Spatio-temporal extreme events in a laser with a saturable absorber
本文研究了带有可饱和吸收体的大面积半导体激光器发射场的横向$(x,y)$截面上发生的极端事件。我们执行统计分析的时空事件被识别为3D空间$(x,y,t)$中的场强的最大值。我们确定极端事件更容易发生的参数空间中的区域，我们研究这些极端事件与已知存在于同一系统中的腔孤子的连接，固定和自脉冲。
2016-10-20 physics.optics
Ultrafast two-dimensional field spectroscopy of terahertz intersubband saturable absorbers
半导体多量子阱（MQW）结构中的子带间跃迁（ISB）是发展太赫兹（THz）可饱和吸收体的一个很有前途的候选材料。在这里，我们利用振幅和相位分辨的二维（2D）太赫兹光谱的子周期时间尺度上直接观察的饱和动力学和相干控制的ISB过渡的金属-绝缘体多量子阱结构。记录了非相干泵浦-探测信号和相干四波混频信号随单周期太赫兹脉冲峰值电场变化的清晰特征。所有非线性信号在11 kV/cm的THz电场振幅下达到显著的最大值，并且在更高的电场下降低。我们证明，这种行为是太赫兹驱动的载波拉比跳频的指纹。麦克斯韦-布洛赫方程的数值解再现我们的实验结果定量和跟踪布洛赫矢量的轨迹。这种微观模型使我们能够设计定制的MQW结构，优化的动态性能的饱和吸收体，可用于未来的紧凑型基于晶闸管的单周期太赫兹源。
2019-05-01 physics.optics
All-fiber mode-locked ytterbium-doped fiber laser with a saturable absorber based on nonlinear Kerr beam cleanup effect
基于非线性克尔光束净化效应，提出了一种新型的可饱和吸收体锁模掺镱光纤激光器。可饱和吸收体由2米渐变折射率多模光纤和单模光纤段作为膜片形成。在全正常色散光纤结构下，激光器产生了脉冲宽度为26.38 ps，脉冲能量大于0.25 nJ的耗散孤子脉冲，输出脉冲可被压缩到615.7 fs。此外，该激光器的自启动锁模操作表现出高稳定性，在RF频谱中测得的信噪比为73.4 dB。
2020-10-30 physics.optics
Bifurcation analysis of the Yamada model for a pulsing semiconductor laser with saturable absorber and delayed optical feedback
半导体激光器表现出丰富的动力学，从恒定光束的发射到周期性振荡和激发性。自脉冲机制，即激光周期性地释放短脉冲光，对于从材料科学到电信的许多应用都特别有趣。自脉冲机制需要非常有规律地产生脉冲，因此，它们也已知对扰动（诸如噪声或光注入）特别敏感。研究了延迟光反馈对可饱和吸收体自脉冲半导体激光器动力学特性的影响。更确切地说，我们认为山田模型延迟-三个延迟微分方程（DDE）的两个慢变量和一个快变量的系统-已被证明是准确地再现自脉冲的功能，在SLSA实验观察。这个模型也是更广泛的兴趣，因为它是相当密切相关的其他自脉冲系统，如可兴奋尖峰神经元的数学模型。本文对具有时滞的Yamada模型进行了数值分岔分析，其中我们同时考虑了反馈时滞、反馈强度和泵浦强度作为分岔参数。我们发现，当反馈延迟从零开始增加时，系统动力学的复杂性迅速增加。特别是，有新的反馈诱导动力学：稳定的准周期振荡环，以及一个很大程度的多稳定性，多达五个脉冲状稳定的周期性解决方案，具有不同的振幅和重复率。在增益和强度上的扰动平面中的吸引子映射揭示了不同吸引盆地的康托集状混合结构。这表明，在实践中，多稳态激光器对小扰动极其敏感。
2016-12-15 nlin.CD physics.optics
Hybrid integration of two-dimensional dichalcogenides for low power saturable absorption in photonic integrated circuits
本研究在CMOS兼容SOI微环谐振器中集成单层1T'-MoTe2，实现了低至2微瓦饱和功率的可饱和吸收，为光子集成电路中的超紧凑低功耗吸收器提供概念验证。
2025-09-11 physics.optics
A photonic crystal-based broadband graphene saturable absorber
观察到由聚合物和石墨烯复合材料制成的一维光子晶体（PC）的非线性光学响应增强。通过旋涂制备石墨烯PC。在透射率方面，在两个波长处都表现出明显的带隙。在515 nm和1030 nm处的飞秒Z扫描测量揭示了当与本体石墨烯-聚合物分散体相比时，嵌入PC中的石墨烯纳米片的有效非线性吸收系数Beff（和三阶介电极化率ImX（3）的虚部）的明显增强。在宽范围的激光强度的效果进行了研究。将石墨烯引入到一维光子晶体中可以显著降低可饱和吸收阈值和饱和强度，为先进的全光激光锁模器件提供了理想的解决方案。
2018-12-19 physics.optics
Effect of saturable nonlinearity on cw stability in passively mode-locked lasers with fast saturable absorbers
研究了一种具有可饱和吸收体的被动锁模激光器模型的自启动动力学，其中光放大器具有可饱和非线性。基本假设是当连续波区变得不稳定时，激光器将工作在锁模区。在调制不稳定性分析的框架内，构造了激光自启动判据的全局映射。根据这一映射，饱和非线性增强了激光自启动所需的输入光强。推导出了该阈值输入场的零调制频率区的解析表达式，该表达式在正常色散区和反常色散区都是有效的，并给出了自启动的证据。
2017-06-27 nlin.PS physics.optics
Spatiotemporal mode-locking in lasers with large modal dispersion
单横模锁模激光器中的耗散非线性波动力学已经得到了广泛的研究，而激光器中的三维非线性动力学的研究还很少。最近，时空锁模（STML）被提出用于具有小模式（即，横模）色散，这被认为是在这些腔中实现STML的关键，因为小的色散可以容易地平衡。在这里，我们表明，STML也可以实现在多模激光器具有更大的模式色散，其中我们发现，腔内可饱和吸收体起着重要的作用，抵消大的模式色散。此外，我们观察到一个新的STML现象的被动非线性自动选择的单模锁模，造成的时空饱和吸收和空间增益竞争之间的相互作用。我们的工作显着拓宽了有用的STML激光器的设计可能性，从而使它们更易于应用，并扩展了可在这些激光器中实现的新型耗散时空非线性动力学的可探索参数空间。
2021-04-08 physics.optics
WS2 as a saturable absorber for ultrafast photonic applications of mode-locked and Q-switched lasers
该研究制备液相剥离WS2纳米片并嵌入PVA薄膜，验证其1550 nm波段可饱和吸收及在光纤激光器中的稳定锁模与调Q性能。
2014-11-21 physics.optics
Mode-Locked Chip Laser using Waveguide Arrays
我们从理论上证明了在具有波导阵列结构的半导体芯片上可以实现鲁棒的锁模。波导阵列被用作理想的饱和吸收机制，用于初始噪声启动以及脉冲整形和稳定。腔增益由注入电流和半导体材料的正向偏置提供。该技术可以直接与半导体架构和技术集成，从而实现片上宽带器件的潜力。
2014-05-07 physics.optics
Multiwavelength Passively Mode Locked Fiber Laser: all normal dispersion
报道了在全正常色散双折射光纤激光器中利用半导体可饱和吸收镜（SESAM）被动锁模产生多波长增益引导孤子（GGS）。由腔的双折射决定，我们观察到稳定的单、双和三波长锁模光栅，这是正常腔色散、腔光纤非线性克尔效应、激光增益饱和和腔内双折射滤波器带宽限制之间相互非线性作用的自然结果。
2009-05-04 physics.optics
Bistable soliton switching dynamics in a $\mathcal{PT}$-symmetric coupler with saturable nonlinearity
研究了以可饱和非线性材料为芯材的$\mathcal{PT}$对称光纤耦合器中的开关动力学。在这种可饱和非线性介质中，由于色散和可饱和非线性之间的平衡，孤子可能演化，我们在$\mathcal{PT}$对称耦合器的上下文中扩展。我们的功率控制和相敏开关的研究显示出更丰富的孤子开关动力学比目前现有的传统的同行，这可能会导致超快和高效的全光开关动力学在非常低的功率由于$\mathcal{PT}$对称性和饱和非线性的综合影响。除了输入功率之外，输入孤子的相对相位和可饱和系数是有效地定制开关动态特性的附加控制参数。此外，我们提供了一个合适的系统和脉冲参数的范围，这将有助于实际实现的耦合器，用于全光开关器件和光子电路。最后，我们开发了一个变分的方法来分析研究开关动力学在这样的$\mathcal{PT}$对称耦合器，很好地预测的数值结果。
2022-10-03 nlin.PS physics.optics
Dissipative Light Bullets in Passively Mode-Locked Semiconductor Lasers
我们证明了在与远距离可饱和吸收体耦合的激光输出中存在稳定的三维耗散局域结构。这些相位不变的光子弹是可单独寻址的，并且可以设想用于三维光学信息存储。一个有效的理论提供了一个直观的画面，并允许它们的形成静态的自孤子和细胞模式的形态发生。由广泛不同的时间尺度存在的问题，以及由非本地的耦合，从材料的自由度所产生的复杂性是规避使用多个时间尺度分析。这提供了能够有效地处理三维情况的强大模型。
2015-06-09 physics.optics
Coherent instabilities in a semiconductor laser with fast gain recovery
我们报告了在量子级联激光器（QCL）中观察到的相干多模不稳定性，这是由拉比振荡的基本机制驱动的，正如40年前对环形激光器预测的难以捉摸的Risken-Nummedal-Graham-Haken（RNGH）不稳定性一样。所观察到的不稳定性的阈值是显着低于在原来的RNGH不稳定性，我们归因于饱和吸收非线性激光。相干效应，这不能再现的标准激光速率方程，因此可以发挥关键作用，在多模动力学的QCL，并在激光器的快速增益恢复一般。
2006-12-08 physics.optics
Purcell enhanced emission and saturable absorption of cavity-coupled CsPbBr$_3$ quantum dots
本研究将胶体CsPbBr₃钙钛矿量子点耦合到圆形布拉格光栅高Q腔，实现了亮度一个数量级提升、自发辐射速率8倍提高，还观察到可饱和吸收，为该系统提升光子不可区分性和实现强光学非线性奠定基础。
2023-12-12 physics.app-ph physics.optics
Saturable Absorber, Coherent Population Oscillations, and "Slow Light"
本文提出了一个批判性的分析出版物致力于生产的方法之一，所谓的“慢光”（光与一个非常低的群速度），由于非常高的本地陡峭的色散曲线的介质。为此目的，该方法在点采用的相干人口振荡的影响，伴随着燃烧的均匀加宽的吸收光谱中的一个窄的光谱孔。在所考虑的研究中提出的效果的物理模型是基于对入射光束的低频强度调制的非线性介质的响应的分析。我们表明，所有的观察，在这些文件中描述的可以很容易地解释在最简单的模型的饱和吸收体的框架，并没有做烧孔和群速度降低的影响。
2005-09-22 physics.atom-ph physics.optics
Femtosecond pulse generation from a Topological Insulator mode-locked fiber laser
报道了利用聚乙烯醇（PVA）基拓扑绝缘体（TI）和Bi_2Se_3可饱和吸收体（SA）在色散光纤环形激光器中产生飞秒脉冲的实验研究。PVA-TI复合材料具有12 MW/cm 2的低饱和光强度和~ 3.9%的调制深度。通过将所制备的PVA-TISA结合到光纤激光器中，可以在25 mW的低泵浦阈值下实现锁模操作。通过对腔参数的优化，获得了中心波长为1557.5nm、脉宽约660 fs的光脉冲。实验结果表明，PVA是制备高性能TISA的良好基质材料，薄膜状PVA-TISA是制备超快可饱和吸收器件的理想材料。
2014-02-26 physics.optics
Electromagnetic Eigenvalue Problems and Nonhermitian Effects in Linear and Saturable Scattering
在这篇论文中，我们解决了一系列新的问题，在非厄米光散射的复杂程度增加。我们发展了无反射散射模式的理论，引入了一种新颖而广泛的阻抗匹配本征问题：对于一个给定的结构，找到入射波阵面和频率，这些波阵面和频率没有被部分反射，而是通过散射体透射，或者在散射体中耗散。我们分析了相关的对称性，并发现它们支持可以用稳态激励直接探测的例外点（EP）。我们研究了简并相干完全吸收（CPA EP），它是上述新型EP的一个具体例子。我们表明，CPA EP是手性的环形谐振腔，并使用此设计的谐振腔，主要吸收或反射光，这取决于入射方向。我们将CPA从具有线性介电响应的腔扩展到包括两能级吸收介质的饱和非线性和色散。我们表明，SALT算法在单模政权也可以用来找到饱和CPA模式，通过一个简单的映射。我们还澄清了色散但线性CPA的坏腔限制，确定新的模式，是混合动力的腔和原子自由度。我们提出并解决了一般问题的散射从一个任意的腔与饱和的两个级别的放大或吸收介质，概括了已知的现象，主要是在结构中很少或根本没有空间复杂性的双稳态研究。我们仔细分析了孤立共振近似的有效性，发现以前使用的逆单极近似需要一些修改的情况下散射。
2020-12-09 physics.optics
Wideband tunable, graphene-mode locked, ultrafast laser
报道了一种利用石墨烯可饱和吸收体锁模的可调谐超快光纤激光器。石墨烯中的狄拉克电子的线性色散使得宽带可调谐性成为可能。我们得到了~ 1 ps的脉冲，在1525和1559 nm之间可调谐，证明石墨烯是宽带可饱和吸收体。
2010-03-24 cond-mat.other physics.optics
Experimental investigation of relaxation oscillations resonance in mode-locked Fabry-Perot semiconductor lasers
本文提出了一种对锁模激光器弛豫振荡行为的实验研究。半导体自脉动激光二极管由两个增益区组成，没有可饱和吸收体。它是为光通信应用而设计的块状结构。这种特定的设备允许两种不同的制度的光学调制：第一个对应于弛豫振荡的谐振和第二个，在FSR值的锁模制度。这种奇异的行为使我们能够描述激光器中共存的自脉动，并描述两种输出调制机制：第一种是由于振荡弛豫的共振而出现的，另一种对应于40 GHz法布里-珀罗激光器的FSR。
2014-05-19 physics.optics
Strictly all-fiber picosecond Ytterbium fiber laser utilizing chirped-fiber-Bragg-gratings for dispersion control
介绍了一种基于掺镱光纤的紧凑型、严格全光纤化的皮秒脉冲源。利用精心设计的啁啾光纤布拉格光栅（C-FBG）进行色散控制和光谱滤波，在光纤振荡器中实现了稳定的孤波锁模。自启动是通过使用光纤耦合的半导体可饱和半导体镜（SESAM）保证。该振荡器输出的50 MHz 3.8ps的1064 nm脉冲序列经掺Yb光纤放大器放大到平均功率为1.2W，得到6.45ps的抛物线脉冲。基于修正的非线性薛定谔方程（NLSE）的光纤振荡器设计的数值模拟，与实验结果吻合良好。
2008-03-20 physics.optics
Control and generation of localized pulses in passively mode-locked semiconductor lasers
从实验和理论上证明了在电场偏置的$200\,μ$ m多横模垂直腔面发射激光器中可以产生局域脉冲。该装置是被动锁模使用从一个遥远的共振可饱和吸收镜的光反馈，它是低于阈值操作。我们观察到的关闭的解决方案和大量的各种各样的脉动的解决方案之间的多稳定性与不同的数量和安排的脉冲往返，从而表明锁模脉冲是本地化的，即相互独立的。我们表明，偏置电流的调制允许控制腔内行进的脉冲的数量，从而表明我们的系统可以作为10 ps脉冲和1 W峰值功率的任意图案发生器操作。
2015-01-30 physics.optics
Coupled-waveguides for dispersion compensation in semiconductor lasers
通过半导体激光器的直接电泵浦产生光学频率梳在紧凑性、鲁棒性和可集成性方面是成熟的锁模激光源的有吸引力的替代方案。然而，体半导体材料的高色散会阻止频率梳的产生或导致不期望的脉冲延长。本文提出了一种用于半导体激光器腔内色散补偿的新型双波导结构。我们将这一概念应用于工作在第一大气窗口（λ $ \approx$ 4.6 μm）的中红外短波长量子级联激光器。结果，在该装置中实现了在全动态范围上的稳定梳状操作。与以前提出的方案不同，双波导方法可以应用于各种类型的半导体激光器和材料系统。特别是，它可以在近红外波长处实现有效的群速度色散补偿，其中半导体材料表现出该参数的大值。
2017-11-24 physics.optics
Modulation instability in high-order coupled nonlinear Schrödinger equations with saturable nonlinearities
研究了高阶效应存在时，饱和非线性对反向耦合器调制不稳定性的影响。通过使用标准的线性稳定性分析，我们得到的不稳定增益，表现出显着的变化，由于饱和非线性的影响，在频带的不稳定性。我们还表明，即使在饱和的存在下，不稳定增益没有变化时，我们比较两个通道不受自陡效应的影响或两个通道受自陡效应的影响，但相反的符号得到的结果。关于拉曼效应，当每个定向耦合器中的拉曼系数的值相等并且具有相同（相反）符号时，在零扰动频率处的增益存在反射对称性（不对称性）。对于反常群速度色散区，我们观察到饱和参数的增长之后是零增益区的增加，靠近Ω = 0，扩大了不稳定带的分离。最后，我们表明，一个有效的控制的调制不稳定性可以实现通过调整自陡效应和脉冲内拉曼散射，即使在存在的饱和非线性。
2015-05-25 nlin.PS physics.optics
Theory of sub-10 fs Generation in Kerr-lens Mode-locked Solid-State Lasers with a Coherent Semiconductor Absorber
本文介绍了利用半导体可饱和吸收体在连续波克尔透镜锁模（KLM）固体激光器中产生超短脉冲的研究结果。超短脉冲产生的问题是解决的理论框架，占相干性质的激光脉冲相互作用。建立了基于广义朗道-金兹伯格激光方程和布洛赫方程耦合的相干吸收体解析模型。我们表明，在没有KLM的情况下，半导体吸收体产生自诱导透明的2 pi-非sech-脉冲，而KLM提供极短的sech形脉冲产生。发现了2 pi和pi-sech型解和变面积啁啾脉冲，表明KLM的存在消除了对吸收体最小调制深度的限制。并对自动调节稳定性和自起动能力进行了分析。
2001-01-14 physics.optics
Vector Dissipative Solitons in Graphene Mode Locked Fiber Lasers
实验研究了原子层石墨烯锁模掺铒光纤激光器的矢量孤子运转。在具有大净腔色散的色散管理腔光纤激光器中，实验观察到了偏振旋转和偏振锁定矢量耗散孤子，而在反常色散腔光纤激光器中，实验观察到了相位锁定NLSE孤子和诱导NLSE孤子。光纤激光器的矢量孤子操作明确地证实了当光垂直于其2D原子层入射时原子层石墨烯的偏振不敏感可饱和吸收。
2010-02-26 physics.optics
Polaritons dispersion in a composite ferrite-semiconductor structure near gyrotropic-nihility state
在受外部静态磁场影响的铁氧体-半导体结构中的极化激元的上下文中，旋向性零可以从与体极化激元相关的色散方程中识别为特定的极端状态，在该极端状态下，相应的本构张量的纵向分量和体常数同时获得零。在旋光虚无态频率附近，发现并讨论了体极化激元分支合并的条件，以及体和表面极化激元的反常色散。
2016-06-25 physics.optics
Yb-doped all fiber picosecond laser based on grade-index multimode fiber with microcavity
本文提出了一种基于可饱和吸收体的全光纤锁模激光器，该锁模激光器是基于一段渐变折射率多模光纤，其内部的微腔嵌入在拼接点处。在适当的弯曲状态下，这种非线性可饱和吸收体的吸收调制深度为2.2%。该光纤激光器中心波长为1035nm，平均功率为1.26mW，脉宽为17.05ps，重复频率为37.098MHz。这种可饱和吸收体具有低成本、高稳定性和高损伤阈值等优点，有望在光传感、材料加工和光探测等领域得到应用。
2018-09-25 physics.ins-det physics.optics
Dynamics of dissipative solitons in a high repetition rate normal-dispersion erbium-doped fiber laser
首次研究了高重复频率正常色散掺铒光纤激光器中耗散孤子的动力学特性。尽管基频重复率高达129 MHz，脉冲能量较低，但随着泵浦功率的增加和适当的设置，在光纤激光器中可以观察到去啁啾脉冲宽度为418 fs的DS训练，单DS和双DS的周期加倍以及DS的258 MHz二阶谐波锁模。采用透射半导体可饱和吸收体和波分复用器/隔离器/抽头混合模块来简化激光器配置，从而不仅提高了重复频率，而且由于所有组件的商业可用性，还增强了光纤激光器的稳定性和鲁棒性。
2016-04-21 physics.optics
Gigahertz Self-referenceable Frequency Comb from a Semiconductor Disk Laser
我们提出了一个1.75 GHz的自参考频率梳从垂直外腔面发射激光器（VECSEL）被动锁模与半导体可饱和吸收镜（SESAM）。VECSEL提供231 fs脉冲，平均功率为100 mW，并针对稳定可靠的工作进行了优化。光谱以1038 nm为中心，并且几乎是变换限制的，半峰全宽（FWHM）带宽为5.5 nm。脉冲首先使用后向泵浦掺Yb双包层大模面积（LMA）光纤放大到5.5 W的平均功率，然后使用无源LMA光纤和传输光栅压缩到85 fs，具有2.2 W的平均功率。随后，我们将脉冲发射到高度非线性的光子晶体光纤（PCF）中，并产生了一个相干的倍频程跨越超连续谱（SC）。然后，我们使用标准的f到2f干涉仪检测载波包络偏移（CEO）频率（fCEO）拍音。在100 kHz分辨率带宽下，fCEO的信噪比为17 dB，半高宽为10 MHz。据我们所知，这是第一份关于从半导体激光器检测fCEO的报告，为基于锁模半导体盘状激光器的完全稳定的紧凑型频率梳打开了大门。
2014-05-21 physics.optics
Dispersion Managed Mode-locking in all-fiber Polarization-maintaining Nd-doped Laser at 920 nm
本文对掺钕保偏全光纤激光器中色散管理超短脉冲的产生进行了全面的研究。采用啁啾光纤布拉格光栅（CFBG）作为半导体可饱和吸收镜（SESAM）作为锁模器和第二非透明镜，实现了一种线性激光器方案。920/1064波分复用器确保了完整的1064 nm发射滤波。CFBG的色散补偿是足够的，以达到异常的净色散在最短的激光方案，使我们能够调查锁模制度在-0.05 ps 2 - 0.24 ps 2净色散范围内，通过改变无源光纤的长度。利用这种方法，我们证明了高次谐波锁模色散接近零和大的能量跨度近抛物线形状的单脉冲操作在反常色散区。该研究得到了用于优化激光谐振腔设计和研究腔内脉冲演变的数值模拟的支持。
2023-01-13 physics.optics
Nonlinear terahertz devices utilizing semiconducting plasmonic metamaterials
响应性超材料的发展使得能够实现能够操纵光的振幅、偏振、波矢量和频率的紧凑可调谐光子器件。将半导体集成到金属谐振器的有源区中是通过半导体载流子密度的光电控制来创建非线性超材料的经验证的方法。无金属亚波长谐振半导体结构提供了一种替代方法来创建动态超材料。我们目前的InAs等离子体磁盘阵列作为一个可行的共振超材料在太赫兹频率。重要的是，InAs等离子体激元盘表现出由电场诱导的谷间散射引起的强非线性响应，导致载流子迁移率降低，从而抑制等离子体激元响应。我们展示了非线性完美的吸收器配置为光学限制器或饱和吸收器，包括灵活的非线性吸收器通过将磁盘转移到聚酰亚胺薄膜。非线性等离子体超材料显示出在超快THz光学和敏感电磁器件的被动保护方面的潜力。
2015-08-13 physics.optics
Dynamics of Temporal Localized States in Passively Mode-Locked Semiconductor Lasers
本文研究了长腔条件下可饱和吸收体被动锁模的半导体激光器输出中时间局域结构的产生和稳定性。对于大而现实的线宽增强因子的值，我们揭示了二次动力学不稳定性的存在，脉冲发展定期和随后的不规则的时间振荡。通过详细的分岔分析，我们表明，额外的解决方案分支，包括在多脉冲（分子）的解决方案存在。我们表明，各种解决方案曲线的单峰和多峰脉冲可以拼接和交叉通过跨临界分岔，导致- ING到一个复杂的网络的解决方案。我们的分析是基于一个通用模型的锁模，包括在一个时间延迟的动力学系统，但也在一个更有效的数值，但近似的偏微分方程。我们比较了两种模型的分叉分析结果，以评估这两种方法是等效的。我们得出结论，我们的分析研究的群速度色散的影响，这是唯一可能的偏微分方程模型的框架，我们表明，它可能会产生深远的影响的动力学的本地化状态。
2017-11-29 physics.optics
Bound States of Light Bullets in Passively-Mode-Locked Semiconductor Lasers
本文分析了激光与远场可饱和吸收体耦合输出的光弹束缚态的动力学和形成机制。首先，我们近似的完整的三维组的Haus主方程的减少方程的动态的横向配置文件。这个有效的理论使我们能够进行详细的多参数分岔研究并识别BS不稳定的不同机制。此外，我们的分析揭示了一个非直观的依赖性的稳定区域的线宽增强因子和场扩散的函数。我们的结果证实了直接数值模拟的整个系统。
2020-01-31 nlin.PS physics.optics
Mode-locking in a semiconductor photonic bandgap laser
该研究在无饱和吸收体的多模半导体光子带隙激光器中实现锁模，通过低色散腔设计产生非脉冲、非啁啾的多种波形，实验验证拍频可调，为按需波形生成提供灵活方案。
2025-01-25 nlin.PS physics.optics
Superfluorescent emission in electrically pumped semiconductor laser
报道了电泵浦InGaN/InGaN量子阱激光器中的超荧光发射。特别是，我们观察到的SF脉冲的峰值功率的超线性增长与注入电流脉冲的幅度增加，并将其归因于电子-空穴（E-H）辐射重组的合作配对。从放大的自发发射到超荧光再到激光的相变通过观察（i）峰值功率的突然增长伴随着光谱展宽，（ii）光谱形状为双曲正割包络，（iii）SF发射脉冲中心波长的红移得到证实。所观察到的SF发射的红移被证明是由间接合作X跃迁中的电子-电子对配对引起的。
2013-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Towards CW modelocked laser on chip -- large mode area and NLI for stretched pulse mode locking
高功率集成锁模激光器对于下一代可现场部署和大规模生产的光学系统至关重要。在这里，我们研究完全集成的锁模激光器的设计，有可能产生超短，高功率，高质量的脉冲。我们探索了一种用于产生高功率脉冲的大模场激光器，并研究了色散管理孤子脉冲在净反常和净正常色散腔中的各种锁模机制。在此基础上，我们对基于低损耗氮化硅非线性干涉仪的快速集成可饱和吸收体的一般特性和可调谐性进行了数值和实验研究。我们相信，这项工作指导未来的集成高功率锁模激光器的探索。
2020-06-01 physics.optics
Low-complexity neural network equalization for long-haul coherent transmission with cascaded semiconductor optical amplifiers
Aston University（阿斯顿大学）；Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）；Microsoft Azure Fiber（微软 Azure 光纤）
研究利用低复杂度神经网络实时补偿级联半导体光放大器引起的累积失真，降低低色散下的误码率，但高色散会降低性能。
2026-03-20 physics.optics
Frequency Comb Generation in 300 nm Thick SiN Concentric-Racetrack-Resonators: Overcoming the Material Dispersion Limit
基于克尔非线性的频率梳和孤子已经从具有高品质因数和全局或局部反常色散的片上光学微谐振器中产生。然而，这种谐振器的制造通常需要在半导体制造设施中不是标准的材料和/或工艺。此外，在某些频率区域，如可见光和紫外线，大的正常材料色散使得实现异常色散极其困难。在这里，我们提出了一个同心跑道形的谐振器，实现异常色散在300 nm厚的氮化硅膜，适合于半导体制造，但以前认为只导致波导具有高正常色散，高固有Q值为150万，和一种新的模式选择耦合方案，允许相干梳产生。我们还提供了证据表明，在所产生的梳状孤子脉冲的形成。我们的方法可以实现异常色散在适度宽的带宽谐振器在几乎任何波长，同时仍然保持材料和工艺兼容性与大批量半导体制造。
2016-07-07 physics.optics
Dispersion regions overlapping for bulk and surface polaritons in a magnetic-semiconductor superlattice
本文讨论了在Voigt几何中，在外部静磁场作用下，精细分层磁半导体结构中的体极化激元和表面极化激元的反常色散特性。结果表明，总重叠的色散区域的同时存在的体积和表面极化激元的条件可以达到提供一个有意识的选择的本构参数和材料分数的磁性和半导体子系统。
2016-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Self-Phasematched Nonlinear Optics in Integrated Semiconductor Microcavities
对色散介质微腔中的自相位匹配光频率转换进行了理论和实验研究。我们开发了一个时间相关的模型，将色散的空间腔模式的结构和翻译的相位匹配的要求到一个非线性腔模式重叠的优化。设计并制作了用于自相位匹配二次谐波产生的集成双谐振半导体微腔。由于腔内输入功率的增强和色散引起的波长失谐对模式重叠的影响，测量的效率在腔谐振附近表现出显著的最大值，与我们的理论预测吻合得很好。
2007-06-18 physics.optics
Efficiently Modeling the Noise Performance of Short-Pulse Lasers with a Computational Implementation of Dynamical Methods
降低短脉冲激光器的噪声水平是几十年来的长期努力。噪声性能建模在隔离噪声源和降低噪声源方面起着至关重要的作用。迄今为止，建模要么使用动态方法的分析或半分析实现，要么使用蒙特卡罗模拟。前一种方法过于简化，无法准确评估实际激光系统中的噪声性能，而后一种方法计算速度太慢，无法优化性能，因为参数在很宽的范围内变化。在这里，我们描述了一个计算实现的动力学方法，使我们能够确定的噪声性能的被动锁模激光器在几分钟内在台式计算机上，比蒙特卡罗方法快的一个因素上的顺序为1000。我们应用这种方法来表征使用快速可饱和吸收体锁定的激光器--例如，基于光纤的非线性偏振旋转--以及使用慢速可饱和吸收体锁定的激光器--例如，半导体可饱和吸收镜。
2018-05-27 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
Chaotic synchronization in optical frequency combs
利用离散模方法研究了由于四波混频引起的非线性耦合频率梳中的模间动力学。当存在足够的可饱和吸收时，相空间坍缩成单一状态，所有模式都紧紧锁定在同一相位。在一个纯粹的反应性非线性的情况下，一个约束较少的锁定机制出现，它保持相邻模式的相位差松散的限制，并导致准周期呼吸子的形成。潜在的非线性相关性的分析确定了一个混沌同步过程的起源，这种以前未报道的锁定机制。尽管激光锁模系统具有较大的李雅普诺夫指数和关联维数，但其混沌动力学特性很容易被常用的激光锁模诊断方法所忽略。这一发现可能最终解释了许多无法解释的报告激光自锁模在没有一个有效的可饱和吸收机制和形成自频率调制的梳状半导体激光器。
2021-10-19 nlin.CD physics.optics
Non-Hermitian mode locking in an L-band monolithic InP dual-ring laser
James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院）
本文在L波段单片InP双环激光器中实现电控锁模，无需可饱和吸收体，产生7.9 ps脉冲，反向偏置可进一步降低定时抖动，适用于高重复率光通信。
2026-09-22 physics.optics
Low-threshold RNGH instabilities in quantum cascade lasers
对量子级联激光器（QCL）和激光二极管（LD）中的低阈值多模不稳定性进行了理论研究。以前，低阈值Risken-Nummedal-Graham-Haken（RNGH）不稳定性在QCL的几个实验研究中有报道。到目前为止，它们被归因于载流子数的诱导光栅和可能存在于这些法布里-珀罗激光器的单片单节腔中的内置可饱和吸收特性的综合效应。在这里，我们表明，低阈值RNGH QCL的不稳定性发生由于在增益介质中诱导的载波相干光栅，而不是由于腔内饱和吸收。我们发现，具有几毫米长腔的QCL表现出间歇性的RNGH自脉动，而在短腔QCL中，腔长为100 μ m或更小的规则的自脉动是可能的。我们研究了短腔QCL中RNGH自脉动的瞬态行为，并发现了类似于合作超辐射的特征。我们的研究结果打开了一个实用的方法，实现超短脉冲生产制度在中红外光谱范围。将同样的方法应用于半导体激光二极管（LD），我们解释了基于量子阱增益介质的LD中不存在RNGH自脉动，而实际建立的在LD中达到超快相干发射区的方法是在LD腔中加入单独接触的可饱和吸收体部分。
2016-07-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Near resonant nanosecond laser driven nonlinear optical response in As50S50 thin films
As 50 S 50薄膜在纳秒级近共振激发下产生了很强的非线性光学响应，即非线性吸收系数高达4 × 10 6 cm 2/GW，非线性折射率为8.5 cm 2/GW，这两项都是非晶半导体中迄今报道的最强的。我们提出了一个五能级模型来解释这种非线性效应，指出这种非线性过程本质上是由三重态-三重态跃迁的激发态吸收介导的反饱和吸收。另一方面，负非线性折射率的观察揭示了自散焦效应的发生。最后，得益于强非线性响应，我们展示了一个有前途的应用程序作为光限幅器的光电传感器的As 50 S50薄膜。
2020-02-01 physics.optics
Temporal Localized Structures in mode-locked Vertical External-Cavity Surface-Emitting Lasers
时间局域态（TLS）是在光学谐振器中行进的可单独寻址的结构。它们可以用作信息比特，并产生具有可调频谱密度的频率梳。我们表明，一对特别设计的非线性镜，1/2垂直腔面发射激光器和半导体可饱和吸收体，耦合在自成像条件下，可以导致产生这样的TLS。我们的研究结果表明，如何传统的被动锁模方案可以适应提供一个强大的和简单的系统发射TLS，它铺平了道路，对三维受限状态的观察，所谓的光子弹。
2018-08-22 physics.optics
Wiggling Instabilities of Temporal Localized States in Passively Mode-Locked Vertical External-Cavity Surface-Emitting Lasers
分析了由增益芯片和共振可饱和吸收镜组成的被动锁模垂直外腔面发射激光器中出现的摆动时间局域态。我们发现，蠕动不稳定性源于微腔诱导的三阶色散和它们的频率失配之间的相互作用。后者被确定为一个实验上的关键参数，定义的范围内存在的稳定发射。我们揭示了同宿的情况下的摆动现象，我们展示了它如何允许控制振荡。
2021-03-17 physics.optics
Dynamics and instabilities of Lasing Light Bullets in Passively Mode-Locked Semiconductor Lasers
最近，理论上预测了在耦合到远距离可饱和吸收体的激光输出中存在鲁棒的三维光子弹（LB）。在这篇文章中，我们分析了这些耗散局域结构的稳定性和存在范围，并提供了指导方针和现实的参数设置，为他们的实验观察。为了减少分析的复杂性，我们首先近似的三维问题的减少方程的动力学的横向配置文件。这一有效的理论为LB膜的形成机理提供了一个直观的图像。此外，它使我们能够进行详细的多参数分岔研究，并确定不同的机制不稳定。结果表明，LB主要经历均匀振荡或对称破缺的横波辐射。此外，我们的分析揭示了几个非直观的缩放行为的线宽增强因子和饱和参数的函数。我们的结果证实了直接数值模拟的整个系统。
2017-06-02 nlin.PS physics.optics
Optical Limiting and Theoretical Modelling of Layered Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets
采用Z扫描技术，在1064 nm和532 nm的ns脉冲激光作用下，研究了过渡金属二硫属化物（TMDC）纳米片（包括MoS2、MoSe2、WS2和WSe2）分散体的非线性光学性质。结果表明，TMDC分散体在1064 nm处由于非线性散射而表现出显著的光限幅响应，与532 nm处的饱和吸收和非线性散射的组合效应形成对比。在近红外波段，硒化合物比硫化物具有更好的光限幅性能。提出了一种基于液体分散体系的理论模型来估计纳米片分散体的数密度、入射激光能量密度与激光产生的微气泡的尺寸之间的关系，以及因此在TMDC分散体中Mie散射诱导的宽带光限幅行为。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Uncovering dispersion properties in semiconductor waveguides to study photon-pair generation
研究了脊形布拉格反射波导的色散特性，推导了其相位匹配特性。这些对于利用它们作为参数下转换（PDC）的源是至关重要的。为了估计相位匹配带宽，我们首先通过Fabry-Perot实验在两个远波长区域确定相互作用模式的群折射率。其次，通过测量发射的PDC光子的光谱，我们获得了它们的群折射率色散。我们的研究结果提供了一个简单的方法来确定PDC过程中的参数在谱域中，并提供了一个重要的反馈设计这样的源，特别是在宽带的情况下。
2016-09-26 physics.optics quant-ph
Optimizing the Drude-Lorentz model for material permittivity: Examples for semiconductors
用简单的解析函数来近似材料介电常数的频散对于理解和模拟它们的光学性质是至关重要的。相当一般地，介电常数可以在复频率平面中被处理为具有确定介电常数的色散的可数数目的简单极点的解析函数，其中极点权重对应于在这些谐振处的介质的广义电导率。所得到的Drude-Lorentz模型将具有零实部的频率处的极点（欧姆定律和Drude极点）与具有有限实部的极点（Lorentz极点）分离。为了找到这样的解析函数的参数，我们最小化模型和介电常数的测量值之间的误差加权偏差。我们展示了各种半导体（Si，GaAs和Ge），不同的频率范围和多达五对洛伦兹极点占模型中的这种优化的例子。
2017-05-12 physics.optics
High-energy picosecond pulses with a single spatial mode from a passively mode-locked, broad-area semiconductor laser
本文提出一种被动锁模宽区半导体激光振荡器，利用外腔单空间模选择和两段式可饱和吸收体调控，在无放大器条件下获得高亮度、高能皮秒脉冲。
2023-10-02 physics.app-ph physics.optics
Compactification tuning for nonlinear localized modes in sawtooth lattices
在具有一般在位非线性的离散非线性薛定谔模型的框架下，讨论了非线性晶格中的非线性局域模的性质。获得了精确紧致三点解存在的解析条件，并针对幂律（三次）和饱和非线性的情况进行了明确说明。这些非线性紧模表现为属于平坦色散带的线性紧模的延续。虽然对于线性系统，仅对于两个不同的耦合常数的一个特定比率存在紧凑模式，但是非线性可能导致在某一特定功率下对于耦合比率范围的非紧凑局部模式的紧凑化。对于饱和格，紧化幂也可以通过改变非线性参数来调节。引入不同的现场能量和各向异性耦合为致密性调整提供了进一步的可能性。强本地化模式的性质进行了研究数值立方和饱和非线性，特别是它们的稳定性在大参数制度。由于线性平带是孤立的，它的紧凑模式可以继续到紧凑的非线性模式的聚焦和散焦的非线性。结果进行了讨论，在最近实现的光子晶格。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.optics
