Analysis to closed surface-wave photonic crystal waveguides based on coupled-resonator optical waveguide theory
针对表面波光子晶体波导依赖缺陷与带隙的问题，本文提出闭合SPC结构，并基于耦合谐振腔光波导理论优化本征频率与耦合系数，使透射效率由10%提升至60%。
2023-10-31 physics.optics
Invariance of waveguide grating mirrors to lateral displacement phase shifts
我们提出了一种方法来分析纳米结构，特别是波导光栅反射镜（WGM）的横向位移的耦合到一个反射的高斯光束的相位，使用时域有限差分模拟。这种相位噪声对于在高精度干涉测量中使用WGM是感兴趣的。我们表明，WGM不耦合到一个反射光束的相位的横向位移到10 ^{-7} rad的精度，WGM因此不受相同的严格的对齐要求，如以前提出的布局使用衍射光栅。
2013-04-30 physics.optics
Silicon Waveguides and Ring Resonators at 5.5 μm
我们展示了低损耗脊形波导和第一环形谐振器的中红外，波长范围从5.4到5.6 μm。使用电子束光刻在蓝宝石上硅材料系统上制造结构。波导损耗为4.0 +/- 0.7 dB/cm，Q值为3.0 k。
2010-08-17 physics.optics
Long-range coupling of silicon photonic waveguides using lateral leakage and adiabatic passage
提出了一种基于硅光子平台上薄浅脊波导绝热传输和侧向泄漏耦合的长程耦合新方法。该方法使得能够通过充当光学总线的硅板的模式在两个隔离波导之间传输光。由于绝热协议的性质，总线模式具有最小的人口和运输是高度鲁棒的。我们证明了这个概念，并使用严格的建模检查这种方法的鲁棒性。我们进一步证明了效用的方法，通过耦合两个波导之间的功率，同时绕过中间波导。这一概念可以形成硅集成光子芯片的新互连技术的基础。
2013-07-08 physics.optics
Monolithic whispering-gallery mode resonators with vertically coupled integrated bus waveguides
我们报告的实现和光学特性的CMOS兼容的硅基微谐振器/波导耦合系统，完全集成在硅芯片上。该器件在谐振器和掩埋条形波导之间采用垂直耦合方案。我们证明了它的高光学质量来自波导拓扑的精确平坦化。更重要的是，我们展示了一个晶圆级的大规模制造的独立平面谐振器悬浮在空气中，并耦合到集成总线波导。耦合距离的纳米控制允许谐振器的不同模式族的精确和选择性激发。这为实现用于光学机械和MEMS应用的稳定的全集成复合谐振器系统打开了大门，具有替代目前密集使用的复杂光纤锥形耦合方案的潜力。
2011-02-11 physics.optics
Oscillatory coupling between a monolithic whispering-gallery resonator and a buried bus waveguide
我们报告的理论和实验相结合的研究之间的光学耦合的微盘谐振器和波导铺设在不同的平面。虽然平面谐振器和波导之间的横向耦合的特征在于谐振波导传输因相消干涉而消失的独特距离，但垂直耦合几何形状在耦合幅度中表现出作为垂直间隙的函数的振荡行为。这种效应在实验上表现为波导传输和模式品质因数的振荡。基于耦合模理论和波导谐振腔耦合的双端口分束器模型的解析描述的开发，成功地比较实验数据和数值模拟。
2011-10-24 physics.optics
On the robustness of bound states in the continuum in waveguides with lateral leakage channels
束缚态在连续谱（BIC）是捕获或引导模式与辐射连续的频率。它们与高品质因数共振相关联，引起强的局部场增强和散射光谱的快速变化，并且已经发现了许多有价值的应用。光波导的导模也可以是BIC，如果存在支持在横向方向上传播的兼容波的横向结构，即，存在用于侧向泄漏的通道。如果结构受到轻微的扰动，BIC通常会被破坏（成为谐振或泄漏模式），但有些BIC相对于一大群扰动是鲁棒的。在本文中，我们表明（解析和数值），一个典型的BIC在光波导与左右镜像对称和一个单一的横向泄漏通道是强大的任何结构扰动，保持左右镜像对称。我们的研究提高了对BIC的理论理解，并可能有助于探索BIC在光波导中的应用。
2020-12-31 physics.optics
Phase asymmetry effect in longitudinal offset coupled resonator optical waveguides
我们表明，实施的纵向位移技术，以调整在microwave波导的耦合系数是受相位不对称效应。这个问题被证明是大大改变系统的响应在变迹滤波器，不能忽略在设计阶段。
2014-01-16 physics.optics
Waveguide-loaded silica fibers for coupling to high-index micro-resonators
锥形石英光纤通常用于快速探测微谐振器的光学特性。然而，当耦合到高折射率微谐振器时，它们的低折射率排除了相位匹配，从而降低了效率。在这里，我们证明了有效的光耦合从锥形光纤高折射率微谐振器加载的光纤与辅助绝热波导耦合器通过成角蚀刻制造。我们证明了大大增强耦合到硅多模微谐振器相比，通过裸光纤耦合。在高功率下观察到谐振腔光学双稳态的特征。该方案可以应用于任何尺寸和材料的谐振器，增加了光纤耦合的功能范围。
2015-11-10 physics.optics
Array of Fabry-Pérot waveguide resonators with tunable coupling
我们演示了耦合谐振腔光波导的元件在一个侧面耦合法布里-珀罗配置，并表明相邻波导之间的耦合率可以通过热光效应进行广泛的调谐。该器件是线性可扩展的，可以与其他集成器件相结合，作为光学延迟线或作为基于腔QED的量子模拟器中的关键元件的应用。
2013-04-25 physics.optics
Waveguide Bandpass Filters made of Thick Complementary Small Resonators
我们探讨互补开口环共振器（csrr's）与二匝与三匝互补螺旋（csr2与csr3）的潜在用途，以设计非常紧凑的波导滤波器。我们证明了它的通带响应的实验和计算的形式。此外，它表明，设计过程可以高度简化的一个新的波导模型，减少全波数值模拟。因此，可以设计具有等于金属片厚度的长度的波导滤波器，从而改进了小型化波导滤波器的设计。
2014-03-20 physics.optics
Hybrid vertical-cavity laser with lateral emission into a silicon waveguide
我们实验证明了一个光泵III-V/Si垂直腔激光器与横向发射到硅波导。这种片上混合激光器包括分布式布拉格反射器、III-V有源层和高对比度光栅反射器，其同时将光汇集到与激光器集成的波导中。该激光器具有长波长垂直腔面发射激光器的优点，如低阈值和高边模抑制比，同时允许与硅光子电路集成，并使用CMOS兼容工艺制造。它具有超过100 Gbit/s的超高速操作的潜力，并具有一种新颖的横模控制机制。
2014-11-10 physics.optics
Experimental Investigation of Stub Resonators Built in Plasmonic Slot Waveguides
在这项工作中，我们专注于短截线谐振器嵌入等离子体缝隙波导。该谐振器在光互连和传感器中具有潜在的应用。我们用电子束光刻和剥离技术制作了样品。我们使用基于散射矩阵的模型来量化从样品输出的光功率。我们测量的谐振腔的性质，通过耦合光的缝隙波导的光天线，利用交叉偏振的设置利用超连续谱源和高数值孔径物镜在电信波长范围内工作。我们的模型与实测数据吻合得很好。利用本文的方法可以对短截线谐振器进行进一步的研究。
2017-03-08 physics.optics
Inter-mode reactive coupling induced by waveguide-resonator interaction
我们报告的联合理论和实验研究的集成光子器件组成的单模波导垂直耦合到盘形微谐振器。从开放系统的一般理论出发，我们展示了相邻波导的存在如何在谐振器中诱导反应性模间耦合，类似于来自原子物理学的非对角兰姆位移。这种耦合的可观察后果表现为波导传输谱中的奇特Fano线形。全矢量三维有限元数值模拟验证了理论预测，并通过实验证实。
2014-07-18 physics.optics
Band splitting and Modal Dispersion induced by Symmetry braking in Coupled-Resonator Slow-Light Waveguide Structures
本文研究了由耦合微盘谐振腔组成的慢光波导结构中的色散关系。传播模式的对称性的群论分析揭示了一个有趣的现象：CW和CCW旋转模式的简并被删除，产生两个不同的传输带。这种效应引起基于色散的色散，这可能限制这种结构的可用带宽。详细研究了这种带分裂的性质及其对光通信CROW性能的影响。
2009-08-03 physics.optics
Photonic integration of lithium niobate micro-ring resonators onto silicon nitride waveguide chips by transfer-printing
本文首次通过转移印刷技术将铌酸锂微环谐振器集成到氮化硅波导芯片上，实现了异质光子集成，测得加载品质因数超过32000。
2022-09-08 physics.optics
Multiple critical coupling and sensing in a microresonator-waveguide system
研究了波导与高$Q$圆形微谐振器的侧耦合光传输特性。如果固有谐振器损耗等于波导的耦合损耗，则耦合是关键的。当这种情况发生时，波导的透射率随着频率扫过谐振器谐振而显示具有最大深度的谐振下降。我们发现，多个配置，参数化的谐振器和波导之间的最小距离，可以导致临界耦合。实际上，对于足够大的谐振器半径，波导和谐振器之间的功率流可以在单次通过内改变符号若干次。这导致振荡耦合参数作为分离距离的函数。因此，即使波导位于谐振器的赤道平面中，多个几何配置也可以导致临界耦合。利用耦合模理论和全波数值模拟解释了这些结果。在二次或更高阶临界耦合附近，透射率下降的深度对环境非常敏感。我们将讨论如何利用这种效应的传感目的。或者，通过主动控制次临界配置中的环境，波导/谐振器系统可以被驱动为光开关。
2017-09-30 physics.optics
Coupled-resonator-induced reflection in photonic-crystal waveguide structures
研究了光在耦合谐振腔光波导中与两个几乎相同的侧腔相互作用时的谐振传输。我们揭示和描述了一种新颖的耦合谐振腔诱导反射（CRIR）的效果，其特征在于一个非常高的和容易调谐的品质因数的反射线，腔和波导之间的站点间耦合的情况下。这种效应与耦合谐振腔诱导透明（CRIT）--一种电磁诱导透明的全光模拟--有着明显的不同，后者最近在基于微环谐振腔和光子晶体腔的结构中得到了理论研究和实验观察。CRIR和CRIT效应具有相同的物理起源，这可以归因于在表现出多于一个共振的系统中的Fano-费什巴赫共振。讨论了CRIR效应在慢光传输控制和低阈值全光开关中的应用。
2008-04-25 physics.optics
Planar Waveguide Circulating Gaussian Beam Resonators on a Silicon Photonic Chip
本研究提出一种硅基平板波导循环高斯光束谐振器设计，采用折叠腔结构与缝隙耦合方式，实现了高Q值与宽带工作，降低了侧壁粗糙度等带来的损耗和模式分裂影响。
2025-07-30 physics.optics
Coupled Mode Theory of Microtoroidal Resonators with a One-dimensional Waveguide
我们研究了光通过一个由任意数量的$N$的微环形谐振器耦合到一维（1D）波导系统的传输。计算了不同$N$值和互模耦合系数下系统的透射率$T$及其半高宽。我们发现，在小的互模耦合，最小传输消失与$N$指数，而半高宽是成正比的$\sqrt{N}$。在大互模耦合下，随着谐振器数目的增加，模分裂减小。我们的研究结果有助于更好地理解量子发射体和共振光子结构之间的新界面，用于量子信息处理。
2017-06-07 physics.optics
Towards optical frequency comb generation in continuous-wave pumped titanium indiffused lithium niobate waveguide resonators
利用连续泵浦的二阶非线性系统产生光学频率梳，在实验和理论上都取得了很大的进展。在这里，我们提出了第一个意见，对这样一个系统找到一个综合的解决方案，使用钛indiffused的锂钛酸盐波导谐振器。这些结果相比，最近开发的理论等效系统。该系统被认为表现出强烈的不稳定性，这需要进一步的调查，以充分确定稳定的光学频率梳产生的这个平台的适用性。
2018-10-01 physics.optics
Sign-Reversal Coupling in Coupled-Resonator Optical Waveguide
耦合谐振腔光波导（CROW）是通过紧定域谐振腔之间的近场耦合实现光波导的，在现代光子学中具有重要的作用。耦合因子是CROW理论中的一个关键参数，它决定了两个谐振腔之间的耦合强度和CROW的波导色散。然而，Yariv等人提出的原始CROW理论仅证明了多极谐振模式的耦合因子的一个值。在这里，通过成像的紧束缚布洛赫波的设计者表面等离子体共振器在微波制度组成的CROW，我们证明了耦合因子在CROW理论可以扭转其符号的多极共振模式。这决定了两个不同的波导色散曲线在相同的频率范围内，实验证实匹配布洛赫波矢量和频率的CROW。我们的研究补充和扩展了原有的CROW理论，并可能在功能光子系统中找到新的用途。
2016-05-30 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
Reactive-Coupling-Induced Normal Mode Splittings in Microdisk Resonators Coupled to Waveguides
本文研究了M. Li等人[Phys.Rev.Lett. { \bf 103}，223901（2009）]，这对于研究反应性耦合的影响非常有效。我们表明，正常模式分裂，这仅仅是由于电抗耦合，而不是由于色散耦合。我们建议馈送波导与泵浦场以及探测场和扫描输出探头的反应耦合诱导的正常模式分裂的证据。
2010-05-09 physics.optics
Compact On-Chip crystalline Resonator Integration with Etching Tapered Fiber Waveguide
回音壁模式晶体谐振器目前保持最好的品质因数（Q）记录，然而，尽管已经开发了各种耦合架构，但是紧凑的片上封装仍然是一个挑战。本文提出了一种在硅基片上制作小型化锥形光纤波导的化学腐蚀方法。实现了Marangoni效应以减小圆锥区域的表面粗糙度。实验结果表明，该晶体谐振器的光损耗为0.1dB/mm，Q值超过108。此外，在封装中植入TEC以主动定制温度，18 pm/K的温度响应与理论计算一致。
2022-12-14 physics.optics
Optomechanical coupling in photonic crystal supported nanomechanical waveguides
我们报告增强光机械耦合嵌入纳米机械梁谐振器内的光学跑道谐振器。机械谐振器的精确控制是通过将光束夹在两个低损耗的光子晶体波导耦合器之间来实现的。耦合器提供的低插入损耗和刚性机械支撑产生高机械和光学Q因子，以改善信号质量。
2009-06-02 physics.optics
Subwavelength grating metamaterial waveguides and ring resonators on a silicon nitride platform
我们首次提出并演示了在氮化硅平台上的亚波长光栅（SWG）超材料波导和环形谐振器。SWG波导的设计使得布洛赫模式与顶部包层材料的53%的大重叠被实现，展示了在倏逝场传感和光放大中的应用的优异潜力。的设备，其具有大于100纳米的临界尺寸，制造使用商业快速回转氮化硅原型铸造工艺，使用电子束光刻。所制造的器件的实验表征揭示了优异的环形谐振器内部品质因数（2.11x10^5）和C波段中的低传播损耗（~1.5 dB/cm），与硅基SWG环形谐振器相比，这两个参数都有显著改善。这些结果表明，SWG超材料结构的氮化硅基光子集成电路的良好前景。
2022-09-19 physics.optics
Waveguide Model for Thick Complementary Split Ring Resonators
本文提出了一种基于互补开口环谐振器（CSRR）的微波频率选择表面设计的简单分析模型。简单的表达式提供了最重要的几何参数的模型，产生一个准确的描述CSRR谐振频率和避免全波数值模拟。此外，考虑到这些结构的高品质因数Q，定性描述了它们的带通滤波特性。
2014-03-20 physics.optics
Universal coupler for bulk whispering gallery mode resonators based on silicon subwavelength grating waveguides
光学微谐振器在需要精细光谱滤波或谐振光再循环的光子电路中至关重要。关键性能指标随着所有应用中谐振品质因数（Q）的增加而提高。平面硅微谐振器的低品质因数（通常为Q~10^4-10^5）常常阻碍硅光子电路的性能。另一方面，体回音壁模式谐振器提供了具有有趣的光学特性和异常高的谐振品质因数Q> 10 ^7的广泛范围的材料。然而，体谐振器和平面Si光子波导之间的有效耦合被认为是具有挑战性的，如果不是不可能的话，由于尺寸和折射率的显著大的失配。在这里，我们展示了一种有效的方法来耦合体谐振器和硅波导的基础上亚波长超材料工程的硅。基于这种方法，我们实验证明了220 nm厚的Si波导与直径在0.3-3.5 mm范围内的二氧化硅、碳酸锂和氟化钙制成的体微谐振器之间的耦合，实现了75-99%的高耦合效率和10^6-10^7的优异Q值。这些结果为体谐振器和硅光子电路的异质集成开辟了一条新的途径，在传感，微波光子学和量子光子学等领域具有巨大的应用潜力。
2021-05-10 physics.optics
Efficient analysis and design of low-loss whispering-gallery-mode coupled resonator optical waveguide bends
由电磁耦合光学微腔（耦合谐振器光波导或CROW）组成的波导可用于光引导、减速和存储。在本文中，我们提出了一个二维分析的基础上，严格的穆勒边界积分方程方法的有限尺寸直和弯曲的CROW部分。我们研究了回音壁（WG）模式的耦合机制，并引导光绕弯曲的CROW组成的相同和尺寸失配的微盘谐振器。我们的精确分析揭示了WG模式耦合的差异在附近的弯曲的CROW组成的光学大和波长尺度的微腔。我们提出并讨论了设计低损耗CROW弯曲和减少弯曲损耗的可能方法。这些包括根据WG模式的方位角顺序选择特定的弯曲角度，以及调整位于CROW弯曲处的微盘的半径。
2007-06-15 physics.optics
Planar Scale Invariant Waveguides and Resonators with Uniform Air Confined Modes
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
基于硅基绝缘体平台的平面超材料波导与谐振器，通过亚波长光栅实现空气中的强光约束，具有高质量因子和良好的CMOS兼容性，适用于增强光-物质相互作用的应用。
2026-02-02 physics.optics
Broadband Resonator-Waveguide Coupling for Efficient Extraction of Octave Spanning Microcombs
在片上克尔非线性微谐振器中，已经成功地实现了跨越一个倍频程的频率梳。这些微梳依赖于工程色散和工程耦合两者，工程色散使得能够生成跨倍频程的频率分量，工程耦合使得能够有效地将所生成的光提取到接入波导中，同时保持接近临界耦合的泵浦。后者是具有挑战性的，因为接入波导和环形模式之间的空间重叠随频率衰减。这导致在整个倍频程上的强耦合变化，在短波长处的提取较差。在这里，我们研究如何波导缠绕在谐振器的一部分，在滑轮计划，可以提高提取的倍频程跨越微梳，特别是在短波长。我们使用耦合模式理论来预测的滑轮耦合器的性能，并表现出良好的协议与实验测量。使用一个最佳的滑轮耦合设计，我们证明了20 dB的改善提取在短波长相比，直波导耦合。
2019-09-20 physics.optics
Giant resonance and anomalous quality factor scaling in coupled resonator optical waveguides at the degenerate band edge
提出了一种提高耦合谐振腔光波导（CROW）在简并带边（DBE）附近工作时的品质因数的新方案。DBE是当四个布洛赫本征模聚结时发生的四模例外简并点（EPD），提供了场的巨大增强的共振条件。我们报告了一个前所未有的缩放律的品质因数的CROW时，在DBE操作，即使在存在的损失和结构扰动。值得注意的是，所提出的CROW的Q因子可以被设计为超过具有等于CROW长度的直径的单个环形谐振器的Q因子，因此具有整体强的面积减小。这封信中报道的研究结果对于将场振幅提高到巨水平和环形谐振器的Q因子是至关重要的，并且对于包括四波混频、Q开关、激光器和高灵敏度传感器在内的各种应用都非常有益。
2017-07-31 physics.optics
Guidelines for designing 2D and 3D plasmonic stub resonators
在这项工作中，我们比较了基于2D金属-电介质-金属和3D缝隙波导（SWG）几何结构的等离子体激元波导集成短截线谐振器的性能。我们表明，散射矩阵理论可以扩展到3D设备，并通过采用散射矩阵理论，我们提供了设计等离子体2D和3D单短截线和双短截线谐振器在设计波长的所需的光谱响应的指导方针。我们提供了2D和3D双短截线谐振器与短截线长度的传输图，并且我们在这些图上指定了导致传输谱中的最小值、最大值或等离子体诱导的透明形状的不同区域。来自波导终端的辐射损耗导致基于3D SWG的谐振器的劣化。我们说明了改进的波导终端，提高谐振器的性能。我们验证我们的结果与三维时域有限差分（FDTD）模拟。
2017-01-18 physics.optics
Thermo-Optic Multi-Stability and Relaxation in Silicon Microring Resonators with Lateral Diodes
我们证明了具有横向p-i-n结的硅光子微谐振器的电压可调谐热光双稳和三稳特性，并提出了一种表征集成光学谐振器的热光瞬态响应的技术。我们的热光瞬态响应测量方法适用于任何集成光子学平台，并使用标准设备。封装波导中的热光弛豫被发现是近似对数的时间，与二维热扩散的解析解一致。我们建立了一个热光微晶体的多稳定性和动力学模型，该模型在很宽的工作条件下与实验数据一致。我们的工作突出了半导体波导中主动自由载流子去除和热光加热之间的基本联系，这一结果与克尔孤子状态稳定性和片上频率梳产生特别相关。本文所研究的器件是在CMOS代工工艺中制造的，因此我们的模型对硅光子波导器件的设计是有用的。
2020-03-22 physics.optics
Coupled-resonator optical waveguides: Q-factor and disorder influence
耦合谐振腔光波导（CROW）由于具有显著的色散特性，可以显著降低光传播脉冲速度。已经提出了许多有趣的应用，以受益于这种慢光传播。不幸的是，不可避免的存在的混乱，缺陷，和有限的Q值可能会严重影响，否则有吸引力的性能的CROW。我们展示了如何有限的Q因子限制了最大可达到的群延迟时间;群指数由Q限制，但同样重要的是，可行的设备长度本身也受到有限Q产生的阻尼的限制。在这幅图中加入无序的额外影响，由于相消干涉现象，限制变得更加严重，最终以安德森局域化的形式出现。简单的分析考虑表明，在CROW中可达到的最大延迟时间是有限的，由一个单一的谐振腔的固有光子寿命。
2010-11-03 physics.optics
Ultracompact high-contrast magneto-optical disk resonator side-coupled to a plasmonic waveguide and switchable by an external magnetic field
在这里，我们提出并研究了一种新型的等离子体共振器的基础上的金属-绝缘体-金属波导和侧耦合磁光盘控制的外部磁场。通过改变磁场的方向，表面等离子体激元（SPP）的波数变化和透射率可以被调谐，并且通过改变外部磁场的方向，可以实现SPP模式的可逆开关。磁等离子体激元调制的共振增强超过200倍导致调制对比度超过十倍比（90- 1%调制），在数百GHz的光学带宽内保持适度的插入损耗。数值模拟证实了亚微米超小盘谐振器的高对比度磁等离子体激元调制的解析公式的预测。
2018-07-31 physics.optics
Generalized Theory of Optical Resonator and Waveguide Modes and their Linear and Kerr Nonlinear Coupling
从第一性原理出发，导出了介质光谐振腔模间线性耦合和克尔非线性耦合的一般理论。的治疗是不特定于一个特定的几何形状或选择的模式的基础，因此可以被用来作为一个基础，用于描述任何现象所造成的任何组合的线性耦合，散射和克尔非线性，如弯曲和表面粗糙度损失，几何背散射，自和交叉相位调制，四波混频，三次谐波产生和克尔频率梳产生。然后将该理论应用于一个几何对称波导，以计算倏逝波耦合强度的模式放置在附近的微谐振器，以及克尔的自和交叉相位调制项之间的模式的谐振器。然后，这是用来推导出一个无量纲方程描述的两个反向传播模式的环形谐振器和证明，交叉相位调制是完全一样的情况下，两个反向传播模式，否则相同的自相位调制的两倍强。
2021-10-07 physics.optics
Vertical optical ring resonators fully integrated with nanophotonic waveguides on silicon-on-insulator substrates
我们展示了在绝缘体上硅衬底上的硅纳米光子波导与垂直光学环形谐振器的完全集成，以实现朝向3D光子集成的重要一步。片上集成是通过将2D差分应变TiO 2纳米膜卷起到纳米光子微芯片上的3D微管腔中来实现的。集成配置允许平面内波导和垂直微管腔之间的平面外光学耦合作为紧凑且机械稳定的光学单元，这可以实现多个光子层的3D堆叠中的精细垂直光传输。在这种垂直传输方案中，基于亚波长厚壁微腔演示了通信波长光信号的谐振滤波。此外，制备了微管腔阵列，并且每个微管腔与多个波导集成，这开辟了通过单腔器件的并行和多路由以及高通量光流体感测方案的有趣前景。
2015-06-29 physics.optics
Efficient optical coupling to gallium arsenide nano-waveguides and resonators with etched conical fibers
本文提出利用刻蚀锥形光纤实现与砷化镓纳米光子结构的高效光耦合，该方法在低温振动等苛刻环境及多波段下均表现出高稳定性和耦合效率，为受限环境下的量子光学与传感实验提供了新方案。
2023-10-19 physics.optics
Aharonov-Bohm photonic cages in waveguide and coupled resonator lattices by synthetic magnetic fields
我们提出了一种在准一维波导或耦合谐振腔晶格中捕获光子的方法，该方法基于带电粒子的Aharonov-Bohm笼的光学模拟。光捕获是由合成磁场引起的阿哈罗诺夫-博姆型相消干涉引起的，合成磁场是通过波导/谐振器传播常数/谐振的周期性调制来实现的。
2014-09-27 physics.optics quant-ph
Optomechanical cooling and self-stabilization of a waveguide coupled to a whispering-gallery-mode resonator
机械自由度的激光冷却是光力学领域最重要的成就之一。在这里，我们报告，第一次尽我们所知，有效的被动光机械冷却的运动耦合到回音壁模式（WGM）谐振器的独立波导。波导是8 mm长的玻璃纤维纳米钉，其具有在Ω/2π = 2.5 kHz处的基本弯曲谐振和1.2 10**5的Q因子。当以接近WGM谐振频率的光频发射250 μW激光时，我们观察到纳米尖峰谐振从室温冷却到1.8K。同时冷却的第一高阶机械模式也被观察到。的nanospike的整体布朗运动的强烈抑制，观察到的平均平方位移减少11.6 dB，表明强烈的光学机械稳定的nanospike和腔模式之间的线性耦合。冷却主要是由光热效应和纳米钉和WGM谐振器之间的光学力的组合引起的。结果是直接相关的WGM谐振器的许多应用，包括原子物理学，光学力学和传感。
2020-09-01 physics.optics
Free space optics in two dimensions: optical elements for silicon photonics without lateral confinement
Quantum and Nanotechnology Research Centre, National research Council Canada（量子与纳米技术研究中心，加拿大国家研究委员会）
本研究提出了一种基于自由传播光束的硅光子元件设计，利用全内反射技术实现无横向约束的光学元件，有效减少损耗和热效应。
2025-12-23 physics.optics
Coupled Magnetic Resonator Optical Waveguides - mimicking spin waves in coupled metamaterials
光学谐振腔是控制光的性质和操纵光与物质相互作用的重要器件。使用不同的技术设计和制造各种光学谐振器。例如，在耦合谐振器光波导中，光能通过近场耦合传输到其他谐振器。近年来，基于LC谐振的磁光谐振器已经在几种金属微结构中实现。与电光谐振器相比，这种器件具有更强的局部谐振和更低的辐射损耗。本文全面介绍了耦合磁谐振器光波导的最新研究进展。介绍了由不同磁谐振器组成的各种波导，并采用拉格朗日形式描述了CMROW。此外，一些有趣的性质，如反常色散和慢光效应，CMROW的讨论和CMROW在非线性和量子光学中的应用。未来的新型纳米光子器件可以使用CMROW开发。
2013-04-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Q-enhanced racetrack micro-resonators
提出了一种用于跑道型微谐振器的$Q$增强策略。该设计是基于谐振器的几何形状的修改，以减轻在弯曲波导的存在下的辐射损耗的两个主要来源：在直波导和弯曲部分之间的接合处的不连续性，以及在弯曲波导扇区的连续损耗。同时，几何形状的修改不影响跑道谐振器在集成光路中耦合的多功能性，这是它们优于环形微谐振器的主要优点。该建议被应用到高$Q$赛道谐振器的氮化硅CMOS兼容平台的弯曲半径适合大规模的光子集成的设计。数值计算表明，在$100\%$改善$Q$因子在$\text{Si}_3\text{N}_4/\text{SiO}_2$谐振器。
2016-11-23 physics.optics
A fully integrated high-Q Whispering-Gallery Wedge Resonator
具有超高品质因数的微谐振器是基础研究和应用的基础。微球和微环形谐振器在光频率下支持非常高的Q值，而平面性约束阻止它们集成到功能光波电路中。传统的半导体工艺也可以用来实现超高Q值的平面楔形谐振器。尽管如此，它们与侧耦合电介质波导的完全集成仍然是一个问题。在这里，我们展示了完整的单片集成的楔形谐振器/波导垂直耦合系统的硅芯片。在这种方法中，腔和波导位于不同的平面中。这允许在波导保持完整的同时实现浅角楔，从而允许在这两者之间设计任意强度的耦合。由于其单片集成的精确尺寸控制和对后处理操作的鲁棒性，使该系统成为超高Q器件到平面光波芯片的工业规模集成的突出平台。
2012-05-30 physics.optics
Dual-microcomb generation in a synchronously-driven waveguide ring resonator
微梳--在相干驱动的非线性微谐振器中产生的光学频率梳--在过去的十年里引起了人们的极大关注。在单个谐振器装置中产生两个这样的梳的能力已经特别地实现了从光谱学到成像的许多应用。与此同时，新型的梳产生技术，如同步脉冲驱动已经发展到提高微梳产生的效率和灵活性。在这里，我们报告的第一个实验演示的双微梳产生通过同步脉冲泵浦一个单一的微谐振器。具体来说，我们使用两个电光产生的脉冲序列来自一个共同的连续波激光器，同时驱动两个正交的偏振模式的集成石英环形谐振器，观察相干耗散克尔腔孤子梳的产生在两个偏振轴上。由于谐振腔的双折射，两个孤子梳与不同的重复率相关联，从而实现了双微梳源。为了说明源的应用潜力，我们展示了概念验证光谱测量。
2021-09-12 physics.optics
Coupling ideality of integrated planar high-Q microresonators
具有集成平面光波导的芯片级微谐振器是线性、非线性和量子光学器件的有用构件。通过改进制造工艺来降低损耗已经导致若干集成微谐振器平台获得数百万的品质（Q）因子。然而，只有很少的研究已经调查了设计相关的损失，特别是关于谐振器耦合部分。在这里，我们调查设计相关的寄生损耗，所描述的耦合理想，通常采用的微谐振器的设计组成的微谐振器波导侧耦合到一个直总线波导。通过对多模高Q值氮化硅微谐振器器件的系统表征，我们表明这种设计可能会受到低耦合理想度的影响。通过进行全三维模拟，以数值研究的谐振器总线波导耦合，我们确定的耦合高阶总线波导模式的寄生损耗，导致低耦合理想的主要来源。使用适当设计的总线波导，寄生损耗被减轻，并且证明了接近统一的理想性和强的过耦合（即，外部耦合与内部谐振器损耗率的比率> 9）。此外，我们发现，不同的谐振器模式可以通过耦合器交换功率，因此构成了一种机制，诱导模式耦合，一种已知的扭曲谐振器色散特性的现象。我们的研究结果表明，集成平面微谐振器的性能显着改善的潜力，可通过优化耦合器的设计。
2016-08-23 physics.optics
Quantum light generation on a silicon chip using waveguides and resonators
集成光学器件可以用更紧凑和可控的光子对和预示的单光子源来代替基于块体晶体或光纤的组件，并产生电信波长的量子光。在这里，我们提出，由一系列光学谐振器组成的周期性波导可能优于传统的波导或单个谐振器，并从亚毫米长的室温硅器件产生每秒超过1千兆对，仅用约10毫瓦的光功率泵浦。此外，这种器件的光谱特性为波分复用芯片级量子光源提供了新的机会。
2012-10-04 physics.optics quant-ph
Theory of Coupled Resonator Optical Waveguides (CROW) Exhibiting High Order Exceptional Points of Degeneracy
提出了一种新的方法和理论框架，用于在基于周期耦合谐振腔光波导（CROW）的光子结构中产生高阶例外简并点（EPD）。这种EPD涉及在CROW中Floquet-Bloch本征波的合并，而不存在增益和损耗，这与基于增益和损耗平衡开发例外点的奇偶时间（PT）对称性的要求相反。EPD在这里通过将谐振器链耦合到相邻的均匀光波导而在传统的耦合谐振器链中引入对称性破坏而产生，这导致在传统的CROW中无法实现的独特模态特性。这些显著的特性包括高的品质因数（Q因子）和强的场增强，即使在腔的两端没有任何反射镜。我们首次展示了CROW表现出各种阶的EPD的能力，包括简并带边缘（DBE）和固定拐点（SIP）。有限长度的CROW在DBE附近工作时，表现出增强的品质因数，并且Q因子随着CROW的长度表现出异常的缩放。我们开发的EPD在这种非常规的CROW使用耦合波方程的理论，我们推导出色散关系的解析表达式。所提出的非常规CROW概念具有各种潜在的应用，包括Q开关、非线性器件、激光器和极其敏感的传感器。
2017-08-23 physics.optics
Ultra-high-Q racetrack microring based on silicon-nitride
超高Q谐振器在光学和微波光子学中具有重要意义。到目前为止，在保持谐振器的紧凑尺寸的同时提高Q因子仍然是非常具有挑战性的。在此，我们提出并展示了超高Q值氮化硅（Si 3 N4）跑道谐振器与均匀多模Si 3 N4光子波导。它由两个多模直波导连接的两个多模波导弯曲（MWB）。特别地，MWB基于修改的欧拉曲线，并且多模直波导定向耦合器用于基模耦合并且避免在跑道中激发高阶模。通过这种方式，基模被激发并在超低损耗的多模跑道谐振器中传播。同时，它有助于实现紧凑的180°弯曲，以减少芯片占用空间。本文通过将波导宽度加宽到3μm，采用标准的制作工艺，显著降低了基模的传输损耗。结果表明，TE模的本征Q值为4.57 × 10 ~（-7）的超高Q谐振腔，其波导传输损耗仅为1.80 dB/m。据我们所知，这是迄今为止报道的环长仅为2.226 mm的环形谐振器的最高Q值。所设计的超高Q值氮化硅谐振腔可用于大带宽的微波光子滤波器和光电振荡器。
2022-10-11 physics.optics
Shallow Au Implantation Into Silicon-On-Insulator Slot Ring Resonator Waveguide Devices
研究了Au离子注入及热退火对微环谐振器光学特性的影响，发现500-600 °C退火会严重降低Q因子和消光比，但在650 °C时可恢复。
2025-09-17 physics.optics
Waveguide Resonator with Integrated Phase Modulator for Second Harmonic Generation
我们报道了一种钛内扩散的锂酸盐波导谐振腔器件的二次谐波产生，该器件的腔长使用片上相位调制器锁定到基波泵浦激光器。该装置保持锁定超过5分钟，产生超过80%的初始二次谐波功率。该系统的稳定性被认为受到DC漂移的限制，DC漂移是包括沉积电极的许多锂酸盐系统中的已知效应。所提出的设备探讨了波导谐振器在这个平台中用于更大的集成网络的适用性。
2020-10-15 physics.app-ph physics.optics
Generalized Temporal Coupled Mode Theory (g-TCMT) applied to Coupled Resonator Optical Waveguides with Exchange Symmetry (CROWe)
The University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究人员将g-TCMT模型扩展到n阶串联耦合MRR系统，验证其在n≤4时的有效性，探究n≥5时的局限性，并将其应用于非厄米光子学的PT对称结构。
2026-08-04 physics.optics
