Solitons in a ${\cal PT}$- symmetric $χ^{(2)}$ coupler
研究了$χ^{(2)}$耦合器中孤子的存在性和稳定性。基波和二次谐波都在一个耦合器芯中经历增益，并在另一个中被吸收。增益和损耗被平衡，从而产生奇偶时间（${\cal PT}$）对称配置。我们提出了两种类型的家庭${\cal PT}$对称孤子，具有相同和不同的档案的基本和第二谐波。结果表明，增益和损耗可以稳定孤子。稳定孤子的相互作用。在级联限制下，模型简化为具有有效克尔型非线性和平衡非线性增益和损耗的${\cal PT}$对称耦合器。
2017-10-04 nlin.PS physics.optics
Chaos and $\mathcal{PT}$-symmetry breaking transitions in a driven, nonlinear dimer with balanced gain and loss
一个简单的系统，如两个状态（二聚体）模型的动力学，显着改变的相互作用和外部驱动的存在下，和由此产生的单一的动力学显示规则和混沌区域。我们调查的非幺正动力学的存在下，平衡的增益和损失的两个状态，即一个$\mathcal{PT}$对称二聚体。我们发现在低和高驱动频率下，$\mathcal{PT}$对称二聚体运动仍然是规则的，系统处于$\mathcal{PT}$对称状态.另一方面，对于中间驱动频率，系统表现出混沌运动，通常处于$\mathcal{PT}$对称性破缺状态。我们的结果阐明了实验上可获得的玩具模型中的$\mathcal{PT}$对称性破缺跃迁和规则-混沌跃迁之间的相互作用。
2018-07-02 cond-mat.quant-gas nlin.CD physics.optics
Constructing Solvable Models of Vector Non-linear Schrodinger Equation with Balanced Loss and Gain via Non-unitary transformation
本文研究了具有平衡增益损耗（BLG）、线性耦合（LC）和一般形式的立方非线性项的矢量非线性薛定谔方程（NLSE）。我们使用一个非幺正变换表明，该系统可以精确地映射到相同的方程没有BLG和LC，并与修改的时间调制的非线性相互作用。非线性项保持不变，而BLG和LC被完全删除，为一个特殊的情况下的伪酉变换。该映射是通用的，可以用来构造完全可解的自治以及非自治向量NLSE与BLG。我们提出了一个精确可解的具有幂振荡的BLG的二分量向量NLSE。最后给出了一个具有BLG和任意偶数个分量的矢量NLSE的例子。
2021-04-08 hep-th math-ph math.MP
A Radiation-Balanced Silica Fiber Amplifier
我们报告我们认为是第一个辐射平衡光纤放大器-一个设备，提供光增益，同时没有经历温度上升。增益介质是具有高度掺杂Yb 3+（2.52wt.%）的21 μ m直径芯的石英光纤。并且共掺杂有2.00重量% Al降低浓度猝灭。用1040 nm光对放大器进行芯泵浦，以在1064 nm处的芯中产生反斯托克斯荧光（ASF）冷却和增益。使用具有mK分辨率的定制慢光FBG传感器，在沿放大器光纤的多个位置处进行温度测量。用2.62 W泵浦的4.35 m光纤产生17 dB的增益，而平均光纤温度保持略低于室温。这一进步是朝着创建许多应用所需的超稳定激光器迈出的基本一步，特别是低噪声传感和高精度计量。
2021-03-03 physics.app-ph physics.optics
Controllable chaotic dynamics in a nonlinear fiber ring resonators with balanced gain and loss
我们展示了控制单光纤环（SFR）谐振器系统的动力学行为的可能性，其中光纤是放大（增益）通道，环是衰减（损耗）非线性介质。我们的模型是基于最近提出的宇称时间对称合成耦合器结构的简单改变[A。Regensburger等人，Nature 488，167（2012）]。该系统已被建模使用的传递矩阵形式主义。我们发现，这将导致在一个动态可控的算法在系统中固有的混沌动力学。我们还显示了倍周期点的输入振幅的依赖关系，强调在动力学方面。此外，由于输入光的恒定流入，谐振器本质上起到阻尼谐振器的作用的事实已经用谐振器内部的非零强度来阐明。
2016-09-05 nlin.CD physics.optics quant-ph
Stimulated Emission from 2D CdSe/CdS Nanoplatelets Integrated in a Liquid-Core Fiber
Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）；Institute of Applied Optics and Biophysics（应用光学与生物物理研究所）；Otto Schott Institute of Material Research（奥托·肖特材料研究所）；University Tübingen（蒂宾根大学）
针对胶体纳米晶体集成到激光光子系统需高浓度的难题，本研究将核/冠CdSe/CdS二维纳米片集成到液芯光纤中，以低两个数量级的浓度实现了低阈值受激发射，验证了该平台用于胶体纳米晶体激光器的潜力。
2025-11-18 physics.optics
Antisymmetric PT-photonic structures with balanced positive and negative index materials
我们提出了一类新的合成光学材料，其中的折射率满足$n(-\bx)=-n^*(\bx)$。我们称这样的系统反对称奇偶时间（APT）结构。与需要平衡增益和损耗的PT对称系统（即$n(-\bx)=n^*(\bx)$）不同，APT系统由平衡的正折射率材料和负折射率材料组成。尽管表面上PT对称的光学势$V(\bx)\equiv n(\bx)^2ω^2/c^2$，APT系统是不恒定的组合PT操作下，由于波函数的空间导数的不连续性。我们发现，APT系统可以显示有趣的属性，如自发相变的散射矩阵，双向不可见性，和连续的激光光谱。
2012-12-21 physics.optics
Photonic Topological Insulating Phase Induced Solely by Gain and Loss
我们揭示了在非厄米光晶格中仅由增益和损耗控制引起的一维拓扑绝缘相。该系统包括四个均匀耦合腔的单元，其中连续的两个腔具有损耗，其他腔经历增益，并且它们在两个幅度下平衡。增益和损耗部分被有效地二聚化，并且有限系统中的体带隙、拓扑转变、中间带隙拓扑边缘和界面态都可以通过受控泵浦实现。我们还澄清了无间隙条件下的非埃尔米特拓扑数和边状态。
2018-07-04 physics.optics
Stabilization of solitons in PT models with supersymmetry by periodic management
本文介绍了一种基于双芯非线性波导的系统，在双芯非线性波导中，平衡增益和平衡损耗分别起作用。当增益和损耗等于芯间耦合时，系统具有“超对称性”。这个系统承认各种精确的解决方案（我们专注于孤子），这是一个特定的亚指数不稳定性。我们表明，应用程序的“管理”，在周期性的同步开关的增益，损耗和相互耦合的符号的形式，有效地稳定孤子，而不破坏超对称性。该管理将孤子转化为吸引子，并确定了吸引域。初始振幅的不对称性和各分量之间的相位失配使孤子转变为准稳定呼吸子。
2011-10-11 nlin.PS physics.optics
Unconventional modes in lasers with spatially varying gain and loss
我们讨论了一类由空间非均匀增益分布产生的激光模式。这些激光模式是“额外模式”，除了传统的激光模式之外，并且与传统的激光模式非常不同，传统的激光模式由无源腔谐振引起。这些新的模式在整个增益区不具有高强度，而是在增益边界和整个无增益区局部化。它们是表面模式，起源于无增益区的传输谐振。使用S-矩阵描述，我们连接这些表面模式的PT对称（平衡增益损耗）腔的激光模式。
2011-06-15 physics.optics
Tailoring Metallodielectric Structures for Super Resolution and Superguiding Applications in the Visible and Near IR Ranges
我们讨论了在真实的，透明的，金属-电介质光子带隙结构的负折射和超分辨率的背景下，在可见光和近红外范围内的传播效应。在共振隧穿制度中，我们发现，对于横向磁入射偏振，场局部化效应有助于波导现象，使得它有可能为光保持限制在一小部分的波长内，没有任何横向边界，由于抑制衍射。这种效应与每个金属层内的坡印廷矢量的负折射有关，由相邻电介质层内的法向折射平衡：场局部化和材料色散的程度共同决定了驻留在任何给定层内的总动量，从而决定了能量流的方向。我们发现，瞬态波矢量的运输介导的准静态，低群速度表面波的激发负责相对较大的损失。作为代表性的例子，我们考虑透明的金属电介质叠层，如Ag/TiO 2和Ag/GaP，并详细展示了如何获得最佳的条件，在整个可见光和近红外范围内的超引导和超分辨率应用的传播和倏逝模式的高透射率。最后，研究了增益对超分辨率的影响。我们发现，增益的引入可以补偿表面等离子体激元激发引起的损耗，改善透镜的分辨特性，实现增益可调的超分辨。
2008-01-04 physics.optics
Floquet control of the gain and loss in a PT-symmetric optical coupler
控制PT对称系统中的平衡增益和损耗是一项相当具有挑战性的任务。利用Floquet理论，我们探讨了周期调制在控制PT对称光耦合器增益和损耗中的建设性作用。研究发现，通过施加周期性调制，可以控制系统的增益和损耗。此外，这样一个原始的非厄米特系统甚至可以调制成一个有效的厄米特系统由高频Floquet方法。因此，与其他PT对称控制方案相比，我们的协议可以调制的完整的PT对称范围，以更广泛的参数区域。我们的研究结果提供了一个有前途的方法来控制一个现实的系统的增益和损失。
2016-12-14 physics.optics
Recovering lossless propagation of polaritons with synthesized complex frequency excitation
本文提出利用多实频率测量合成具有虚拟增益的复频率激发，补偿本征吸收损耗，从而恢复声子极化激元的无损传播，为光子电路和超分辨显微等应用提供新方案。
2023-09-18 physics.optics
Majorana Edge Modes with Gain and Loss
我们考虑Kitaev模型的非Hermitian推广，并研究稳定的Majorana零能量模式的存在性。我们表明，它们存在于零化学势的限制，即使平衡的增益和损失是随机分布沿晶格。我们表明，马约拉纳零模式也出现，如果化学势是不同的零提供的，而不是完整的哈密顿量，但非厄米部分的哈密顿量是PT对称的。
2016-06-06 cond-mat.str-el physics.optics quant-ph
Effects of non-uniform distributions of gain and loss in photonic crystals
我们提出了一个包含增益和损耗的光子晶体的$\mathbf{k} \cdot \mathbf{p}$理论，其中增益和损耗被添加到底层厄米特系统的分离的原始单元，从而创建一个超级单元光子晶体。我们表明，该系统的超原胞带可以合并从折叠的带的基础厄米系统的超原胞布里渊区形成的简并轮廓向外，但其他偶然的简并在能带结构的基础厄米系统不产生带合并行为。最后，我们表明，模态耦合矩阵在相位平衡的增益和损耗是无迹可寻的，因此本征值的虚部只能移动相对于彼此的增益和损耗的强度是不同的，没有任何集体运动。
2016-09-28 physics.optics
Spontaneously Broken Particle-Hole Symmetry in Photonic Graphene with Gain and Loss
我们考虑具有平衡增益和损耗的粒子-空穴对称光子石墨烯。我们发现，边缘状态的纯虚本征值出现沿锯齿形边缘。我们提出了一个想法，这些边缘状态的保护自发破缺的粒子-空穴对称性。我们讨论的边缘状态是拓扑的意义上说，例外环是强大的对称性保护混乱。如果无序太强而不能恢复自发破缺的粒子-空穴对称性，那么这种对边缘态的保护就失去了。
2018-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Observing Parity Time Symmetry Breaking in a Josephson Parametric Amplifier
本研究利用三波混频模式的简并 Josephson 参量放大器构建平衡增益–损耗双模系统，并通过时域响应观测到 PT 对称性破缺导致的本征值由实转虚。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.optics
Exceptional points of degeneracy and $\cal{PT}$-symmetry in photonic coupled chains of scatterers
证明了偶极散射体非厄米耦合链中周期本征态简并例外点的存在性。由这些结构支持的导模可以在它们的色散图中表现出EPD，其中两个或更多个布洛赫本征态在它们的本征向量和本征值中合并。我们展示了一个二阶模态EPD与宇称时间（$\cal{PT}$）对称条件，在该条件下，双链中的每个粒子对表现出平衡的增益和损失。此外，我们还证明了四阶EPD发生在带边。这种简并条件以前被称为无损耗各向异性光子晶体中的简并带边。在这里，我们严格地表明它的增益和损失平衡的离散制导系统的发生。我们确定了一个更一般的制度的增益和损失的平衡表明，$\cal{PT}$对称性是没有必要实现EPD。此外，我们还研究了几何对称性或平衡条件被破坏时EPD的失谐程度。这些发现为优越的光定位和传输开辟了前所未有的途径，可应用于传感器，滤波器，低阈值开关和激光中的高Q谐振器。
2016-10-03 physics.optics
Two-colour balanced optical cross-correlator using fibre-coupled PPLN waveguides
本研究提出基于PPLN波导和频生成的全光纤耦合双色平衡光学互相关器，其非线性系数远高于BBO晶体，测得灵敏度达5.11 mV/fs，为现有体光学器件的五倍，优化后潜力更大。
2025-06-02 physics.acc-ph physics.ins-det physics.optics
PT-restoration via increased loss-gain in PT-symmetric Aubry-Andre model
在具有“平衡损耗和增益”的系统中，通过增加非厄米性或损耗-增益强度来破坏PT对称性。我们表明，有限晶格振荡，PT对称的潜力表现出一类新的PT对称性破缺和恢复。我们得到的PT相图作为潜在的周期性的函数，这也控制了位置复杂的本征值的晶格谱。我们发现，与附近的周期性的PT-电位的总和导致PT对称性恢复，系统从PT-破缺状态到PT对称状态的平均损失-增益强度的增加。我们讨论了这种新的过渡的光在耦合波导阵列中的传播的影响。
2014-02-11 physics.optics quant-ph
Nonlinear suppression of time-reversals in PT-symmetric optical couplers
我们揭示了一个通用的时间反转和非线性波动力学系统的奇偶时间（PT）对称性的影响之间的联系，考虑一个对称的光耦合器，平衡的增益和损耗，这些影响可以很容易地观察到实验。我们表明，对于低于阈值水平的强度，波导之间的振幅振荡，和增益和损耗的影响，正是由于{周期性的时间反转}每个周期后补偿。对于高于阈值水平的强度，非线性抑制周期性的时间反转，导致对称性破缺和尖锐的光束切换到具有增益的波导。线性PT对称性的另一个重要结果是，当具有损耗和增益的波导处的输入强度交换时，阈值强度保持相同。
2010-09-28 physics.optics
Cavity controlled spectral singularity
本文从理论上研究了PT对称的环形腔饱和平衡增益损耗系统。饱和增益和饱和损耗分别用两能级介质模拟，有或没有粒子数反转。我们发现，光谱奇异性的细节可以完全控制的腔和原子失谐参数。该理论是基于光学双稳态的标准理论中的平均场近似。此外，在线性制度，我们证明了正则化的奇异性失谐系统，而较大的输入功率水平被证明是足够的，以限制无限的增长，在没有失谐
2014-05-27 physics.optics
PT-Symmetric Phonon Laser
利用耦合微腔的最新发展，我们引入了具有平衡增益和损耗的PT对称声子激光器的概念。这是通过将增益引入到微腔中的一个来实现的，使得它平衡另一个的无源损耗。在增益-损耗平衡附近，腔内光子强度与输入功率之间呈现出很强的非线性关系。然后，这导致光学压力和机械增益的巨大增强，从而导致高效的声子激光作用。这些结果为通过PT对称概念操纵光机系统提供了一种有前途的方法。潜在的应用范围从增强机械冷却到设计声子-激光放大器。
2014-08-01 physics.optics quant-ph
Phase sensitivity of gain-unbalanced nonlinear interferometers
非种子非线性干涉仪的相位不确定性，其中一个非线性晶体的输出被传输到分析它的第二个晶体的输入，通常被认为是低于散粒噪声水平，但高度依赖于检测和内部损耗。使第一（源）和第二（分析器）晶体的增益不平衡导致容忍检测损失的配置。然而，就灵敏度而言，选择更强的分析仪而不是更强的源没有优势，因此与散粒噪声水平的比较并不简单。内部损耗打破了这种对称性，并表明源或分析器是否占主导地位至关重要。基于这些结果，声称灵敏度的海森堡标度比平衡设置更微妙。
2017-11-29 physics.optics quant-ph
Wave scattering by PT-symmetric epsilon-near-zero periodic structures
研究了PT对称的ε-近零（ENZ）周期性损耗增益平衡层堆的光学特性。确定了周期性对单向隧穿现象和对称性破缺的影响。所进行的分析提供了洞察力的主要特征的二次谐波（SH）生成的ENZ PT对称周期性结构。
2015-05-11 physics.optics
Theory of Exceptional Points of Degeneracy in Uniform Coupled-Waveguides and Balance of Gain and Loss
提出了耦合模波导结构中简并例外点（EPD）的传输线理论，一个理论，说明了耦合电磁模式的特性，在一个特殊的色散简并条件下，尚未探索的竞争中的增益和损耗。我们演示了具有平衡和对称增益和损耗的耦合均匀波导中宇称时间（$\cal{PT}$）对称性的概念，以及该条件如何与二阶EPD相关联。我们表明，通过引入增益到自然有损结构提供的条件，从而异常点的非厄米简并可以表现出来，如在$\cal{PT}$对称结构。此外，我们还表明，$\cal{PT}$ -对称性，尽管是经常建议的方法获得非厄米简并在光学频率，是不是一个必要的条件，事实上，我们表明，EPD可以得到破坏拓扑对称性的均匀TL。在这种特殊的简并条件附近操作导致各种微波和光学谐振器以及诸如分布式振荡器（包括激光器、放大器、辐射阵列、脉冲压缩器和Qswitching传感器）的设备的潜在性能增强。
2016-10-03 physics.optics
Multimode parity-time and loss-compensation symmetries in coupled waveguides with loss and gain
通过插入增益的损耗补偿在光子学、纳米等离子体激元学和超材料科学的不同分支中具有根本重要性。这种效应在具有平衡的损耗和增益分布的奇偶时间对称（PT对称）结构中得到了令人印象深刻的实现。在这项工作中，我们将这种现象推广到非对称系统，在不同半径的耦合多模损耗增益介质波导中演示损耗补偿。我们发现，类似于相同半径的PT对称耦合单模波导，非对称系统支持这里称为损耗补偿（LC）阈值的特殊点，其中的频谱经历了从复杂的过渡到真正的价值观。此外，LC对称阈值可以获得不同的模式中激发的波导提供了一个额外的自由度来控制系统的响应。特别地，通过改变非对称耦合波导的损耗和增益，我们观察到对TM和TE模以及混合HE和EH模的损耗补偿。
2021-04-23 physics.app-ph physics.optics
