Non-trivial scaling of self-phase modulation and three-photon absorption in III-V photonic crystal waveguides
研究了双光子吸收受抑制的光子晶体波导的非线性响应。群速度的适度降低（~ c/6 ~ c/15，系数为2.5）会导致三光子吸收的显著增强（30倍），远远超出预期的比例，与1/（vg）^[3]成正比。这种非平凡的缩放的有效非线性系数的结果从脉冲压缩，这进一步增强了光场超越纯粹的慢群速度相互作用。这些观测是在毫米长的慢光光子晶体波导中实现的，这是由于强的反常群速度色散和正啁啾。我们的数值物理模型与测量结果非常吻合。
2009-11-24 physics.optics
Surface-Wave Coupling in Double Floquet Sheets Supporting Phased Temporal Wood Anomalies
本文研究了一般周期性时间调制双层系统中的表面选择性激发，其中两层的调制具有恒定的相位差。通过推导周期性时间调制的Drude色散双层结构的半解析传输矩阵，计算了散射振幅和相应的透射系数。我们的研究结果表明，相位差之间的调制的两个片起着至关重要的作用，显着增强和选择性地激发无论是偶数或奇数的表面模式与高效率。我们验证了我们的计算与全波时域模拟，表明有效的切换之间的表面波激发的两个不同的模式channels可以实现，即使在照明下从一个单一的非共振高斯脉冲，通过控制两个调制之间的相位差。我们的研究结果铺平了道路超快，选择性模式的激发和切换通过时间调制。
2022-05-23 physics.optics
Voltage-controlled wavelength conversion by terahertz electro-optic modulation in double quantum wells
利用频率为ω {THz}的太赫兹电场驱动非掺杂双量子阱（DQW）生长，同时用频率为ω {NIR}的近红外激光照射DQW。当沿生长方向施加直流电压，使激子态与THz和NIR场共振时，近红外上转换边带强度ω sideband = ω NIR + ω THz达到最大。在远离共振的地方没有可检测到的上转换。结果表明，使用门控DQW器件的全光波长移动之间的光通信信道分离高达几个太赫兹的可能性。
2002-01-17 physics.optics
Creating anyons from photons using a nonlinear resonator lattice subject to dynamic modulation
我们研究了动态调制下具有克尔非线性的一维光子谐振腔晶格。通过适当选择调制频率和相位，我们发现这个系统可以用来从光子中产生任意子。通过将谐振腔与外波导耦合，可以通过测量光子在外波导中的输运性质来研究任意子的特性。
2017-09-28 physics.optics quant-ph
Advances in Synthetic Gauge Fields for Light Through Dynamic Modulation
光子是不直接耦合到磁场的弱粒子。然而，有可能通过破坏互易性来产生光子规范场，使得光的相位取决于其传播方向。这种非互易相位表明光本身存在有效的磁场。通过适当地调整这个相位，就有可能证明通常与电子相关的量子效应，以及如最近所示的光的非平凡拓扑性质。本文综述了动态调制作为打破光的时间反演对称性和产生合成规范场的过程，讨论了动态调制在拓扑光子学中的作用，以及在高维拓扑光子学研究中的最新进展。
2018-03-06 physics.optics
Extension of measurement range in OCDR based on double-modulation scheme
该研究通过双频调制激光输出，在保持空间分辨率的同时将OCDR测量范围扩展十倍，实现了分布式反射率传感。
2023-05-20 physics.ins-det physics.optics
Massive particle acceleration on a photonic chip via spatial-temporal modulation
最近，单光子的光谱操纵已经通过光学折射率的时空调制来实现。在此，我们将这一机制推广到大质量粒子，即通过激光诱导势的时空调制来实现粒子的加速或减速。在光子集成芯片上，我们提出了一种由激光驱动的分布式调制单元的MeV量级的加速。该机制也可以应用于原子捕获，这有望实现毫米级减速器来捕获原子。这种时空调制方法具有普遍性，可以推广到其他系统中，在混合光子芯片和微尺度粒子操控中发挥重要作用。
2022-04-25 physics.acc-ph physics.optics
On the effects of self- and cross-phase modulation on photon purity for four-wave mixing photon-pair sources
研究了自相位调制和交叉相位调制对自发四波混频光子对联合光谱振幅的影响。特别是，被认为是从一对预示的光子的纯度，在计划的背景下，旨在最大限度地提高纯度和最小化的联合光谱振幅使用双折射相位匹配和短泵浦脉冲的相关性。我们发现，非线性相位调制效应将是有害的，并将限制量子干涉的可见性，可以实现在给定的生成速率。通过考虑每个光子与泵浦光之间的群速度走离，忽略每个波长处的群速度色散，得到了相位调制下的联合光谱振幅的近似表达式。群速度色散也可以包括与数值计算，它表明，它只具有很小的影响，考虑现实的参数的纯度。
2015-04-15 physics.optics quant-ph
Ultrafast all-optical modulation of spatially structured photons
本文研究了利用超快脉冲和光学克尔效应实现少模交叉相位调制，在≤1.3 ps时间尺度上对结构光子的空间模式进行显著全光调制，为退相干前处理量子信息提供新途径。
2025-04-07 physics.optics quant-ph
A monolithic 56 Gb/s silicon photonic pulse-amplitude modulation transmitter
硅光子学有望解决下一代短距离光互连的挑战。超大规模数据中心和高性能计算中不断增长的带宽需求推动了更快、更高效的硅光子链路的发展。虽然提高串行线路速率具有挑战性，但是可以通过例如增加并行光纤的数量、增加每根光纤的波长数量以及使用多级脉冲幅度调制（PAM）来实现数据速率的进一步缩放。在这些方法中，PAM具有独特的优势，因为它不需要额外的激光器或在现有基础设施内对光纤电缆进行昂贵的大修。在这里，我们展示了第一个完全单片集成的硅光子四级PAM（PAM-4）发射机工作在56 Gb/s，并证明了无差错传输（误码率< 10 $^{-12}$）高达50 Gb/s，没有前向纠错。通过优化硅行波调制器和CMOS驱动器电路的单片集成，实现了出色的PAM-4波形。我们的研究结果表明，单片硅光子学技术是一个有前途的平台，为未来的100%的数据速率光互连。
2016-08-26 physics.optics
Gigahertz-Frequency, Acousto-Optic Phase Modulation of Visible Light in a CMOS-Fabricated Photonic Circuit
本研究在量产CMOS代工厂200mm晶圆上制造出高效可见光千兆赫兹声光调制器，通过优化光机械相互作用实现高调制深度，较现有技术显著降低驱动功率与Vₙ，为可扩展量子控制系统提供关键器件。
2025-02-11 physics.optics
A Cratered Photonic Crystal Cavity Mode for Nonlocal Exciton-Photon Interactions
相干界面的光学纳米腔通常在中心点处具有其电场最大值，这通常有利于与小的局域量子发射体的相互作用。在这里，我们提出了一个部分厚度调制的二维平板光子晶体腔的凹坑腔模式功能，以改善非局域相互作用。厚度调制施加在中心区域周围，并且对边缘电场几乎没有影响，边缘电场决定了与波导或其他腔的耦合。此外，部分调制增强了远离中心点的位置处的凹陷电场。因此，与多个分离的发射体的相互作用同时增强，并且与超过偶极近似的大发射体的相互作用也加倍。非定域相互作用的改善为凹坑腔模分布在量子光子网络中的应用展示了巨大的潜力。
2019-06-23 physics.optics
Ultrafast reflectivity modulation in AlGaAs/InAlGaAs multiple quantum well photonic crystal waveguides
报道了利用反射几何泵浦探测技术对AlGaAs/InAlGaAs多量子阱光子晶体波导反射率的超快光调谐。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultra Fast Nonlinear Optical Tuning of Photonic Crystal Cavities
我们演示了快速（高达20 GHz），低功耗（5 $μW$）调制的光子晶体（PC）腔中的GaAs含InAs量子点。利用带外皮秒激光脉冲注入自由载流子，实现了腔体共振蓝移的快速调制。慢调谐的几个线宽由于激光诱导加热也被证明。
2006-11-30 physics.optics
Design Considerations for Phase Modulation in Testable Photonic Systems and Co-packaged Optics
本文比较了硅光子集成电路中热致相位调制和载流子电调制在Mach-Zehnder和微环调制器中的性能，分析了消光比、调谐效率、功耗和调制带宽等关键权衡，为可测试光子系统的相位调制策略选择提供设计指导。
2026-06-19 cs.ET physics.optics
Broadband high-resolution two-photon spectroscopy with laser frequency combs
双光子激发光谱具有宽的光谱跨度在多普勒限制的分辨率。本文首次描述了用双梳技术中的两个锁模激光振荡器对原子样品进行傅里叶变换双光子光谱分析。每一个过渡是唯一的识别由干扰梳状激发赋予的调制。自发双光子荧光的时间调制用单个光电探测器监测，并且通过傅立叶变换揭示光谱。
2013-11-24 physics.optics
Partially coherent double phase holography in visible using meta-optics
超薄平板超光学器件在全息术中的应用前景广阔。然而，大多数报道的元光学全息图只依赖于相位调制，而忽略了振幅信息。元光学中的幅度和相位调制要么需要偏振敏感的元原子，要么需要具有严格制造要求的复杂散射体。此外，几乎所有的元光学全息图都是在激光照明下测量的。本文采用双相位全息术的概念，报道了利用介质元光学实现振幅和相位调制的偏振无关全息术。我们通过测量再现全息图的结构相似性比纯相位全息图提高约3倍来验证复相位全息图的实现。最后，我们证明，元光学全息也可以实现使用部分非相干光从发光二极管。这种观察可以显著降低基于激光的元光学全息中的对准复杂度和散斑。
2022-12-03 physics.optics
Zero phase delay induced by wavefront modulation in photonic crystals
本文研究了一种基于波前调制的电磁波传输零相位延迟的产生机制。数值模拟和实验都证明了波在二维三角形光子晶体中传播的零相位延迟特性。这种与传播距离无关的零相位延迟传输是由于光子晶体在波传播方向上具有不变的波前调制，其中相速度垂直于群速度，且沿能流方向具有平行的波前（或相锋）。这种效应可以推广到三维或其他人工工程材料中，为替代零折射率或零平均折射率材料获得理想的电磁波零相位延迟传播开辟了一条新的途径，具有重要的应用潜力。
2012-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Deterministic reshaping of single-photon spectra using cross-phase modulation
光的频率转换已被证明是通信、光谱学、成像和信号处理的关键技术。在量子领域，它也为实现量子网络提供了巨大的潜力，这些网络将不同的物理系统和量子增强的信息处理结合在一个大的计算空间中。在过去的二十年里，量子光（如单光子）的频率转换已经被广泛研究，使用全光混频，最终目标是实现无损和无噪声转换。我展示了另一种途径，这个目标使用频率转换引起的色散管理光子晶体光纤中的交叉相位调制。由于该过程的确定性和全光学性质，在通信频带中的单光子波包的无损和低噪声频谱整形已经很容易地实现，调制带宽高达0.4 THz。进一步证明了该方案适用于对非经典频率关联、波包干涉和两光子纠缠的控制。这种方法为量子信息处理提供了一种新的光子相干频率接口。
2016-04-07 physics.optics quant-ph
Simultaneous Wavelength Translation and Amplitude Modulation of Single Photons from a Quantum Dot
混合量子信息设备结合了通过光子相互作用的不同物理系统，提供了将低损耗电信波长传输与高保真可见波长存储和操纵相结合的前景。这种系统的实现需要控制单光子的波形，以实现光谱和时间匹配。在这里，我们实验证明了由量子点发射近1300 nm的指数衰减波形（寿命$\approx$ 1.5 ns）产生的单光子的同时波长平移和幅度调制。准相位匹配的和频产生与脉冲1550 nm激光器创建在710 nm的单光子，在350 ps的时间尺度的受控幅度调制。
2011-08-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Modulation-assisted tunneling in laser-fabricated photonic Wannier-Stark ladders
我们观察到Wannier-Stark局域化弯曲光子晶格，实现使用阵列的倏逝耦合光波导。通过正确调整晶格中的位间耦合强度，我们观察到随着晶格曲率的增加，Wannier-Stark态变得越来越局域化，并最终完全局域化到一个位置。然后，我们证明，隧道可以成功地恢复在晶格中通过施加正弦调制的晶格位置，一种效果，这是一个直接模拟的光子辅助隧穿。这种通过激光制造的现场调制对隧穿矩阵元的精确调谐，为在光子晶格中创建规范场开辟了一条新的途径。
2015-05-20 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Improving the performance of bright quantum dot single photon sources using amplitude modulation
单外延生长的半导体量子点具有作为光子量子技术的单光子源的巨大潜力，尽管在实践中器件常常表现出非理想的行为。在这里，我们证明了幅度调制可以提高量子点源的性能。从一个由光纤耦合微盘腔中的单个量子点组成的亮光源开始，我们使用同步幅度调制来对发射光进行时间滤波。我们观察到，单光子纯度，连续发射事件之间的时间重叠，和不可分辨性，可以大大提高这种技术。由于这种方法可以应用于任何触发单光子源，独立于几何形状和设备制造后，它是一种灵活的方法来改善固态系统的性能，这往往会遭受过度的失相和多光子背景发射。
2012-08-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Large-scale spectral bandwidth compression by complex electro-optic temporal phase modulation
量子光的谱-时整形在量子通信和光子量子信息处理中有着重要的应用。电光时间透镜最近被认为是一种无噪声，有效的单光子波包的光谱带宽操纵的工具。然而，基于单音调制的标准电光时间透镜由于对相位调制幅度的材料限制而表现出有限的带宽操纵。在这里，我们数值研究使用复杂的电光时间相位调制模式的带宽压缩的光超过多个数量级，并显示其在光子接口的量子网络应用的可行性。
2019-01-08 physics.optics quant-ph
10-Hertz quantum light source generation on the cesium D2 line using single photon modulation
量子光源的产生是克服标准量子极限的一种很有前途的精密测量技术。在这里，我们展示了实验产生的正交压缩共振铯D2线下降到10赫兹的第一次。在音频频带内的最大压缩为5.57dB。此外，我们还提出了一种单光子调制锁定来控制压缩角，同时有效地抑制了激光噪声对低频压缩的影响。整个系统稳定运行数小时。产生的低频量子光源可应用于音频及以下频段的量子精密测量、光与物质相互作用研究和量子存储。
2022-11-09 physics.optics quant-ph
Optical amplitude and phase modulation dynamics at the single-photon level in a quantum dot ridge waveguide
材料的非线性光学响应的振幅和相位提供了对决定其光学性质的潜在电子动力学的洞察。相敏非线性光谱技术被广泛应用于通过将复光信号场解调成其正交分量来探索这些动态;然而，光学响应的完全重建需要测量每个正交分量的幅度和相位，这在标准检测方法中通常会丢失。在这里，我们实现了一个外差探测方案，完全重建的光谱烧孔的振幅和相位响应的InAs/GaAs带电量子点。我们观察到一个超窄的吸收轮廓和相应的色散线形的相，这反映了纳秒的光学相干时间的带电激子跃迁。同时，测量对毫秒时间尺度上的电子自旋弛豫动力学敏感，因为这表现为幅度和相位调制的磁场相关延迟。可观的幅度调制深度和非线性相移高达0.09 $\timesπ$弧度（16 $°$）的证明，提供了新的可能性，在微弱的光子水平的正交调制与几个独立的控制参数，包括光子数，调制频率，失谐，和外部施加的领域。
2016-08-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Sub-optical wavelength acoustic wave modulation of integrated photonic resonators at microwave frequencies
光-声相互作用长期以来一直被用于基于块状晶体材料的各种声光器件中。传统上，这些器件在兆赫频率范围内工作，其中声波长比光波长长得多，并且需要长的相互作用长度来获得显著的耦合。利用纳米级换能器，现在可以激发具有亚光波长的声波，以在纳米光子器件中诱导强声光耦合。在这里，我们展示了微波频率的表面声波换能器与纳米光子谐振器的压电氮化铝基板上集成。实现了在10 GHz以上的谐振模式的声光调制，其中声波长显著低于光波长。在此方案中的相位和模式匹配条件进行了研究，有效的调制。新的声光平台可以产生基于非线性布里渊过程的新型光学器件，并为微波光子学和量子光力学提供光学和微波光子之间的直接宽带链接。
2014-10-04 physics.optics quant-ph
Shaping Dynamical Casimir Photons
众所周知，通过中性体的快速运动或其光学性质的快速变化对量子真空进行时间调制，可以促进虚光子变成实光子，即所谓的动态卡西米尔效应。赋予调制协议以空间控制可以使得能够塑造所发射光子对的光谱、空间、自旋和纠缠特性。时空量子超颖表面已经被提出作为一个平台，通过调制它们的光学性质来实现这种物理学。在这里，我们报告这种现象的机械模拟考虑系统的晶格结构在空间和时间上进行调制。我们发展了一个微观理论，既适用于移动反射镜调制表面轮廓和原子阵列超反射镜与扰动晶格配置。时空调制使运动诱导产生的操纵频率路径纠缠光子对的共同和交叉偏振状态，以及涡旋光子对具有频率角动量纠缠。提出的时空动力学Casimir效应可以解释为量子真空中的诱导动力学不对称性。
2021-05-10 physics.optics quant-ph
Pulse-driven photonic transitions and nonreciprocity in space-time modulated metasurfaces
Cornell University（康奈尔大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；Sandia National Labs（桑迪亚国家实验室）
本研究通过单周期超快脉冲调制实现光子跃迁，消除持续调制需求，展示自由空间波的强非互易性，拓展超快光学技术应用。
2026-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theoretical optimal modulation frequencies for scattering parameter estimation and ballistic photon filtering in diffusive media
本文从理论上定量分析了强度调制光用于混浊介质散射特性估计和弹道光子鉴别的效率。使用调制光子传输的扩散模型，并考虑噪声正交解调方案，最小方差界估计的参数的兴趣解析推导和分析。方差最小化的最佳调制频率的存在示出和其演化与中介介质的属性推导和研究。此外，定义了一个度量来量化弹道光子过滤的效率，当通过混浊介质成像时可以寻求该效率。这个度量的分析推导表明，达到显着的弹道歧视所需的最小调制频率仅取决于在一个高度散射介质的线性方式减少的散射系数的介质。
2016-02-22 physics.data-an physics.med-ph physics.optics
Computing the Local Ion Concentration Variations for Electric-Double-Layer-Modulation Microscopy
调制导电电极上的电势，以产生散射显微镜，是敏感的表面电荷和局部地形的光学对比度。我们称这种方法为电双层调制显微镜。我们数值计算的本地离子浓度的变化，这是三个实验相关的几何形状的光学对比度的起源：纳米球，纳米线，和纳米孔。在没有等离子体效应和物理吸收的情况下，可观察到的光学对比度与离子浓度相对于调制电势的导数成比例。我们证明，这个衍生物取决于对象的大小，不直观，也对它的表面电荷。这种依赖性是使用这种方法以绝对方式测量表面电荷的关键。我们的研究结果有助于确定实验条件，如动态范围和灵敏度，将是必要的检测元电荷跳跃。我们的结论是，纳米孔是最合适的几何结构，这三个实现元电荷灵敏度。
2021-04-16 physics.chem-ph physics.optics
High speed silicon photonic electro-optic Kerr modulation
电光硅基调制器有助于简化经典光通信或量子计算机的高速和低功耗电路的集成。然而，硅晶体结构中的反转对称性抑制了普克尔斯效应的使用。利用直流克尔效应可以在硅中实现等效于普克尔斯效应的电场诱导光调制。虽然一些理论和实验研究已经证明了它在硅中的存在，但到目前为止，光调制中的DC克尔效应的贡献可以忽略不计。本文报道了基于硅PIN结波导中电场诱导线性电光效应的高速光调制。等离子体色散和克尔效应的相对贡献进行了量化，我们表明，克尔引起的调制是占主导地位的高外部直流电场施加时。最后分析了高速调制响应，得到了100 Gbits/s的非归零码的眼图。这项工作展示了基于硅中克尔效应的高速调制，以及其低损耗、准纯相位调制的潜力。
2023-02-27 physics.app-ph physics.optics
Monolithic lithium niobate photonic chip for efficient terahertz-optic modulation and terahertz generation
本文提出一种石英衬底薄膜铌酸锂单片光子芯片，利用二阶非线性实现高效太赫兹-光调制与高达500 GHz的连续太赫兹波产生，显著降低调制功耗并提升产生效率，为紧凑高效太赫兹系统奠定基础。
2024-06-28 physics.app-ph physics.optics
Electric-Double-Layer-Modulation Microscopy
双电层（EDL）周围形成的带电纳米结构在液-固界面决定了它们的电化学活性，并影响它们的电和光的极化率。我们的实验表明，重组的EDL在纳米级可以检测到暗场散射显微镜。散射信号的时间和空间表征表明，动电位光学对比度与界面处的可极化离子的累积电荷成正比，其时间导数代表纳米级离子电流。在我们的工作中使用的材料特异性的EDL形成作为一个无标记的对比机制，以图像的纳米结构和执行空间分辨的循环伏安离子电流密度的几个阿安培，对应于只有几百个离子的交换。
2020-04-09 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.optics
Demonstration of Spatial Self Phase Modulation based photonic diode functionality in MoS2/h-BN medium
本文利用MoS2纳米瓶的热致空间自相位调制效应，结合h-BN的可饱和吸收响应，实现了非互易光传播，并在液-固和固-固器件中演示了光子二极管功能。
2023-09-17 physics.app-ph physics.optics
Silicon photonic modulator circuit with programmable intensity and phase modulation response
本文提出一种电路级可编程硅光子调制器，可同时实现强度和相位调制，利用载流子耗尽和SiGe电吸收机制，实验证明其控制与优化能力超越传统设计，并支持自校准，适用于光通信、激光雷达等领域。
2025-02-27 physics.app-ph physics.optics
Monolithic photonic circuits for Kerr frequency comb generation, filtering and modulation
基于三阶非线性效应（$χ^{(3)}$）的微谐振腔克尔频率梳在光学时钟、脉冲整形、光谱学、电信、光探测和测距（LiDAR）以及量子信息处理等领域有着广泛的应用。这些应用中的许多需要对所生成的频率梳信号进行进一步的频谱和时间控制，这通常使用具有强二阶非线性的附加光子元件（$χ^{(2)}$）来实现。到目前为止，由于材料限制，这些功能在很大程度上被实现为分立的片外组件，这是以额外的系统复杂性和增加的光损耗为代价的。在这里，我们演示了在单个单片集成芯片上的频率梳的产生、滤波和电光调制，使用同时具有大的$χ^{(2)}$和$χ^{(3)}$非线性和低光学损耗的薄膜锂酸盐（LN）光子平台。我们使用色散工程高品质因数LN微谐振器产生宽带克尔频率梳，使用电可编程分插滤波器选择单个梳状线，并调制所选线的强度。我们的研究结果为光谱数据通信，测距和量子光子学的单片集成频率梳解决方案铺平了道路。
2018-09-23 physics.app-ph physics.optics
Memory-Enhanced Noiseless Cross Phase Modulation
使用梯度回波存储器，我们实验证明交叉相位调制（XPM）之间的两个光脉冲，一个存储和一个自由传播通过存储介质。我们解释了如何将这一想法扩展到使两个单光子之间的实质性非线性相互作用都存储在存储器中。我们提出了半经典和量子模拟以及一个建议的实验方案，以证明在单光子水平上实现大XPM的可行性。
2011-12-09 physics.optics quant-ph
Temporal modulation of a spectral compressor for efficient quantum storage
光子和量子存储器的有效相互作用需要光谱和时间模式匹配。在我们以前的工作中，我们提出了一种新的路线，光谱压缩宽带光子实现光谱模式匹配与窄带存储器，使用线性，时变光学腔的输入耦合的快速切换的基础上。在这项工作中，我们扩展我们的方法，以及通过利用腔的输出耦合的时变来实现时间模式匹配。我们数值分析了我们的时变腔的模式匹配和损耗性能，并提出了一种可能的实现集成光子学。
2022-01-26 physics.optics quant-ph
Spectrally reconfigurable quantum emitters enabled by optimized fast modulation
塑造光子发射的能力促进了不同物理系统之间强的光子介导的相互作用，从而使量子信息处理、模拟和通信中的应用成为可能。固态平台如色心、稀土离子和量子点中的光谱控制对于在芯片上实现这样的应用特别有吸引力。在这里，我们提出了使用频率调制的光学跃迁的单光子发射的光谱工程。使用散射矩阵的形式主义，我们发现，一个两级系统，当调制快于其光学寿命，可以被视为一个单光子源，具有广泛的可重构的光子光谱，是服从标准的数值优化技术。为了使这种光谱控制方案的实验演示，我们调查的斯塔克调谐性能的碳化硅，一个颜色中心的光量子信息处理技术的承诺的硅空位。我们发现，硅空位具有良好的光谱稳定性和调谐特性，使我们能够探测其快速调制制度，观察理论预测的双光子相关性，并演示光谱工程。我们的研究结果表明，频率调制是一种强大的技术，用于产生新的光态，对单光子的光谱和时间特性具有前所未有的控制。
2020-07-28 physics.optics quant-ph
Phase noise of a microwave photonic channel: direct-current versus external electro-optic modulation
对比微波光子通道中外部电光调制与激光器直接调制的相位噪声，发现EOM受背景噪声限制相位闪烁更低，而直接调制噪声随偏置电流变化更高。
2023-11-19 physics.ins-det physics.optics
Signal-to-noise ratio analysis of single-pixel detection multiplexing under photon-noise. Cases of Hadamard and Cosine positive modulation
在典型的单像素检测多路复用中，未知物体被顺序地用强度图案照射：总信号被求和到单像素检测器中，然后被解复用以检索物体。由于测量噪声的存在，检索到的物体与地面实况的差别在于由信噪比（SNR）量化的某种误差。在噪声仅来自光子计数过程的情况下，尚不清楚单像素检测复用是否比简单地用聚焦强度点扫描对象（称为光栅扫描的模态）产生更好的SNR。本研究从理论上评估了与某些类型的单像素检测复用相关的SNR，并将其与光栅扫描进行了比较。特别是，我们表明，在光子噪声下，当正强度调制是基于阿达玛或余弦图案，单像素检测复用不系统地提高信噪比相比，光栅扫描。相反，其仅将对象像素上的SNR提高为比对象平均信号$\bar{x}$亮至少$k$倍，其中$k$是取决于调制方案的常数。
2022-04-13 physics.app-ph physics.data-an physics.optics
Optical Modulation Due to Energy Exchange Between Photonic and Exciton Modes in the Intermediate Coupling Regime
Department of Physics, Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生中心物理系）；Photonics Initiative, Advanced Science Research Center, City University of New York（纽约市立大学高级科学研究中心光子学计划）；School of Chemistry and Biochemistry, School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院化学与生物化学学院、材料科学与工程学},{）
本文提出利用中间耦合 regime 中的激子-光子耦合实现高效光调制，通过能量-动量分辨的泵浦-探测光谱展示光响应依赖于激子与光子模式的能量偏移，为近红外光信号调制提供新途径。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Universal Unitary Photonic Circuits by Interlacing Discrete Fractional Fourier Transform and Phase Modulation
提出一种将酉矩阵分解为交错离散分数傅里叶变换与对角相移的通用光子架构，仅用 $N+1$ 个相位层表示任意酉算子，并给出梯度优化与集成光路实现方案。
2023-07-14 physics.optics quant-ph
Large-scale photonic Ising machine by spatial light modulation
量子和经典物理学可以用于传统电子学难以处理的数学计算。最近，光学伊辛机已经被证明可以计算自旋哈密顿量的最小值，为机器学习的新超快硬件铺平了道路。然而，所提出的系统要么难以缩放，要么涉及有限数量的自旋。我们设计和实验证明了一个大规模的光学伊辛机的基础上一个简单的设置与空间光调制器。通过编码的自旋变量的二进制相位调制的字段，我们表明，光传播可以定制，以尽量减少伊辛哈密顿与自旋耦合设置由输入振幅调制和反馈方案。我们实现了具有数千个自旋的配置，这些自旋在低温铁磁相的基态中具有全对全和可调的成对相互作用。我们的研究结果打开了经典和量子光子伊辛机的路线，利用光的空间自由度并行处理大量的自旋与可编程耦合。
2019-05-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.optics
Stable emission and fast optical modulation of quantum emitters in boron nitride nanotubes
二维六方氮化硼（hBN）中的类原子缺陷是量子信息研究的重要平台。在这里，我们调查单光子发射的原子缺陷的氮化硼纳米管（BNNT）。我们证明了第一次光学调制的量子发射从BNNT与近红外激光。这种一维系统显示明亮的单光子发射以及在室温下的高稳定性，是一个很好的候选人的光学机械。BNNT单光子发射的快速光调制显示了系统的多个电子能级，在光信号处理中具有潜在的应用。
2018-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Experimental Investigation of a Recurrent Optical Spectrum Slicing Receiver for Intensity Modulation/Direct Detection systems using Programmable Photonics
本文实验验证了循环光谱切片（ROSS）加速器在高速IM/DD链路中通过可编程光子学实现色散补偿，减轻功率衰落，支持80公里64 Gb/s PAM-4传输。
2024-03-09 eess.SP physics.optics
All-optical modulation with single-photons using electron avalanche
本文利用硅中的电子雪崩过程，以单光子强度的控制光束实现全光调制，获得创纪录的高非线性折射率，为单光子级超快光学开关和新型片上量子器件开辟了道路。
2025-03-31 physics.app-ph physics.optics quant-ph
High-Effciency Cross-Phase Modulation in a Gas-Filled Waveguide
在量子信息应用中，强交叉克尔非线性一直是人们所追求的。最近的工作表明，它们在行波配置中本质上是不可靠的：腔配置避免了这一点，但需要了解非线性和损耗。在这里，我们提出了一个详细的系统研究交叉相位调制和吸收，在铷蒸汽限制在一个空芯光子晶体光纤。使用双光子跃迁，我们观察到高达$π$ rad的相位调制，信号功率为25 $μ$ W，对应于$0.8 \times 10^{-6}$ cm $^2$ /W或$1.3 \times 10^{-6}$ rad/光子的非线性克尔系数$n_2$。
2013-06-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Integrated photonics enables continuous-beam electron phase modulation
使用集成光子学在芯片上定制激光的能力已经允许广泛控制多种量子系统中的基本光-物质相互作用，包括原子，捕获离子，量子点和缺陷中心。自由电子，使高分辨率显微镜几十年来，越来越多地成为基于激光的量子操纵的主题。利用自由空间光激发和强激光脉冲，这导致了自由电子量子行走，阿秒电子脉冲和电磁场成像的观察。通过基于芯片的光子学增强与电子束的相互作用，有望在纳米级量子控制和传感方面获得独特的应用，但尚未进入电子显微镜领域。在这里，我们合并集成光子学与电子显微镜，演示相干相位调制的电子束使用氮化硅微谐振器驱动的连续波激光。高Q因子（~ $10^6$）腔增强和设计用于相位匹配的波导导致在前所未有的低的几微瓦光功率下的有效电子光散射。具体地说，我们完全耗尽初始电子状态在腔耦合功率为6 $μ$ W和创建>500光子边带只有38 mW的总线波导。此外，我们证明了$μ$ eV电子能量增益谱（EEGS）。光纤耦合光子结构提供谐振腔的同时光学和电子光谱，其特征在于单模电子-光相互作用，并对输入和输出通道进行完全控制。这种方法建立了一个通用的框架，探索自由电子量子光学，未来的发展在强耦合，局域量子探测，电子光子纠缠。我们的研究结果突出了集成光子学有效地接口自由电子和光的潜力。
2021-05-14 physics.optics quant-ph
Modulation and Switching Architecture Performances for Frequency Up-conversion of Complex-Modulated Data Signals based on a SOA-MZI Photonic Sampling Mixer
采用开关和调制结构，对半导体光放大器-马赫-曾德尔干涉仪（SOA-MZI）光子采样混频器作为上变频器的性能进行了理论和实验分析。一个主动锁模激光器，产生2 ps宽度的脉冲，重复率等于10 GHz，被用作采样源。由1GHz的正弦信号调制的光载波强度被上变频到9 GHz和39 GHz。使用这两种架构的频率转换到9 GHz时，约15 dB的高转换增益（CG）被证明，而使用开关和调制架构转换到39 GHz时，分别高达4 dB和9 dB。在这两种架构的上变频信号的小信号方程的制定和开发，允许量化的CG从封闭形式的表达式。数值计算的CG值与实验结果吻合得很好。验证的方程随后被用来解释两种架构之间的性能差异的CG。此外，QPSK和16-QAM复调制格式调制的信号在不同的波特率从750 MHz上变频到9.25 GHz和39.75 GHz和他们的误差矢量幅度进行评估和比较。满足前向纠错（FEC）限制的最大比特率是使用调制架构实现的。对于QPSK和16-QAM调制，其分别为1 Gbps和512 Mbps。
2022-12-15 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Optically-Induced Modulation and Programming of Diamond Photonic Cavities
Institute of Physics, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所）；Center of Quantum Science and Engineering, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院量子科学与工程中心）；Photonics Research Group, Department of Information Technology (INTEC), Ghent University - IMEC（根特大学信息技朮系光子研究组（与IMEC联合））；University of Stuttgart（斯图加特大学）
本研究展示利用532纳米绿光对含氮-空位中心的金刚石纳米束腔实现全光调制与准永久蓝移调谐，结合热光与电荷效应，最大调谐3.15纳米，为单片金刚石光子平台提供可逆与持久重构能力。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photon-noise: Is a single-pixel camera better than point scanning? A signal-to-noise ratio analysis for Hadamard and Cosine positive modulation
在单像素相机中，未知对象被强度图案顺序地照亮。总反射或透射强度在单像素检测器中求和，从该检测器计算重建对象。在测量受到光子噪声限制的情况下，单像素相机的性能是否优于或劣于简单地用聚焦强度点扫描物体是有疑问的-该模式被称为\textit{point raster scanning}并在许多激光扫描系统中使用。在这里，我们解决了这个一般性的问题，并报告说，积极的强度调制的基础上阿达玛或余弦图案不一定提高单像素相机的信噪比（SNR）相比，点光栅扫描，相比光栅扫描。相反，我们表明，SNR仅在对象像素上得到改善，至少比对象平均信号亮k倍，其中k是取决于调制方案的常数。这一基本属性的理论和数值证明。它也被实验证实在空间域-宽场荧光成像-和在光谱域-自发拉曼光谱测量。最后，我们提供了面向用户的指导方针，帮助决定何时以及如何在光子噪声下使用多路复用，而不是点光栅扫描。
2022-10-04 physics.app-ph physics.data-an physics.ins-det
Dynamically controlled double-well optical potential for colloidal particles
本文提出了一种简单的调制方案，利用声光调制动态产生时间平均光势来捕获胶体粒子。该方法提供了一个可调双阱势的实验控制相关参数的访问。我们成功地调整捕获距离在20-2000 nm的范围内的实验数据，并讨论重建时均光学势从被困粒子数据时所产生的情况。这是研究动态调制光势中的胶体粒子以探索介观系统和小尺度热机械的随机热力学的第一步。
2022-04-19 cond-mat.soft physics.app-ph physics.optics
Comparison of two photonic sampling mixer architectures based on SOA-MZI for all-optical frequency up-conversion
实验比较了基于半导体光放大器的马赫-曾德尔干涉仪（SOA-MZI）的全光光子采样混频器上变频器的开关和调制结构的转换增益和谐波失真性能。评估了从1 GHz到9 GHz的频率上转换过程。由于它们的工作原理不同，开关架构在标准和差分配置下的正转换增益分别高出约6 dB和8 dB，而调制架构的谐波失真最高可达8 dB，具体取决于1 GHz信号的调制指数。
2022-12-15 eess.SP physics.app-ph physics.optics
