Sub-kHz linewidth narrowing of a mid-infrared OPO idler frequency by direct cavity stabilization
我们将单谐振光学参量振荡器的闲频直接稳定到中红外法布里-珀罗参考腔的谐振。这是通过Pound-Drever-Hall锁定方案实现的，控制泵浦激光器或谐振信号频率。达到了低于10 $^3$ Hz $^2$ /Hz的残余相对频率噪声功率谱密度，在100 ms内具有920 Hz的高斯线宽，这表明通过锁定光学参量振荡器相对于具有最先进的优异性能的中红外腔而达到低至Hz水平的光谱纯度的潜力。
2015-07-30 physics.optics
Narrow Linewidth near-UV InGaN Laser Diode based on External Cavity Fiber Bragg Grating
实现了波长为400 nm的光纤光栅InGaN基激光二极管，并证明了其高相干性。由于制作了近紫外波段的窄带光纤光栅，使得自注入锁定二极管可以实现单模单频输出。该器件具有44 dB的边模抑制比和mW的输出功率。详细的频率噪声分析揭示了亚MHz的集成线宽和16 kHz的固有线宽。这种窄线宽激光二极管在近紫外域的紧凑和低成本的设计，可以找到应用程序时，需要的相干性和干涉分辨率。
2021-02-08 physics.optics
Ultra-narrow linewidth laser across the C-band using polarization-controlled dual-cavity feedback
提出偏振控制的双外部光纤腔反馈方法，在42 nm调谐范围内抑制相干崩塌，将半导体激光器本征线宽从MHz压缩至亚kHz，最高10%反馈功率下仍低于100 Hz。
2025-03-17 physics.optics
Lithium Niobate Vertical Cavity Electro-Optic Modulator
Nankai University（南开大学）；East China Normal University（华东师范大学）；Shanxi University（山西大学）
针对自由空间电光调制需求，提出一种基于铌酸锂薄膜夹在两个集成电极的光子晶体镜之间的垂直腔电光调制器，实验实现50 V下43%调制深度和5 MHz带宽，为测距与光束转向开辟新途径。
2025-11-04 physics.optics
A long-term frequency-stabilized erbium-fiber-laser-based optical frequency comb with an intra-cavity electro-optic modulator
利用掺铒光纤飞秒激光器的非线性偏振演化机制实现了一种光学频率梳。激光的重复频率约为209 MHz。通过控制腔内电光调制器和压电换能器，可以在3 kHz范围内的高伺服带宽下稳定重复率，从而实现长期重复率锁相。在1秒积分时间内，重复率的环路频率稳定度约为1.6E-13，受测量系统的限制，短期内与积分时间成反比。此外，使用一个共同的路径f-2f干涉仪，频率梳的载波包络偏移频率得到的信噪比为40 dB的3 MHz的分辨率带宽。稳定的载波包络偏移频率在1秒积分时间处呈现0.6 mHz的偏差。
2014-11-25 physics.optics
Repetition rate stabilization of an optical frequency comb based on solid-state laser technology with an intra-cavity electro-optic modulator
利用腔内电光调制器实现了基于二极管泵浦固体激光器技术的光学频率梳的重复频率稳定。这种调制器的大反馈带宽允许训练腔稳定的连续波激光器上的梳状重复率，其锁定带宽高达700 kHz。这超过了迄今为止报道的任何其他类型的致动器所能实现的。测量了133 mrad的在环积分相位噪声，并研究了电光调制器的PM-AM耦合。
2016-12-02 physics.ins-det physics.optics
Generalized Sub-Schawlow-Townes Laser Linewidths Via Material Dispersion
最近的S矩阵为基础的理论的量子限制线宽，这是适用于一般的激光器，包括空间非均匀的激光腔工作在阈值以上，在各种限制进行了分析。对于宽带增益，彼得曼和坏腔因素的一个简单的解释提出了在S矩阵的零和极点之间的几何关系。当有大量的色散，在腔寿命的频率尺度上，该理论产生了一个概括的坏腔因子，这是以前推导出的空间均匀的一维激光器。这种效应可以导致具有非常窄的增益宽度的激光器中的亚肖洛-汤斯线宽。我们推导出一个公式的线宽的激光模式功能，它具有精度相媲美的前面的公式涉及的激光极点的残留。这些结果的量子限制线宽是有效的，即使在政权的强线拉和空间烧孔，线宽不能分解成独立的彼得曼和坏腔因子。
2014-03-17 physics.optics
Realization of cavity linewidth narrowing via interacting dark resonances in a tripod-type electromagnetically induced transparency system
利用~（87）Rb塞曼分裂子能级，实验观察到了双暗共振导致的腔线宽变窄现象。利用三脚架型电磁感应透明系统中相互作用暗共振导致的陡峭色散，我们在室温下将腔线宽缩窄到250 KHz。此外，该超窄腔线宽的位置可以在60 MHz耦合场失谐范围内调谐。
2014-03-28 physics.atom-ph physics.optics
Wide bandwidth phase-locked diode laser with an intra-cavity electro-optic modulator
两个扩展腔激光二极管通过腔内电光调制器实现相位锁定。锁相环带宽为10 MHz的量级，这比在激光器电流上应用反馈校正时大大约两倍。相位噪声在10 kHz时达到-120 dBrad $^2$ /Hz。这种新的方案减少了残余激光相位噪声，这构成了一个主要的贡献，在灵敏度极限的原子干涉仪使用双光子跃迁。
2008-09-22 physics.atom-ph physics.optics
Narrow-linewidth 852-nm DBR-LD with self-injection lock based on high-fineness optical cavity filtering
本文利用高精细度ULE F-P腔滤波对852 nm DBR-LD进行自注入锁定，将线宽由1.67 MHz压缩至263 Hz，并显著抑制0.1–10 MHz频段相位噪声。
2023-08-18 physics.optics
Berry Phase and Adiabatic Breakdown in Optical Modulator
我们考虑了一种基于环形谐振腔结构的全光纤光调制器。绝热到非绝热过渡的情况下，被认为是在一个往返沿环的几何（Berry）相位突然改变π。讨论了有限线宽光输入对调制器响应度的影响。我们表明，建议的调制器的响应度可以显着提高与优化设计，并与其他配置相比。
2004-12-26 physics.optics quant-ph
Fabry-Pérot fiber cavity refractive index sensing via linewidth tracking in the broken PT-symmetric region
奇偶时间（PT）对称光学传感器周围的特殊点工作，最近获得了很大的吸引力，提供了一个无与伦比的高灵敏度测量小扰动。在过去，大多数的PT对称传感器已经基于跟踪模式分裂，由于在PT对称系统的两个子腔之间的耦合强度的扰动引起的变化而产生。我们设计了一个线性光纤法布里-珀罗和耦合腔传感器，量身定制的工作在破PT对称区域。我们探索了一种新的传感度量，即模式的线宽变化作为一个功能的扰动引起的变化的损失内的一个子腔的PT对称系统。在我们提出的传感器中，两个子腔之间的耦合强度保持不变。在数学公式的支持下，我们发现腔谐振的半高宽（FWHM）与其中一个子腔的折射率（RI）变化呈平方根依赖关系。所提出的光纤腔折射率传感器具有$2.26\times10^7$ GHz/RIU的最大灵敏度和$10^{-9}$ RIU的最低检测限，在相同的折射率变化、增益和损耗设置下，广泛优于可比的腔传感器。
2022-08-15 physics.optics
Electro-optic modulator based on Vanadium dioxide epsilon-near-zero vertical nanowire triple-cavity in Silicon Waveguide
我们提出了一种电光调制器，利用一个阵列的二氧化钒纳米棒工作在近场制度作为有源开关材料集成在硅波导。该调制器利用二氧化钒的绝缘体到金属的转变，以实现19.7 dB/微米的稳健调制深度，具有宽工作波长。使用模拟，我们演示了如何有效的超材料的介电常数可以通过改变纳米棒的几何形状调整到一个接近零的值。本文还提出了一种新颖的六边形阵列设计，实现了低插入损耗，同时保持了较强的调制深度。研究结果为设计具有高工作频率和低插入损耗的超紧凑型调制器提供了参考。
2022-03-02 physics.app-ph physics.optics
Antenna-cavity hybrids: matching polar opposites for Purcell enhancements at any linewidth
光与单个量子发射体之间的强相互作用对于包括单光子源在内的大量应用是必不可少的。微腔和等离子体天线已经被频繁地用于通过Purcell效应来增强这些相互作用。两者都可以提供大的发射增强：腔通常通过长光子寿命（高$Q$），并且天线主要通过强场增强（低模式体积$V$）。在这项工作中，我们证明了一个混合系统，它结合了一个腔和一个偶极天线，可以实现更强的发射增强比单独的腔或天线。我们表明，这样的系统可以用作一个多功能的平台，以调整增强的带宽到任何所需的值，同时提高发射增强。我们完全一致的分析模型，可以确定的基本机制，增强发射增强混合系统，其中包括辐射阻尼和建设性的多重散射路径之间的干扰。此外，我们发现从我们的分析模型和有限元模拟一个现实的腔天线系统的强烈增强谱之间的协议。最后，我们证明了混合系统可以同时提高发射增强和保持一个接近统一的出耦合效率到一个单一的腔衰减通道，如波导。
2016-05-13 physics.optics
High-Speed Electro-Optic Modulator Integrated with Graphene-Boron Nitride Heterostructure and Photonic Crystal Nanocavity
纳米级和高能效的电光（EO）调制器是光学互连的重要组件，这些组件正开始取代芯片内和芯片间通信的电线。硅基电光调制器在器件尺寸、速度、功耗和调制深度方面表现出足够的优点。然而，硅的弱电光效应仍然为这些器件设置了技术瓶颈，从而激发了基于新材料的调制器的开发。石墨烯是一种二维碳同素异形体，由于其优异的光学和电子性能，已成为光电应用的替代活性材料。在这里，我们展示了一个高速石墨烯电光调制器的基础上，石墨烯-氮化硼（BN）异质结构集成与硅光子晶体纳米腔。石墨烯在亚微米腔中的强增强的光-物质相互作用使得腔反射的有效电调谐成为可能。我们观察到的调制深度为3.2 dB和1.2 GHz的截止频率。
2014-12-19 physics.optics
Three orders of magnitude cavity-linewidth narrowing by slow light in a rare-earth-ion-doped crystal cavity
本文研究了掺稀土离子晶体谐振腔中，由于与掺杂离子的非共振相互作用引起的强腔内色散引起的腔线宽三个数量级的变窄。强色散是通过使用光泵浦技术的稀土吸收分布的半永久性但快速可重新编程的变化而产生的。在光谱透射窗口内示出了几个腔模式。潜在的应用进行了讨论。
2013-11-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Ultrashort Pulse Generation in Modeless Laser Cavity
实验证明，腔内电光相位调制器对环形腔掺铒光纤激光器的随机相位调制不会抑制超短脉冲的工作。即使当相位调制器用足够快和强的随机序列驱动以使激光腔无模态时，也实现了具有在腔中循环的单个脉冲的稳定和自启动超短脉冲操作，在激光输出的外差没有显示出对应于模式谱的任何谱线的意义上。与未调制腔中的常规锁模相比，没有观察到测量的脉冲特性的显著变化。考虑到腔中缺少相敏元件，预期对随机相位调制不敏感。
2022-02-16 physics.optics
Analysis of the spontaneous emission limited linewidth of an integrated III-V/SiN laser
本文计算了由硅和III-V族混合或异质集成腔内元件组成的半导体激光器的自发发射极限线宽。该方法的核心是a）根据复合激光/自由空间本征模描述多元件激光腔，b）使用多模激光理论来处理模式竞争和多波混合，以及c）并入量子光学贡献来解释自发发射效应。应用该模型的情况下，线宽变窄的InAs量子点激光器耦合到一个高Q SiN腔。
2021-12-21 physics.optics
Backscattering-Immune Floquet Conversion in Ring Modulators
本文提出在奇异点通过非保守耦合消除微环腔背散射，实现手性传输，显著提升Floquet模式转换效率，适用于电光调制光子平台，助力量子通信与信息处理。
2024-11-08 physics.optics
Free-running single-cavity dual combs with Hz-level relative linewidth
East China Normal University（华东师范大学）；Chongqing Institute of East China Normal University（华东师范大学重庆研究院）；University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学）；Jinan Institute of Quantum Technology（济南量子技术研究院）
提出基于全保偏光纤的对称工程双向单腔双梳激光器，实现赫兹级相对线宽自由运转互相关，重复率差抖动改善近两个数量级，用于宽带分子光谱和毫秒级气体传感。
2026-06-23 physics.optics
Microresonator-stabilized extended cavity diode laser for supercavity frequency stabilization
我们展示了一种简单，紧凑，具有成本效益的激光降噪方法，用于稳定的扩展腔二极管激光器的3x 105精细镜法布里-珀罗（F-P）腔对应的谐振线宽为10 kHz，使用晶体MgF 2回音壁模式微谐振器（WGMR）。激光线宽被减小到亚kHz，使得建立稳定的Pound-Drever-Hall（PDH）误差信号。预稳激光器的波长在覆盖F-P超腔的高反射镜涂层的大带宽内是可调谐的。
2017-03-03 physics.optics
Compact sub-Hz Linewidth Laser Enabled by Self Injection Lock To a Sub-mL FP Cavity
窄线宽激光器（NLL）的高频率稳定性和小的形状因子是必不可少的，使远程传感，量子信息和原子钟的应用。通过种子激光器对品质因数（Q）为100的稳频FP腔的Pound-Drever Hall（PDH）锁定或自注入锁定（SIL），已经证明了各种高性能NLL。然而，由于复杂的稳定系统和锁定电子设备，它们通常是复杂的实验室设置。在这里，我们报告了一个紧凑的NLL的68毫升的体积，实现了SIL的二极管激光器的微型FP腔的7.7x108 Q和0.5毫升的体积，绕过表大小的真空，热和振动隔离。我们用自延迟外差系统对NLL进行了表征，其洛伦兹线宽达到60 mHz，积分线宽约为80 Hz。频率噪声性能超过了商业NLL和最好的报告的混合集成NLL实现SIL高Q片上环形谐振器。我们的工作标志着利用超高Q FP腔实现具有优异性能的可现场部署NLL的重要一步。
2022-12-01 physics.ins-det physics.optics
Ab-initio multimode linewidth theory for arbitrary inhomogeneous laser cavities
我们提出了一个多模激光线宽理论的任意腔结构和几何形状，包含几乎所有以前已知的影响，并发现新的非线性和多模校正，例如一个坏腔校正亨利$α$因子和多模Schawlow-汤斯关系（每个线宽是正比于所有激光模式的逆功率之和）。我们的理论产生了一个定量准确的公式的线宽，没有自由参数，包括系统的全部空间自由度。从Maxwell-Bloch方程出发，我们通过引入随机电流来处理量子和热噪声，随机电流的相关性由涨落耗散定理给出。我们推导出激光模振幅的耦合模方程，并得到了稳态激光模上的简单积分的线宽公式。
2015-05-13 physics.optics
Robust kHz-linewidth distributed Bragg reflector laser with optoelectronic feedback
我们展示了一个光学和电子反馈的组合，显着缩小了分布式布拉格反射器激光器（DBR）的线宽。我们使用来自长外部光纤路径的光反馈来降低激光器的高频噪声。放置在光反馈路径内部的电光调制器允许我们将电子反馈应用于具有非常大带宽的激光频率，从而实现对抑制激光噪声的低频分量的参考腔的鲁棒和稳定锁定。光学和电子反馈的组合使我们能够显著降低激光器在所有频率上的频率噪声功率谱密度，并将其线宽从1.1 MHz的自由运行值缩小到1.9 kHz的稳定值，这受到检测系统分辨率的限制。这种方法能够在宽波长范围内基于DBR构建具有亚kHz线宽的鲁棒激光器。
2019-10-07 physics.optics
Integrated frequency comb laser with narrow intrinsic optical linewidth based on a dielectric waveguide feedback circuit
提出了一种集成的混合半导体-介质（InP-Si $_3$ N $_4$）波导激光器，该激光器在波长约1.5 $μ$ m处产生频率梳，其本征线宽为34 kHz。这是通过使用低损耗介电波导电路延长腔光子寿命来实现的。在我们的实验演示中，片上，激光腔的有效光路长度扩展到6厘米。由此产生的线宽变窄显示了高潜力的片上，高度相干的频率梳与直接电泵浦，基于混合和异构集成电路，利用低损耗的介质波导。
2019-02-18 physics.optics
Narrow-linewidth Fano microcavities with resonant subwavelength grating mirror
本研究通过理论与实验探究由宽带高反射镜和带高品质因子Fano共振的悬浮一维光栅镜构成的平面-平面微腔，验证了短腔长下其线宽低于同参数传统腔的特性，为光力学与传感应用提供了新方案。
2024-02-08 physics.optics
Coupling to Modes of a Near-Confocal Optical Resonator Using a Digital Light Modulator
数字微镜器件（DMD）提供了一个强大的平台，利用它来实现数字全息，在原则上提供的手段，快速产生传播的横向电磁场与任意模式分布在可见光和红外波长。我们使用DMD探测法布里-珀罗腔在单模和近简并共焦配置。由于入射光场和腔模之间的空间重叠，可以以优异的特异性泵浦腔的任意模式。
2016-03-22 physics.optics quant-ph
Intra-Cavity Frequency-Doubled VECSEL System for Narrow Linewidth Rydberg EIT Spectroscopy
相对于其他激光技术，通过腔内非线性光学频率转换增强的垂直外腔面发射激光器（VECSELs）已经成为一种有吸引力的紫外到可见光光源，可用于苛刻的科学应用。它们以简单、廉价的系统架构提供高功率、低相位噪声、宽频率可调谐性和出色的光束质量。在这里，我们的特征的腔内倍频VECSEL的频率稳定性与690 mW的输出功率在475 nm处使用延迟自外差技术和直接比较与商业外腔二极管激光器（ECDL）。我们测量基波的洛伦兹线宽为$2π\times5.3(2)$ kHz，总线宽为$2π\times23(2)$ kHz。此外，我们通过电磁感应透明（EIT）进行里德伯态光谱，观察窄3.5 MHz的半峰全宽EIT。通过这样做，我们证明了腔内倍频VECSEL可以在MHz水平上进行精确的光谱分析，并且是当代和未来量子技术的一种有前途的工具。
2022-10-06 physics.atom-ph physics.optics
Sub-kHz-linewidth external-cavity laser (ECL) with Si$_{3}$N$_{4}$ resonator used as a tunable pump for a Kerr frequency comb
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；LioniX International B.V.（LioniX国际有限公司）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Vanguard Automation GmbH（先锋自动化有限公司）；Deeplight S.A.（Deeplight股份有限公司）
将直接带隙III-V材料中的光学增益与先进光子集成电路提供的可调谐光学反馈相结合，是芯片级外腔激光器（ECL）的关键，可提供宽带可调谐性和低光学线宽。外部反馈电路可以使用低损耗氮化硅（Si $_{3}$ N $_{4}$）波导来有效地实现，其不遭受双光子吸收并且因此可以处理比常规硅光子高得多的功率电平。然而，将基于III-V族的增益元件与可调谐外部反馈电路共同集成在芯片级模块中仍然是一个挑战，需要技术要求苛刻的异构集成技术或昂贵的高精度多芯片组装。在这项工作中，我们展示了Si $_{3}$ N $_{4}$为基础的混合集成ECL，利用3D打印的结构，如腔内光子引线键合和小平面附加微透镜的低损耗光学耦合与宽松的对准公差，从而克服了需要主动对准，同时保持多芯片集成技术的充分灵活性。在一个概念验证实验中，我们展示了一个ECL提供了一个90 nm的调谐范围（1480 nm - 1570 nm），片上输出功率超过12 dBm和边模抑制比高达59 dB。我们实现了979 Hz的固有线宽，这是报告的可比反馈架构的最低值之一。III-V增益元件和基于Si $_{3}$ N $_{4}$的可调谐反馈电路之间的腔内光子引线键合的光学损耗总计约为（1.6 $\pm$ 0.2）dB。我们使用的ECL作为一个可调谐泵浦激光器产生一个耗散克尔孤子频率梳。据我们所知，我们的实验代表了第一次演示的单孤子克尔梳产生…
2023-02-10 physics.optics
Triply-resonant coupled-cavity electro-optic modulators for on-chip RF photonic systems
我们提出了一种三倍频谐振电光调制器架构，它使用同时谐振增强的RF驱动信号，光泵，和所产生的光边带的调制效率最大化。光泵和边带的光学增强是使用两个耦合的光学谐振器的谐振超模来实现的，并且RF增强是使用可以使用CMOS技术实现的由光学谐振器的电容和电感器形成的LC电路来实现的。在所提出的配置中，光子寿命确定RF响应的带宽，但不是其中心频率，其由两个谐振器之间的耦合强度设置，并且不受传统单模谐振调制器固有的光子寿命约束。这使得能够在高RF载波频率下进行有效操作，而不会降低通常与光子寿命极限相关联的效率。提出了两种调制器的光学配置：在两个超模中具有相等Q因子的“基本”配置，最适合于窄带RF信号，以及具有独立定制的两个超模的Q因子的“一般化”配置，这使得可以在不牺牲光泵浦的谐振增强的情况下加宽RF带宽，并且支付与这样做相关联的调制效率的惩罚。另外，通过LC谐振匹配从RF信号增强预期调制效率的显著增益。这导致调制器紧凑、高效并且能够在高RF载波频率下调制。所提出的调制器架构优化了器件与三个信号中的每一个以及它们之间的相互作用，可以应用于任何调制器腔体设计或调制机制，并有望实现复杂的RF光子芯片系统。
2019-01-01 physics.app-ph physics.optics
Robust frequency stabilization and linewidth narrowing of a laser with large intermittent frequency jumps using an optical cavity and an atomic beam
提出了一种利用高精细度谐振腔实现激光器间歇跳频的鲁棒稳频的实验方法。这是通过在具有增加的频率锁定范围的原子束中应用来自无多普勒荧光光谱的附加慢反馈信号来实现的。结果，稳定且窄线宽的556 nm激光器保持频率锁定状态超过一周，并有助于更准确地评估Yb光晶格时钟。此外，参考光学腔被支撑在振动不敏感点处，而没有任何隔振台，使得激光器设置更加简单和紧凑。
2020-10-05 physics.atom-ph physics.optics
Cavity-enhanced frequency up-conversion in rubidium vapour
我们报告的第一个使用的环形腔，以提高输出功率和显着缩小的线宽（$<1\,$ MHz）的四波混频产生的蓝光在铷蒸汽电池。我们发现，在我们的无腔系统中提供的高输出功率导致所产生的蓝光线宽的功率展宽。我们的环形腔消除了这一限制，允许同时实现高输出功率和窄线宽。由于腔蓝光在$^{85}$ Rb 5 S $_{1/2} \,\,F=3$ $\rightarrow$ 6 P $_{3/2}$跃迁上是宽可调谐的，因此这种窄线宽光将适合于第二阶段激光冷却，这对于高效的$^{85}$ Rb BEC生产可能是有价值的。
2016-05-19 physics.atom-ph physics.optics
Demonstration of a Transportable 1 Hz-Linewidth Laser
介绍了一台用于锶原子钟的698 nm可移动钟激光器的研制和测试。将主从式半导体激光器系统稳定在刚性安装的光学参考腔上。该装置由卡车从布伦瑞克运送到杜塞尔多夫，距离超过400公里，在那里将腔稳定激光器与固定时钟激光器进行比较，以询问镱（578 nm）。运输后只需要进行小的调整。激光器进行了比较，钛：蓝宝石频率梳用作传输振荡器。由此产生的虚拟拍频显示出低于1Hz的组合线宽（在1156nm处）。传输回布伦瑞克并没有降低激光器的性能，如通过询问锶时钟跃迁所示。
2011-05-18 physics.optics
Frequency and intensity noise of a grating-tuned external-cavity quantum cascade laser
LENS - European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy（欧洲非线性光谱学实验室）；CNR-INO - Istituto Nazionale di Ottica（国家光学研究所）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
基于衍射光栅的外部腔量子级跃迁激光实现了单模宽调谐发射，显著降低线宽和强度噪声，适用于高要求的光谱应用。
2025-12-04 physics.optics
Fiber-coupled external cavity DFB-laser
本研究研制出内置腔内EOM的全光纤耦合外腔DFB激光器，结合高精细度腔主动反馈实现低kHz线宽，通过数据驱动方法重构功率谱密度，成功用于⁴⁰Ca窄跃迁激光冷却制备超冷气体，适用于便携式量子计量场景。
2025-05-22 physics.optics
Narrow linewidth semiconductor lasers based on nonlinear self-injection locking
本文提出非线性自注入锁定技术，利用光纤布里渊振荡器反馈和电光调制实现递归线宽压缩，在商用DFB激光器上实现亚赫兹线宽，并给出CMOS兼容集成方案。
2023-09-18 physics.optics
High-frequency, resonant acousto-optic modulators fabricated in a MEMS foundry platform
我们报告的高频，谐振声光调制器（AOM）的MEMS铸造工艺的设计和表征。双谐振腔的设计，短（$L{\sim}10.5\, μm$）的声学和光学腔的长度，使我们能够测量声光调制在GHz的频率与高调制效率。与传统的AOM相比，这些器件依赖于由腔边界的位移引起的扰动，这在悬浮几何形状中可以显著增强。该平台可作为快速2D空间光调制器（SLM）、低成本集成自由空间光链路和光学增强型低噪声RF接收器的构建模块。
2019-10-16 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Plasmonic-cavity Modulator for the Mid-IR with a Semi-transparent and Nonlinear Heavily-doped Semiconductor Mirror
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche（国家研究委员会光子和纳米技术研究所）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Institute for Advanced Studies, University of Luxembourg Campus Belval（卢森堡大学贝尔瓦尔校区高等研究院）；Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), CNRS UMR 9001, Universit´e Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学CNRS 9001联合实验室纳米科学与纳米技术中心）
提出基于单层重掺杂半导体的自由空间等离激元调制器，通过场效应栅极结构电控线性透射/反射及三倍频效率，实现中红外波段快速调制。
2026-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Narrow Linewidth Laser Based on Extended Topological Interface States in One-Dimensional Photonic Crystals
本研究提出一维TIS扩展光子晶体结构，通过集成零折射率光子晶体与四相移取样光栅扩展拓扑界面态，缓解空间烧孔效应，实现了宽电流范围稳定单模、50 dB边模抑制比、约150 kHz洛伦兹线宽的窄线宽半导体激光器，且制备容差高。
2024-07-10 physics.optics
S-band single-longitudinal-mode erbium-doped fiber ring laser with ultra-narrow linewidth, ultra-high OSNR, high stability and low RIN
研究并实验证明了一种基于凹陷包层掺铒光纤的高性能S波段单纵模环形腔掺铒光纤激光器。我们将双环无源谐振腔（DR-PR）和一段非泵浦保偏（PM）EDF结合在一起，实现了无跳模的SLM激光输出。利用两个高效双耦合器光纤环组成的DR-PR，扩展了EDF环形腔激光器的自由光谱范围，并极大地消除了密集纵模。PM EDF不易受环境扰动引起的随机变化的影响，用作可饱和吸收滤波器以保证和稳定EDF环形腔激光器的SLM操作。在泵浦功率为400 mW时，获得了窄线宽为568 Hz、高光学信噪比为77 dB、相对强度噪声为140 dB/Hz（频率大于5 MHz）的SLM EDF环形激光器。同时，对S波段光纤激光器的波长激射和输出功率的稳定性、光信噪比和输出功率与泵浦功率的关系也进行了详细的研究。
2021-03-16 physics.optics
Time-resolved resonance and linewidth of an ultrafast switched GaAs/AlAs microcavity
利用泵浦-探测光谱技术研究了平面GaAs/AlAs光子微腔。用短泵浦脉冲在GaAs中激发自由载流子。时间分辨反射率是光谱分辨的短探测脉冲。实验结果表明，腔的谐振频率和谐振宽度依赖于λ/4 GaAs反射镜和λ/4 GaAs反射镜的动态折射率。我们清楚地观察到一个双指数弛豫的腔共振和它的宽度，这是由于不同的复合时间尺度的厚片和镜子。特别是，由于GaAs反射镜的弛豫时间接近腔的光子存储时间，已经预测了非线性效应的制度。共振和宽度的强非单指数行为与考虑两个复合时间的转移矩阵模型非常一致。宽度的变化导致反射率调制深度的变化。该模型预测一个最佳的腔Q为任何给定的诱导载流子密度，如果调制深度是最大化。
2009-10-19 physics.optics
Continuously tunable pulsed Ti:Sa laser self-seeded by an extended grating cavity
报道了一种利用扩展光栅腔自种子连续可调谐钛宝石激光器。通过在传统的单腔光栅激光器腔内插入一个部分反射镜，实现了两种振荡器：宽带功率振荡器和棱镜扩束器加衍射光栅的Littrow结构窄带振荡器。通过将光栅谐振腔振荡耦合到功率振荡器中，实现了功率增强的窄线宽激光振荡。与经典的光栅激光器相比，这种简单的修改显着增加了激光器的输出功率，而没有显着扩大线宽。由于大部分振荡激光功率被限制在宽带功率腔内并且较低的功率入射到光栅上，新的配置还允许较高的泵浦功率，这通常受到高振荡功率下光栅涂层的热变形的限制。
2016-11-25 physics.optics
Cavity locking with spatial modulation of optical phase front for laser stabilization
本文研究了通过空间调制光束相位波前的光腔锁定激光稳频技术。该方法的基本原理的理论描述，并特别注意到剩余幅度调制（RAM）所造成的实验缺陷，特别是空间相位调制器的制造误差。所研究的锁定方法具有Pound-Drever-Hall方法和倾斜锁定方法的共同优点，为消除相位调制中的RAM噪声，实现激光器的最终稳定性提供了一种更为巧妙的方法。在成本和便携性是一个实际问题的情况下，所研究的方法允许实现紧凑的激光稳定系统锁定到法布里-P $\acute{\mbox{e}}$旋转腔，而不使用昂贵的笨重的设备，如信号发生器和电光调制器。
2022-07-12 physics.optics
Hybrid integrated ultra-low linewidth coil stabilized isolator-free widely tunable external cavity laser
本文提出一种混合集成外腔宽调谐激光器，通过10米集成线圈谐振器稳定，在无隔离器条件下实现超低线宽和宽调谐，显著降低频率噪声，为全集成频率稳定激光器铺平道路。
2025-07-02 physics.optics quant-ph
Topologically protected subradiant cavity polaritons through linewidth narrowing enabled by dissipationless edge states
本文提出利用一维原子阵列的拓扑带隙和无耗散边缘态，在回音壁模式谐振器中实现线宽极窄、寿命显著延长的亚辐射腔极化激元，为拓扑工程量子态提供新途径。
2023-08-08 physics.optics quant-ph
Intracavity Dual-Resonance Stimulated Raman Spectroscopy with Cavity Ringdown Readout for Resolving Hydrogen Rotational Raman Transitions
Department of Mechanical and Automation Engineering, The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学机械与自动化工程学系）
本研究开发了结合腔衰荡读出的腔内置双共振受激拉曼光谱技术，实现千赫兹级光谱分辨率，首次测得氢转动拉曼跃迁S₀(1)和S₀(0)的完整迪克窄化演化，为气相拉曼线形测量建立基准并约束压力相关线宽模型。
2026-09-01 physics.optics
A sub-40 mHz linewidth laser based on a silicon single-crystal optical cavity
基于激光器频率稳定到高精细光学腔的现有技术的光学振荡器受到引起腔长度波动的热噪声的限制。热噪声是光学干涉仪稳定性的基本限制，在现代光学计量中起着关键作用。我们展示了一种新的设计，以减少热噪声限制的光学腔的数量级，并提出了一个实验实现这种新的腔系统，展示了最稳定的振荡器的任何种类的日期。腔隔片和反射镜衬底都由单晶硅构成，并在硅热膨胀系数为零且硅机械损耗小的124 K下工作。谐振腔采用振动不敏感结构支撑，再加上硅晶体的优异刚度，降低了与振动相关的噪声。通过对三个独立稳定激光器之间的外差拍频信号的严格分析，该硅系统在短时间尺度下表现出1 E-16的分数频率稳定性，并且在1.5 μm处支持<40 mHz的激光线宽，表示光学品质因数为4 E 15。
2012-01-05 physics.atom-ph physics.optics
Ultranarrow linewidth photonic-atomic laser
具有高光谱纯度的激光器可以实现多样化的应用空间，包括精密光谱学、相干高速通信、物理传感和量子系统操纵。工作台法布里-珀罗腔的精心设计和制造已经在主动激光线宽减小方面取得了巨大的成就，主要用于光学原子钟。然而，对于在周围环境中以高性能操作的小型化激光系统的需求日益增加。在这里，我们报告了一个紧凑和强大的光子原子激光器，包括一个2.5厘米长，20,000精细度，单片法布里-珀罗腔集成与微机械铷蒸汽细胞。通过利用腔的短时频率稳定性和原子的长时频率稳定性，我们实现了一个超窄线宽激光器，使扩展测量的集成。具体而言，我们的激光器支持平均时间为20 ms的$1\times 10^{-13}$、平均时间为300 s的$7 \times 10^{-13}$的分数频率稳定性、由热噪声产生的25 Hz的积分线宽、低至0.06 Hz $^2$ /Hz的洛伦兹线宽以及低至$10^{-10}$ /g的被动抗振性。我们的工作是探索基于物理设计的单片光子和原子封装的混合激光系统。
2019-06-06 physics.optics
Narrow Linewidth Distributed Feedback Lasers Utilizing Distributed Phase Shift
本研究提出一种中心含分布式相移区的DFB激光器，通过优化相移区长度与相移值，实现了更宽电流范围内的稳定单纵模工作，显著降低了阈值电流与光 linewidth，提升了功率斜率效率与边模抑制比。
2024-08-28 physics.optics
Broadband entangled-photon omni-resonance in a planar optical cavity
本研究通过为入射光场引入精心设计的角色散，在平面FP腔中实现了宽带纠缠光子的全共振，突破了腔带宽限制，为少光子水平的宽带非经典光共振相互作用提供了新途径。
2025-10-02 physics.optics
Tunable frequency reference by optical pumping-assisted intracavity V-type electromagnetically induced transparency
利用光抽运辅助的V型电磁感应透明（EIT）技术实现了腔体线宽的窄化，构成了可调谐高分辨率频率基准。在室温下，光抽运效应会增加V型EIT的透明性，从而使腔线宽明显变窄。对于我们以前的研究中观察到的七个EIT，在所有的EIT中观察到腔线宽变窄。更重要的是，我们发现利用中心EIT可以在100MHz的宽频率范围内保持腔线宽为1.2MHz。这一特性为利用腔内EIT构造高分辨率可调谐频率基准提供了一种新的途径。
2013-09-12 physics.atom-ph physics.optics
Sub-100 Hz Intrinsic Linewidth 852 nm Silicon Nitride External Cavity Laser
本研究开发出852 nm波段本征线宽低于100 Hz的氮化硅外腔激光器，结合低损耗集成光子电路与商用增益芯片，实现高功率、宽调谐、高边模抑制比，为超冷原子传感器等应用提供紧凑型集成激光光源方案。
2024-10-04 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Attempt to Generate Narrow Linewidth, CW Terahertz Radiation by Using Optical Frequency Comb
报道了利用光学频率梳（OFC）产生高稳定连续太赫兹波的尝试。利用852nm激光线在LiNbO_3晶体腔中进行深度相位调制，产生了约10nm宽的OFC。OFC的多个光学模式（边带）被调制频率（=6 GHz）等间隔作为频率参考。当另一个半导体激光器被频率锁定时，主激光器和第二激光器之间的差频的稳定性在RF调制器的同一阶上得到改善。这种稳定的差频光拍频在光导天线中进行光混频，可以实现超窄线宽的可调谐太赫兹辐射源。
2003-05-29 physics.optics
36 Hz integral linewidth laser based on a photonic integrated 4.0-meter coil resonator
激光稳定是许多精密科学实验和应用的核心，包括量子信息科学、计量学和原子计时。这些系统通过将Pound-Drever-Hall（PDH）锁定到表级、超高品质因数（Q）、真空间隔的法布里-珀罗参考腔来使激光器线宽变窄并稳定载流子。集成这些腔体，将PDH稳定的特性带到芯片级，对于减小它们的尺寸、成本和重量，并实现广泛的便携式和片上系统应用至关重要。我们报道了一个重要的进展，在集成激光器的线宽窄化，稳定和噪声降低，通过使用光子集成的4.0米长的线圈谐振器，以稳定的半导体激光器。我们获得了36 Hz的1/π积分线宽，在10 ms测量时间下的Allan偏差（ADEV）为1.8 × 10 ^{-13}，漂移为2.3 kHz/sec，据我们所知，集成参考腔的最低积分线宽和最高稳定性。两个线圈的设计，稳定的激光器工作在1550 nm和1319 nm的证明。谐振器总线耦合到一个4.0米长的线圈，自由频谱范围（FSR）为49 MHz，模体积为1.0 × 10 ^{10} μm^3，固有Q值为1.42亿，采用CMOS兼容的超低损耗氮化硅波导平台制造。我们的测量和模拟结果表明，热折射噪声地板为这个特定的腔达到了频率低至20 Hz的周围环境中，简单的被动隔振，没有真空或热隔离。TRN有限的性能估计为8 Hz 1/π积分线宽和10 ms时5 × 10 ^{-14}的ADEV，从而开启了迄今为止仅在基本上未集成的…
2021-12-16 physics.optics
