-det physics.optics
Higher-Order Photon Statistics as a New Tool to Reveal Hidden Excited States in a Plasmonic Cavity
从光子相关测量中获得的最著名的量是$g^{(m)}$ ~关联函数。在这里，我们介绍了一种新的程序来评估这些相关函数的基础上，高阶阶乘累积量$C_{\text{F},m}$，积分的时间依赖性的关联函数，即，总结不同时间段的可用信息。在一个系统的方式，高阶关联函数的信息内容，以及光子等待时间的分布考虑。我们的方法大大提高了探测相关性的灵敏度，而且，在实验中对有限的计数效率和时间分辨率是鲁棒的。即使在短时间内无法访问$g^{(m)}$的情况下，也可以应用该方法。我们使用新的评估方案来分析耦合到单个量子点的等离子体激元腔的光子发射。我们得出的标准，必须持有，如果系统可以描述一个通用的Jaynes-Cummings模型。一个违反的标准可以解释的存在下，一个额外的激发量子点状态。
2022-05-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Nonclassical photon statistics in two-tone continuously driven optomechanics
在腔光学力学中，拉曼散射光子的单光子探测可以是观察辐射和运动的非经典特征的有用工具。虽然该工具已被用于腔模式的脉冲激光驱动的实验中，但它还不容易用于连续和恒定激光驱动的实验。为了解决这个问题，我们提出了一个标准的光学机械系统的研究，其中腔模式是连续驱动在两个不同的频率，和边带光子检测器检测频率过滤后的输出从腔模式周围的谐振频率的单光子探测器。我们首先推导出与探测到的光子相关的归一化二阶相干性，并表明它包含了机械模式的量子性质的签名，这将是缺席的，只有单音驱动。为了确定模型无关的非经典功能，我们推导出两个不等式的边带光子统计，应该是有效的，在任何经典模型的系统。我们表明，这些不平等被违反在建议的设置。假设机械模式的平均声子占据数足够小，这原则上可以通过装置固有的边带冷却来实现。违反第一个不等式意味着没有明确定义的概率分布的格劳伯-苏达山型腔模式。相反，违反第二个不等式意味着没有联合概率分布的腔模式在两个时间分开的一个有限的时间间隔，这源于非交换性的运动正交的机械模式。因此，建议的设置采用机械振荡器，以产生一个稳态的非经典辐射源。
2021-12-08 physics.optics quant-ph
Scattering-Free Optical Levitation of a Cavity Mirror
我们证明了仅使用辐射压力悬浮小镜子的可行性。在我们的方案中，反射镜由三脚架支撑，三脚架的每个腿是法布里-珀罗腔。反射镜的宏观状态相干耦合到支持腔模式，允许相干询问和操纵反射镜运动。所提出的方案是光学弹簧的一个极端例子，其中机械振荡器与环境隔离，并且其机械频率和宏观状态可以仅通过光场来操纵。我们模拟系统的稳定性，并找到一个三维晶格的陷阱点，腔共振允许建立足够的光场，以支持镜子的重量。我们的方案提供了一个独特的平台，研究量子和经典光学力学，并可能用于精密引力场传感和量子态的产生。
2013-07-03 physics.optics quant-ph
Single Photon Generation in a Cavity Optomechanical System induced by a Nonlinear Photonic Crystal
提出了一种在弱驱动非线性光子晶体混合腔光机系统中实现单光子封锁的新方案。即使当单光子光机械耦合强度小于光模衰减率时，也能实现亚泊松统计。该方案放宽了光机系统中光子封锁对强耦合的要求。结果表明，在通信波长处可以产生光子阻塞。
2017-06-08 physics.optics quant-ph
Statistics of tens-of-photon states scattered by optical cavity, two-level atom and Jaynes-Cummings emitter
本研究建立矩阵乘积态理论，研究光学腔、二能级原子和Jaynes-Cummings发射体散射数十光子态的统计，发现光子数对统计行为有显著影响，为多光子操纵奠定基础。
2023-12-26 physics.optics quant-ph
Stochastic light in a cavity: A Brownian particle in a scalar potential?
随机光在相干驱动的非线性腔中的非平衡动力学类似于布朗粒子在标量势中的平衡动力学。这种相似性已经知道了几十年，但这两个系统之间的对应关系从未得到适当的评估。在这里，我们证明了这种对应关系可以是精确的，近似的，或打破，这取决于腔的非线性响应和驱动频率。对于弱共振驱动，非线性消失，对应是准确的：腔耗散和驱动振幅定义一个标量势，噪声方差定义一个有效温度，腔内场满足玻尔兹曼统计。对于中等强度的非共振驱动，对应关系是近似的：我们引入了一个潜在的近似捕获腔内场的非线性动力学，我们通过玻尔兹曼统计偏差量化这种近似的准确性。对于非常强的非共振驱动，对应关系被打破：腔内场动力学由非保守力控制，这排除了仅基于标量势的描述。我们还表明，这种击穿是伴随着一个相变的腔内场的波动，让人想起一个非厄米相变。我们的工作建立了明确的光学和随机热力学系统之间的联系，并建议过阻尼朗之万振荡器的许多基本结果可用于理解和改善谐振光学技术。
2021-07-03 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
A loop theory for the input-output problems in cavities
输入输出理论是研究光腔对外部激励响应的基础。现有的理论通常处理的是只有一个内模的腔系统。然而，人们对更复杂系统，特别是混合腔-物质系统越来越感兴趣，混合腔-物质系统包含至少两个内模，一个或多个分别来自光学腔和物质。在这里，我们提出了一个图形回路理论来计算和可视化的反射和透射光谱的多模腔，类似的费曼图的作用，在量子场论。这种回路理论给出了解释磁光混合系统实验观测的统一图象，并且非常容易应用于任何复杂问题而无需任何计算。
2020-01-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Light scattering from ultracold atoms in optical lattices as an optical probe of quantum statistics
研究了囚禁在光晶格中的超冷原子的非共振集体光散射。来自不同原子量子态的散射产生散射光的不同量子态，其可通过空间强度分布的测量、正交方差、光子统计或光谱测量来区分。特别是，角度分辨强度测量反映了原子的全局统计（辐射原子的总数）以及局部统计量（即使没有光学访问单个站点的单站点统计）和不同站点之间的配对相关性。作为一个引人注目的例子，我们考虑从横向照射原子到光学腔模式的散射。对于莫特绝缘体状态，类似于经典衍射，由于相消干涉，散射到腔中的光子数为零，而对于超流状态，它是非零的，与原子数成比例。此外，我们表明，光散射到驻波腔有一个非平凡的角度依赖性，包括外观的角度窄功能，经典衍射预测为零。测量过程对应于通过观察光对各种原子变量的量子非破坏（QND）测量。
2007-10-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
