Amplification without inversion, fast light and optical bistability in a duplicated two-level system
研究了双二能级系统中弱探测场在多光子共振（MPR）条件下及MPR条件以外的光学性质，结果表明，在MPR条件下，通过改变外加场的相对相位，系统的吸收转变为无反转的放大.通过对MPR条件以外的运动方程进行Floquet分解，证明了相位相关性仅在MPR条件下才成立。此外，还证明了光脉冲的群速度可以通过外加场的强度来控制，并在该系统中获得了增益辅助的超光速光传输（快光）。此外，还研究了MPR条件下系统的光学双稳行为。我们对该系统施加一个间接非相干抽运场，发现系统的群速度和光学行为可以通过非相干抽运率来控制。
2013-10-19 physics.atm-clus physics.optics
Rotational Quantum Beat Lasing Without Inversion
在标准激光器中，光放大需要在较高和较低状态之间的粒子数反转，以打破吸收和受激发射之间的互易性。然而，在以特定叠加态制备的介质中，量子干涉可以完全抑制吸收，同时保持受激发射完整，从而打开了无反转激光的可能性。在这里，我们表明，激光无反转自然产生的强烈飞秒激光脉冲在空气中的传播过程中。它是由分子电离和分子排列的组合触发的，这两者在强光场中都是不可避免的。这种效应可以使许多分子气体中的宽带辐射无反转放大，为遥感提供不寻常的机会。
2020-01-22 physics.atom-ph physics.optics
Manipulative resonant nonlinear optics: nonlinear interference effects and quantum control of nonlinearity, dispersion, transparency and inversionless amplification in an extended strongly-absorbing inhomogeneously-broadened medium
研究了近共振和全共振光密多普勒展宽介质中量子跃迁非线性干涉过程的特殊性。基于量子相干性，证明了克服多普勒效应对共振耦合分子速度区间的基本限制的可行性。这增加了具有最窄和最强共振的原子和分子气体中的非线性光学过程的效率。探索了介质到不透明或绝对透明，甚至到强放大状态的全光开关的可能性，这是由两个驱动辐射的微小变化控制的。所需的控制领域的强度示出是典型的连续激光器。这些效应与四波混频伴随着斯托克斯增益和他们的干涉在完全和近共振光密远离简并双λ介质。无反转放大的振荡阈值以上的较长波长的控制字段的费用，以及所产生的空闲红外辐射的拉曼增益的最佳条件进行了研究。数值模拟应用于二聚钠蒸汽的结果说明。类似的方案可以在掺杂固体和纤维光学中实现。
2005-01-01 physics.optics quant-ph
Coherent amplification and lasing of weak surface-plasmon polaritons in a negative-index metamaterial with a resonant atomic medium
表面等离子体激元（SPPs）激光需要粒子数反转，效率低，光谱特性差。我们开发了一种无反转的量子等离子体波导的概念，利用单向超辐射SPP发射的辐射产生强烈的相干表面等离子体光束。我们的方案包括一个共振驱动的冷原子介质在无损介质位于超低损耗负折射率超材料~（NIMM）层。我们提出在原子介质和NIMM层界面内产生等离子体场的单向超辐射，并通过引入超辐射SPP波和耦合激光场之间的相位匹配来实现放大的SPP。我们还建立了弱调制等离子体激元场和原子系综的集体振荡之间的参数共振，从而抑制稳定放大的定向极化激元模式的退相干。我们的方法结合了原子介质的量子增益，得到了超辐射SPP波相干放大的充分条件，并将此方法应用于与弱极化激元波耦合的原子介质的量子动力学。我们的波导配置作为一个表面等离子体激元激光器和量子等离子体激元晶体管，并打开了前景，设计可控的纳米尺度激光器的量子和纳米光子应用。
2020-10-15 physics.optics
Effect of resonance radiative processes on the amplification factor
分析了基于量子非线性干涉效应的三能级方案实现无反转放大的最佳条件。在光学跃迁设置这些条件除了那些在微波计划的弛豫过程的具体特点进行了概述。给出了氖2s_2-2p_4-3s_2跃迁的数值计算。
2000-05-15 physics.optics quant-ph
Revealing Hidden Inversion Symmetry Breaking in ZrTe$_5$ via Phonon-Assisted Heterodyne Amplification
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料中心）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学汤川研究所）；Zhangjiang Institute for Advanced Study, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学张江高等研究院）
本文利用太赫兹场诱导二次谐波产生（TFISH）结合声子辅助外差放大，在块体ZrTe$_5$中直接观测到平衡态反演对称性破缺，识别出沿a轴的体极性畸变，为理解其电子和拓扑性质提供了关键结构约束。
2026-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Quantum-Coherence-Enhanced Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation
我们研究了耦合到外部驱动的三能级增益介质中的银纳米颗粒的表面等离子体激元放大，并表明量子相干性显著增强了表面等离子体激元的产生。通过辐射的受激发射的表面等离子体激元放大是在不存在spasing跃迁上的粒子数反转的情况下实现的，这降低了泵浦要求。相干驱动使我们能够控制动力学，并有望实现纳米等离子体激元器件的量子控制。
2013-05-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Observation of Electrically Tunable Chirality Inversion in a Slow-Light Waveguide
University of Sheffield（谢菲尔德大学）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）
通过量子点电调谐，实验观测到慢光光子晶体波导中局域光学手性在窄波长范围内反转，并归因于发射体偏离波导中心时手性的强光谱变化。
2026-05-28 physics.optics quant-ph
Occupancy-driven Zeeman suppression and inversion in trapped polariton condensates
本研究针对光学俘获的激子-极化激元凝聚体磁光致发光特性展开，揭示了不同尺寸俘获势下塞曼分裂的屏蔽与反转现象，阐明了约束与背景激子相互作用的关键作用。
2024-08-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Tailoring Properties of Magneto-Optical Photonic Crystals
磁光光子晶体（MOPC）作为法拉第旋转器，可实现45 °旋转，并通过光致发光效应补偿插入损耗，在低维激光器中得到了广泛的应用。在低维传感器中，MOPC充当滤光器以选择性地仅检测某些波长的光。结合光致发光效应，传感器可以被设计成能够检测具有极低强度的信号，因此具有高量子效率。在这项工作中，MOPC与各种铒掺杂剂浓度，作为光致发光中心，在高泵浦功率制度下建模与0.985反转布居，以确定最小的铒浓度和层数为目标45度FR，0.9的透射率和最小的椭圆率在共振波长1531 nm。进一步优化的磁光（MO）性能与微腔内的MOPC的位置进行了研究。一个最佳的多层配置和组合物被确定与减少铒浓度和总厚度相比，以前报道的，而不损害目标MO性能。
2019-07-25 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Self-referenced, drift-tolerant dipole-resolved population inversion using degeneracy-lifted dual quasinormal modes
Laboratory of Integrated Opto-Mechanics and Electronics, School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学光电信息与计算机工程学院集成光机电电子实验室）
通过双通道自参考方案，利用退化提升的双准正常模实现抗漂移的双极子解析人口倒置，无需外部绝对校准。
2026-02-19 cond-mat.quant-gas physics.optics
Interference at quantum transitions: lasing without inversion and resonant four-wave mixing in strong fields at Doppler-broadened transitions
研究了强共振电磁场作用下量子跃迁的非线性干涉过程对吸收、放大、折射率以及四波混频过程的影响。耦合跃迁的多普勒展宽，非相干激发，弛豫过程，以及与耦合能级相关的功率饱和过程被考虑在内。我们考虑了闭合态（基态）和开放态（激发态）的能级构型。通过简单的参数替换，得到了各种V、λ和H构型干涉跃迁的光学特性（包括无反转增益和吸收消失时的增强折射率）的通用表达式。在喇曼组态中，也导出了共振四波混频的类似表达式。多普勒展宽的关键作用。该理论被应用到一些最近的和潜在的实验的数值分析。
2000-05-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Degenerate optical parametric amplification in CMOS silicon
硅是光子学的常用材料，因为它在电信和中波IR波段具有良好的光学特性，并且与各种互补金属氧化物半导体（CMOS）铸造工艺兼容。晶体反转对称性排除了硅本身表现出二阶非线性光学过程。在这项工作中，我们建立在硅光子学的最新工作，打破这种材料的对称性使用大偏置场，从而使$χ^{(2)}$相互作用。使用这种方法，我们证明了二次谐波产生（与$0.2\,\%\,\mathrm{W^{-1} cm^{-2}}$的归一化效率）和，据我们所知，第一个退化的$χ^{(2)}$光参量放大器（与相对增益$0.02\,\mathrm{dB}$使用$3\,\mathrm{mW}$的泵浦功率片上的泵浦波长$1196\,\mathrm{nm}$）使用硅绝缘体波导在CMOS兼容的商业代工厂制造。我们希望这项技术能够通过利用CMOS制造的广泛生态系统，将新型非线性光学器件（如光学参量放大器，振荡器和频率转换器）集成到大规模混合光电系统中。
2022-07-15 physics.app-ph physics.optics
Modeling Light Propagation and Amplification Efficiency in Highly Multimode, Yb-doped Fiber Amplifiers
Adelaide University（阿德莱德大学）；Yale University（耶鲁大学）；OzGrav - Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Adelaide Node（OzGrav-澳大利亚研究委员会引力波发现卓越中心，阿德莱德节点）；Future Industries Institute（未来产业研究所）
本文提出了一种用于高多模掺铒光纤放大器的数值模型，研究光传播和放大效率，分析了不同模式的生长速率及ASE抑制现象。
2026-03-12 physics.optics
Atomic coherence and interference phenomena in resonant nonlinear optical interactions
考虑了量子跃迁中的干涉效应，引起无反转放大、光学透明和非线性光学频率转换的增强。回顾了相关的早期理论和实验结果。松弛过程的作用，自发级联的偏振，局部场效应，多普勒展宽，以及在光谱连续的干扰的具体功能进行了讨论。
2000-05-26 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
Tunable virtual gain in resonantly absorbing media
虚拟增益是指使用具有指数衰减幅度的辐射来模拟真实光放大，使得其复频率对应于散射极点。本文从理论上研究了不同光与物质相互作用机制下二能级共振介质中虚增益随辐射强度的变化。我们表明，在极点的虚拟增益可以最清楚地观察到低强度，当介质吸收，在高强度的饱和介质。虚增益的效率可以随光强调节，并且可以通过介质的粒子数反转来动态控制。我们的研究结果表明，共振吸收介质矛盾地模仿增益响应，这承认一些相关的现象和方法来塑造光信号和材料特性，而不依赖于不稳定的增益介质。
2023-01-13 physics.optics
Quantum erasing of laser emission in N$_2^+$
本研究发现延迟双泵浦脉冲可几乎完全抑制800nm飞秒激光诱导的N₂⁺无腔激光发射，用无粒子数反转激光V型方案解释了该效应源于离子态间快速粒子数转移，且转动波包回复对应的短激光突发也符合该机制。
2020-04-16 physics.atom-ph physics.optics
Squeezing in the interaction of radiation with two-level atoms
我们提出了一个简单的实验过程，以产生压缩和其他非经典性质，如光子的辐射反聚束，放大没有粒子数反转。该方法还降低了二能级原子与量子化辐射相互作用中表示二能级原子系统的角动量求积的不确定性。
1995-10-05 atom-ph physics.atom-ph physics.optics
Contact-free probing of interfacial charging and Debye-like charge screening in SiO$_2$/PDI8-CN$_2$ systems by optical second harmonic generation
用偏振分辨二次谐波产生光谱研究了N，N '-双（正辛基）-（1，7和1，6）-二氰基-3，4：9，10-双二甲酰亚胺（PDI 8-CN 2）有机半导体薄膜在二氧化硅上的界面电子性质，指出了半导体中载流子分布缺乏反转对称性的空间区域.通过开发一个模型的非线性极化率的框架内的Debye-Huckel屏蔽理论，我们表明，实验结果可以解释为导致从存在的净电荷本地化在二氧化硅，伴随着一个不均匀的电荷分布在有机半导体。光致发光分析进一步证实了这种情况。涉及PDI 8-CN 2和水分子的还原-氧化反应被称为局部电荷的物理来源。这项工作概述了一个敏感的工具，探测总电荷本地化在掩埋的半导体/电介质界面的有机薄膜晶体管，而不诉诸侵入性接触为基础的分析。
2013-06-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Twisted Nanotubes of Transition Metal Dichalcogenides with Split Optical Modes for Tunable Radiated Light Resonators
由过渡金属二硫属化物（TMDC）如MoS $_2$组成的合成微米和纳米管在纳米光子学中的许多应用中是有前途的，因为它们结合了发射强激子发光的能力和甚至在室温下充当回音壁微腔的能力。除了空心圆柱形的管子外，还有一类被广泛研究的扭曲管子，它的扁平截面沿管子轴线旋转。如理论分析所示，在这样的纳米管中，在截面的相对侧处激发的电磁波的相互作用可以引起回音壁模式的分裂。通过研究沿单个MoS $_2$管测量的显微光致发光光谱，已经建立的分裂值，控制分裂模式的能量，指数依赖于截面的纵横比，这在“呼吸”管中变化，而成对模式的相对强度由截面的旋转角确定。这些结果开辟了创建多功能管状TMDC纳米器件的可能性，这些纳米器件在可调频率下提供自发光的共振放大。
2022-12-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
