Optical solitons in graded-index multimode fiber
孤子是一种非色散的局域波，存在于不同的物理环境中。人们已经观察到了各种各样的光孤子，但涉及空间和时间自由度的版本是罕见的。被设计成支持多个横模的光纤提供了在介于单模光纤和自由空间传播之间的环境中研究波传播的机会。本文报道了在渐变折射率多模光纤中观察到的光孤子和孤子自频移现象。这些波包可以被建模为多分量孤子，或作为Gross-Pitaevskii方程的孤子。梯度折射率光纤中的孤子应该能够在低成本电信系统中提高数据速率，与空分复用有关，并且可以为高功率激光器和传输提供一种新的模式区域缩放途径。
2013-02-07 physics.optics
Nonlinear multimodal interference and saturable absorption using a short graded-index multimode optical fiber
本文详细研究了短梯度折射率多模光纤中的非线性多模干涉。针对特定的器件几何形状进行分析，其中光经由单模光纤耦合进出多模光纤。同样的设备几何形状最近被用来获得超低损耗耦合之间的两个单模光纤具有非常不同的模场直径。我们的研究结果表明，这种简单的几何形状的非线性器件，如在非线性开关，光信号处理，或锁模光纤激光器的可饱和吸收的潜在应用。讨论了这种全光纤结构中的可饱和吸收，结果表明，它提供了有吸引力的特性，可以潜在地用于高脉冲能量锁模光纤激光器。
2013-07-16 physics.optics
Random Mode Coupling Assists Kerr Beam Self-Cleaning in a Graded-Index Multimode Optical Fiber
本文利用耦合模模型，数值研究了梯度折射率多模光纤中光束自清洁的过程。我们介绍了各种模式之间的随机线性耦合的空间模式，包括所有模式之间的耦合，或只有简并之间的耦合，并研究随机模式耦合的光束自清洁过程的影响。数值计算的结果与实验数据完全一致。
2019-08-21 physics.optics
Design of a wavelength-tunable optical tweezer using a graded-index multimode optical fiber
提出了一种基于渐变折射率多模光纤（GIMF）的平端面波长可调谐光纤光镊（OFT）。结果表明，该设计可以支持一个捕获的位置，这是远离GIMF的尖端相比，其他常见的光学镊子的方法，从而减少了被捕获的颗粒和光纤尖端之间的接触的可能性。此外，由于GIMF设计参数（诸如数值孔径（NA））的波长依赖性，捕获位置可以变得依赖于波长。因此，可以使用普通波长可调谐激光器在长范围内调谐捕获位置。所提出的OFT不同于以前的基于光纤的演示，通过使用平坦端面光纤，使得制造和实验比以前提出的锥形端面OFT更容易。
2016-11-07 physics.optics
Generation mode-locked square-wave pulse based on reverse saturable absorption effect in graded index multimode fiber
首次报道了基于反向可缝合吸收的渐变折射率多模光纤的锁模方波脉冲掺镱光纤激光器。通过调节抽运功率，可以在350 ps ~ 52.6 ns的范围内实现方波宽度的调谐，3dB带宽为0.73 nm。单模抑制比超过65 dB，说明锁模工作状态良好。同时，利用啁啾测量系统研究了脉冲特性。锁模方波脉冲光纤激光器可作为高功率光源应用于工业领域。
2019-04-14 physics.optics
Proximal-Only Transmission Matrix Recovery of an Arbitrarily Deformed Graded-Index Multimode Fiber
Weyl Labs（外尔实验室）
本文提出一种新方法，利用神经网络仅从近端测量恢复任意变形渐变折射率多模光纤的透射矩阵，以推动通用多模光纤内窥镜应用。
2026-09-15 cs.CV physics.optics
Photon Pair Generation with Tailored Frequency Correlations in Graded-Index Multimode Optical Fibers
本文从理论上研究了在渐变折射率多模光纤中通过四波混频过程产生光谱相关可控的光子对。我们表明，在GIMF中产生的光子的量子相关性可以保持在一个可调谐的泵浦源在很宽的光谱范围内。因此，GIMF可以用作量子态保持的可调谐光子源。特别是，我们已经表明，它是可能的，以产生可分解的双光子状态，这使得预示着单光子纯态光子，而不需要光谱后滤波。我们还阐述了在同一光纤中同时产生相关和不相关光子对的可能性。
2017-11-03 physics.optics
Ultra-thin rigid endoscope: Two-photon imaging through a graded-index multi-mode fiber
像梯度折射率（GRIN）透镜的刚性内窥镜是生物成像中的已知工具，但是在概念上难以将其简化。在这封信中，我们展示了一个超薄刚性内窥镜，直径只有125微米。此外，我们确定了一个域的双光子内窥镜成像与fs脉冲激发是可能的。我们验证了超薄刚性内窥镜组成的几厘米的梯度折射率多模光纤，用它来获取光学切片的双光子荧光内窥镜图像的三维样品。
2015-10-16 physics.ins-det physics.optics
Wavefront shaping for optimized many-mode Kerr beam self-cleaning in graded-index multimode fiber
我们报告的实验结果表明，克尔光束自清洁的许多低阶模式的梯度折射率多模光纤可以控制由于优化的相干激发光束的波前整形。利用横向输入相位的自适应分布，通过利用所有导模之间的非线性耦合，将发射功率引导到特定的低阶光纤模式。实验进行了7 ps的脉冲在1064 nm注入到一个五米长的多模光纤工作在正常的色散制度。优化克尔光束自清洁五个不同的LP模式的报告，与功率阈值，增加模式的顺序。
2019-02-12 physics.optics
Supercontinuum generation in a graded-index multimode tellurite fiber
该研究在纳米结构纤芯的碲酸盐渐变折射率多模光纤中实现近两个倍频程的超连续谱，分析了不同色散区的动力学特性，数值模拟与实验吻合，为软玻璃光纤高功率中红外超连续谱光源提供了新方向。
2024-05-10 physics.optics
Spatiotemporal mode decomposition of ultrashort pulses propagating in graded-index multimode fibers
我们发展了一种时空模式分解技术，研究了不同激光输入条件下，从长跨距渐变折射率多模光纤中发出的超短脉冲的模式功率分布。我们发现，在色散脉冲传输制度的光束模式的功率含量可以描述的玻色-爱因斯坦定律，作为从非简并模式群之间的线性和非线性模式耦合的功率扩散的过程的结果。在孤子区，输出模功率分布接近瑞利-金斯定律
2022-12-25 nlin.PS physics.optics
Spatiotemporal Characterization of Supercontinuum Extending from the Visible to the Mid-Infrared in Multimode Graded-Index Optical Fiber
实验证明，用Nd：YAG微片激光器输出的亚ns脉冲泵浦渐变折射率多模光纤，可以在2500 nm处产生具有均匀钟形空间光束轮廓的平坦超连续谱.我们研究了超连续谱的发展沿多模光纤的削减方法，这使我们能够分析克尔诱导的几何参数不稳定性和受激拉曼散射之间的竞争。我们还进行了光谱分辨的时间分析的超连续谱发射。
2016-07-22 physics.optics
Kerr beam self-cleaning on the $LP_{11}$ mode in graded-index multimode fiber
我们报道了在渐变折射率多模光纤中克尔光束自清洁的实验观察，导致输出光束轮廓不同于钟形，接近于$LP_{01}$模式。对于特定的耦合条件，导模之间的非线性耦合可以将由脉冲光束产生的输出散斑图案整形为低阶$LP_{11}$模式。这是在正常色散状态下，在1064 nm处具有750 ps脉冲的几米长多模光纤中观察到的。$LP_{11}$模式自清洁的功率阈值比克尔非线性自清洁到$LP_{01}$模式所需的功率阈值大约三倍。
2018-10-11 physics.optics
Fast and accurate modelling of nonlinear pulse propagation in graded-index multimode fibers
本文建立了一个描述非线性脉冲在具有抛物型折射率分布的多模光纤中传输的模型。它是一个具有周期非线性系数的1+ 1维广义非线性薛定谔方程，可以用一种非常快速有效的方法求解。该模型能够定量再现最近观察到的现象，如几何参数不稳定性和宽带色散波发射。我们设想，我们的方程将代表一个有价值的工具，在不断增长的多模纤维光学领域的时空非线性动力学的研究。
2017-07-28 nlin.PS physics.optics
Optically induced mode conversion in graded-index fibers using ultra-short laser pulses
我们提出了使用渐变折射率少模光纤的模式转换的长周期光栅（LPG）的超短激光脉冲利用光学克尔效应瞬态写入。通过数值求解多模耦合非线性薛定谔方程组，研究了模式间的相互作用。我们提出了高效的LP 01 -到LP 11 -模式的转换，保持脉冲形状与以前的结果相比，在阶跃折射率光纤。此外，模式转换使用不同的波长诱导和探测的LPG示出。由于梯度折射率光纤中所检测模式的平坦相位匹配曲线，可以在中心波长为1100 nm至1800 nm的探测中心波长下观察到模式转换，其中写入光束的中心波长约为1030 nm。因此，探针与写入光束的完全分离以及对于跨越宽波长范围的所有光学调制的光学诱导导模转换的应用应当是可能的。
2013-09-19 physics.optics
Optical beam propagation inside a graded-index fiber with saturable nonlinearity
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；University of Rochester（罗切斯特大学）
研究了具有饱和非线性的渐变折射率光纤中光束传播，发现双稳空间孤子的稳定性源于非线性饱和特性，并通过理论与数值结果验证了其周期特性。
2026-02-07 physics.optics
Multimode soliton collisions in graded-index optical fibers
在这项工作中，我们揭示了独特的复杂的动力学多模孤子在梯度折射率光纤中的相互作用，通过模拟和实验。通过对飞秒脉冲的裂变产生两个多模孤子，研究了它们的拉曼诱导红移随入射脉冲能量增大的演化。值得注意的是，我们发现尾随多模孤子的输出红移可能会减小，从而加速，直到它与领先的多模孤子碰撞。作为非弹性碰撞的结果，两个多模孤子之间发生了显著的能量转移：尾随孤子从前导孤子捕获能量，这最终增强了其红移，从而增加了两个多模孤子之间的时间间隔。
2022-02-20 physics.optics
Competition Between Intermodal Modulation Instability and Kerr Beam Self-cleaning in Graded-index Multimode Fiber
我们报告了在各种特定的发射条件下，在90米长的渐变折射率多模光纤中，由于克尔引起的自光束清洁，模间调制不稳定性峰的抑制。在几个泵浦脉冲能量值下，记录了三种模式（LP 01，LP 11和LP 21）的输出光谱和模式光束轮廓。实验结果表明，随着抽运峰值功率的增加，导模之间的非线性耦合导致输出散斑图整形为钟形或更高阶的空间干净光束轮廓，而在谱域中观察到模间调制不稳定峰，其幅度逐渐增加到其最大值，超过一定的阈值功率，模间调制不稳定峰减小。这表明在高泵浦峰值功率下产生无模间调制不稳定性的宽带光谱的可能性。
2020-04-11 physics.optics
Nonlinear beam self-maintaining effect in graded-index multimode fiber
多模光纤系统是工业和科学应用所期望的。非线性克尔光束净化作为多模光纤中光束传输的一种有趣的效应，由于其空间光束压缩特性而引起了人们的广泛关注。然而，其物理机制，特别是输入条件对其性能的影响尚不清楚。在这里，我们报告了一个新的自组织机制的多模光束在梯度折射率多模光纤中的传输：当输入激光有一个主模式，其中大部分的激光能量集中，光束轮廓可以保持在一个明确定义的结构类似于输入主模式的非线性机制，而它将演变成一个不规则的模式在线性机制。实验和数值计算结果证实了这种非线性梁自维持效应的存在和普遍性。我们的研究结果还提供了证据，非线性克尔效应可以是驱动机制和非线性克尔光束清理是这种效应的一个具体情况。对这种空间光束整形效应的进一步研究可能为理解其他多模光纤非线性提供新的视角。
2022-06-04 physics.optics
Internal-Illumination Photoacoustic Tomography Enhanced by a Graded-scattering Fiber Diffuser
光声成像在生物组织中的穿透深度从根本上受到当光通过组织表面外部传递时的强光学衰减的限制。为了解决这个问题，我们以前报告的内部照明光声成像使用定制的径向发射光纤扩散器，然而，具有复杂的制造，高成本，和不均匀的光发射。为了克服这些缺点，我们已经开发了一种新型的低成本的光纤漫射器的基础上的梯度散射的方法，其中的光纤漫射器的光散射逐渐增加，随着光的传播。分级散射可以补偿光学衰减并且沿着漫射器提供相对均匀的光发射。我们进行了蒙特卡罗数值模拟，以优化几个关键的设计参数，包括散射段的数量，散射各向异性因子，光纤的发散角，和周围介质的反射率。这些优化的参数共同导致沿光纤漫射器的均匀光发射，并且可以灵活地调整以适应不同的应用。我们制作并表征了由琼脂糖凝胶和内毒素制成的原型纤维扩散器。配备了新的光纤扩散器，我们对离体组织模型和体内猪模型进行了彻底的概念验证研究，以证明光声断层扫描的深度成像能力（离体达到约10 cm）。我们相信，通过优化的光纤漫射器的内部光递送是对深目标（例如，肾脏）。
2020-07-21 physics.med-ph physics.optics
Multiple spatial and wavelength conversion operations based on a frequency-degenerated intermodal four-wave-mixing process in a graded-index 6-LP few mode fiber
我们报告的实验观察同时三倍的波长和空间转换过程中发生的通信波长在6-LP模式渐变折射率少模光纤。其物理机制是基于基模和高阶空间模之间发生的平行和相位匹配的频率简并模间四波混频（FD-IFWM）现象。更准确地说，单个高功率频率简并泵浦波与基模中的三个独立信号一起同时注入到1.8 km长的渐变折射率少模光纤的四个空间模式LP 01、LP 11、LP 02和LP 31中。通过三个平行的相位匹配FD-IFWM相互作用，这些初始信号，然后同时空间和频率从基本模式转换到特定的高阶模式。差分模式群延迟的影响也进行了研究，并表明，空间复用信号之间的走离显着限制了电信应用的转换过程的带宽。
2020-06-18 physics.optics
Beam propagation in an active nonlinear graded-index fiber
本文利用变分技术建立半解析理论模型，研究光泵浦渐变折射率光纤放大器中的光束演化，证明其结果与全数值模拟吻合良好，并推导出预测信号光束放大变窄的方程。
2023-10-21 physics.optics
Two octave supercontinuum generation in a non-silica graded-index multimode fiber
报道了在非石英渐变折射率多模光纤中产生从可见光到中红外（700 - 2800 nm）的两倍频程超连续谱。光纤设计是基于一个纳米结构的核心组成的两种类型的铅铋镓酸盐玻璃棒具有不同的折射率。与石英光纤相比，这种结构产生有效的抛物线折射率分布、扩展的传输窗口和十倍增加的非线性。利用正常和反常色散区波长的飞秒脉冲泵浦，详细研究了周期性自成像产生超连续谱的机制和不稳定性。值得注意的是，适当的注入条件下，在高功率制度的输出光束轮廓显示出清晰的签名，光束自清洁非线性模式混合。利用广义非线性薛定谔方程的时空3+ 1维数值模拟解释了实验观测，在整个两倍频程谱带宽上，模拟谱与实验非常吻合.这些结果展示了一种新的途径，在中红外产生明亮的超宽带光源。
2021-08-20 physics.optics
On spatial beam self-cleaning from the perspective of optical wave thermalization in multimode graded-index fibers
本文综述渐变折射率多模光纤中的空间光束自清洁，以模式四波混频的热化与光子气体统计力学解释功率再分配，并总结实验证据、开放问题及未来方向。
2023-04-24 physics.optics
Graded-index optical fiber emulator of an interacting three-atom system: illumination control of particle statistics and classical non-separability
我们表明，一个系统的三个被困的超冷和强相互作用的原子在一维可以模拟使用光纤的梯度折射率分布和薄金属板。虽然单量子粒子的波动性质导致了与经典光学的直接和众所周知的类比，但对于具有不受限制统计的相互作用多粒子系统，这种类比并不简单。在这里，我们通过使用离散群理论研究了光纤本征态中存在的对称性，并表明，通过空间调制入射场，可以选择原子统计，即，模拟三个玻色子、费米子或两个玻色子或费米子加上一个额外的可区分粒子的系统。我们还表明，该光学系统是能够产生类似于在类似的原子系统中发现的经典不可分性。
2019-12-02 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Generation of High-order Laguerre-Gaussian modes in Coated and Uncoated Graded-Index and Step-Index Multimode Fibers
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università di Brescia（布雷西亚大学信息工程系）；Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni, Sapienza Università di Roma（罗马智慧大学信息与电子通信工程系）；Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi Niccolò Cusano（尼古拉·库萨诺大学工程系）
本研究提出了一种高效方法，在多模光纤中通过耦合高斯光束生成高阶拉盖尔-高斯模，验证了其鲁棒性和可扩展性。
2026-02-27 physics.optics
Spatial Beam Self-Cleaning and Supercontinuum Generation with Yb-doped Multimode Graded-Index Fiber Taper Based on Accelerating Self-Imaging and Dissipative Landscape
我们实验证明了空间光束自清洁和超连续谱的产生在锥形掺镱多模光纤具有抛物线芯折射率和掺杂分布时，1064 nm的脉冲光束传播从较宽（120微米）到较小（40微米）直径。在无源模式下，将输入光束峰值功率增加到20 kW以上会导致钟形输出光束轮廓。在有源配置中，来自泵浦激光二极管的增益允许将光束自清洁与520-2600 nm之间的超连续谱产生相结合。通过逐渐减少，我们观察到耗散景观，即，平均射束功率沿MMF的非单调变化导致自清洁射束沿锥形长度的模式转变。
2019-04-05 physics.optics
Observation of Spatio-temporal Instability of Femtosecond Pulses in Normal Dispersion Multimode Graded-Index Fiber
研究了飞秒脉冲在正常色散梯度折射率多模光纤（GRIN MMF）中普遍不稳定吸引子产生的时空不稳定性。我们的研究结果首次提出了几何参数不稳定性（GPI）边带的产生与超短脉冲输入。观察到的GPI边带是91太赫兹失谐的泵浦波长，800 nm。采用包含光学冲击和拉曼非线性项的耦合模脉冲传输模型进行了详细的数值分析。一个简化的理论模型和数值计算的光谱与实验结果是一致的。对于输入脉冲的持续时间为200 fs，GPI的形成和演变的空间和时间域中示出。计算了总场和GPI边带的空间强度分布。数值和实验获得的第一GPI的光束形状具有高斯型光束轮廓。我们的数值计算结果验证了GPI的独特功能和产生的边带保留其继承的空间强度分布从输入脉冲为不同的传播距离，特别是为集中和分散的总场内的GRIN MMF。
2017-05-25 physics.app-ph physics.optics
Analytical solution for wave propagation through a graded index interface between a right-handed and a left-handed material
我们研究了结构的透射和反射特性，包括左手材料与梯度折射率。本文给出了梯度折射率分布沿传播方向按双曲正切函数变化的亥姆霍兹方程的精确解析解。我们推导出沿梯度折射率结构的场强度的表达式，我们表现出良好的解析解和精确的数值模拟得到的相应结果之间的一致性。我们的模型直接允许任意的光谱色散。
2012-03-11 physics.optics
Robust bistable vortex light bullets in graded-index multimode fibers
University of L’Aquila（阿奎拉大学）；Umeå University（于默奥大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
该研究在梯度折射率多模光纤中，结合变分分析与数值模拟，确立了双稳态涡旋光子弹的存在，分析其稳定性与动力学，为经典和量子信息处理提供了潜在应用基础。
2026-09-01 nlin.PS physics.optics
Orbital-angular-momentum mode-group multiplexed transmission over a graded-index ring-core fiber based on receive diversity and maximal ratio combining
提出了一种基于渐变折射率环芯光纤（GIRCF）的轨道角动量（OAM）模群复用（MGM）方案，该方案为每个MG信道设计了单输入双输出（或接收分集）结构，并利用简单的数字信号处理（DSP）自适应地抵抗随机群内模串扰引起的模划分噪声。在该方案中不需要复杂的多输入多输出（MIMO）均衡。此外，如果在接收机侧采用简单的最大比合并（MRC）技术以有效地利用接收机的分集增益，则可以提高接收信号的信噪比（SNR）。通过实验分别验证了强度调制直接检测（IM-DD）系统在1 km GIRCF上传输3个OAM模式组，总传输速率为100 Gb/s的离散多音（DMT）信号，以及在18 km GIRCF上传输2个OAM模式组，总传输速率为40 Gb/s的DMT信号，从而验证了所提出的OAM-MGM方案的可行性.
2017-11-10 eess.SP physics.optics
Recovery of graded index profile by cubic spline function
本文提出了一种利用三次样条插值函数由渐变波导的有效折射率恢复折射率分布的方法。通过对几种典型折射率分布的数值分析，证明了该插值模型可以很好地再现折射率分布。该方法可以可靠地反演多模（多于4个导模）和少模（2-4个导模）波导的折射率分布。
2004-11-18 physics.optics
Vector Laguerre-Gauss beams with polarization-OAM entanglement in a graded-index medium
结果表明，在梯度折射率介质中，具有偏振轨道角动量纠缠的矢量涡旋拉盖尔-高斯模是麦克斯韦方程组的矢量解.研究了具有非零方位折射率和径向折射率的线偏振和圆偏振涡旋光束在圆柱形梯度折射率介质中的聚焦。分析了考虑自旋轨道效应和非傍轴效应后的波形随距离的变化。研究了渐变折射率圆柱形光波导中模式干涉引起的波包的长期周期性恢复效应。强聚焦光斑通过光波导在长距离上的高效传输伴随着一段恢复期而发生。
2015-12-15 physics.optics
Nonlinear beam self-imaging and self-focusing dynamics in a GRIN multimode optical fiber: theory and experiments
非线性梯度折射率多模光纤中的光束自成像对于许多应用是令人感兴趣的，例如通过多模干涉在光纤激光器中实现快速可饱和吸收体机制。我们得到了一个精确的解决方案的一个梯度折射率多模光纤携带的激光束的一阶和二阶矩的非线性演化，预测的空间自成像周期不随功率变化。而束宽的振荡幅度与功率有关。我们已经实验研究了光束自成像的纵向演化的飞秒激光脉冲传输的标准电信梯度折射率多模光纤的反常和正常的色散制度。通过可见荧光发射和谐波产生的光散射出光纤芯，使我们能够直接确认自成像周期与功率无关。着重讨论了自聚焦作用下自成像过程的空间位移和分裂。
2020-05-14 nlin.PS physics.optics
Spatial beam dynamics in graded-index multimode fibers under Raman amplification:a variational approach
采用半解析变分方法研究拉曼放大下多模梯度折射率光纤中的光束动力学，通过耦合常微分方程快速求解并揭示自聚焦等非线性现象影响，量化了信号光束质量改善且不发生坍缩的条件。
2023-06-28 physics.optics
Direct (3+1)D laser writing of graded-index optical elements
我们提出了一步添加剂制造的渐变折射率光学元件，通过引入曝光作为额外的维度，以三维（3+1）D写入的激光写入。我们使用商业打印机和光刻胶来实现所提出的单步制造方法，该方法可以迅速用于研究和工程。在通过基本结构呈现渐变折射率分布的表征之后，我们展示了两种不同的光学器件：使用角度和旋光复用叠加的体全息图，以及具有定义良好的折射率分布的光波导。在后者中，我们通过调节（3+1）D印刷波导的参数来精确地控制传播模式，并报告了阶跃折射率和渐变折射率的芯-包层转变。
2021-09-21 physics.app-ph physics.optics
Immersion graded index optics: theory, design, and prototypes
浸没式光学器件能够通过利用光的亮度与无损光学系统中的折射率的平方成比例的事实来创建具有改进的光学聚集和耦合的系统。浸没式渐变折射率光学集中器，不需要跟踪源，描述在理论，模拟和实验方面。我们引入了一个广义的设计指导方程，它遵循帕累托函数，并可用于创建各种沉浸式渐变折射率光学取决于浓度，折射率，高度和效率的应用要求。我们提出了玻璃和聚合物制造技术，用于制造具有大折射率范围的宽带透明渐变折射率材料，（折射率比）^2为~2，比自然界或光学工业中所见的要高出许多倍。原型展示了3x光学集中，效率超过90%。我们报告通过功能原型，梯度折射率透镜聚光器执行接近理论的最大极限，我们介绍了简单，廉价，设计灵活，可扩展的制造技术，其实施。
2022-11-19 physics.app-ph physics.optics
Spatiotemporal evolutions of similariton pulses in multimode fibers with Raman amplification
这封信的目的是为演示拉曼放大的无源多模光纤中时空相似脉冲的演化铺平道路。我们提出了这些问题的数值梯度折射率和阶跃折射率多模光纤，并提供了第一次看复杂的时空动力学similariton脉冲。结果表明，在两种多模光纤中均能产生相似的脉冲。脉冲的时间和光谱演化可以表征为具有线性啁啾和kW峰值功率的抛物线形状。通过压缩这些，可以从初始皮秒脉冲开始获得高能量飞秒脉冲。在基模占主导地位的激发下，两种多模光纤中的空间光束轮廓都可以保持。在不同初始条件下，梯度折射率多模光纤中的拉曼放大和相似脉冲的产生改善了空间光束的净化过程。
2020-04-03 physics.optics
Pure passive fiber enabled highly efficient Raman fiber amplifier with record kilowatt power
本文首次提出了基于纯无源光纤的千瓦级高效全光纤化拉曼光纤放大器。该激光系统采用主振荡功率放大结构，同时利用一段渐变折射率无源光纤作为斯托克斯频移和增益介质，与掺稀土增益机制完全无关。当泵浦功率为1368.8W时，获得了1060 nm连续激光输出功率为1002.3W，光-光转换效率为84%。通过放大过程，光束参数M2从泵浦激光的9.17提高到信号激光的5.11，并且作为梯度折射率光纤中光束净化过程的结果，在最大输出功率处亮度增强约为2.57。据我们所知，我们已经展示了第一个千瓦级的高效率拉曼光纤放大器基于纯无源光纤与亮度增强。
2018-11-14 physics.optics
Transformation bending device emulated by graded-index waveguide
我们证明，可以使用梯度折射率波导来模拟变换装置。波导的有效折射率通过定制梯度厚度电介质波导而在空间上变化。基于这种技术，我们展示了一种转换装置引导可见光周围的一个尖锐的角落，具有低散射损耗和反射损耗。实验结果与数值计算结果吻合较好。
2012-05-29 physics.optics
Transmutation of singularities and zeros in graded index optical instruments: a methodology for designing practical devices
我们描述了一种设计方法，用于修改梯度折射率光学仪器的折射率分布，将奇点或零在其折射率。该工艺保持了器件性能，同时产生了全介电的渐变轮廓，不需要具有不切实际值的材料，并且与边界介质阻抗匹配。这是通过使用变换光学的形式来变换奇点（或零点）来实现的，但是具有要求坐标变换的梯度连续的附加边界条件。当空间变化的介电常数和磁导率分布被缩放到可实现的值时，该附加的边界条件确保设备与边界介质阻抗匹配。我们演示了伊顿镜头的一些细节的方法，然后描述的配置文件的“不可见的光盘”和“多极”镜头。
2014-01-13 physics.optics
High-gain far-detuned nonlinear frequency conversion in optical fibers: intramodal vs. intermodal processes
本文通过理论与实验证明少模渐变折射率光纤在1.064 μm泵浦下可实现覆盖可见光至中红外的远失谐高增益频率转换，并强调准确区分模内与模间四波混频过程的重要性。
2024-05-02 physics.optics
Liquid-core low-refractive-index-contrast Bragg fiber sensor
我们提出并实验证明了一种用于液体分析物折射率检测的低折射率对比度空芯布拉格光纤传感器。该传感器使用谐振感测原理进行操作-当光纤芯中的液体分析物的折射率改变时，光纤导模的谐振限制也将改变，从而导致光纤传输中的光谱偏移和强度变化。作为演示，我们使用一组不同浓度的NaCl溶液表征布拉格光纤传感器。传感器的实验灵敏度为~ 1400 nm/RIU（折射率单位）。此外，使用理论模型，我们表明，低折射率对比度的布拉格光纤更适合于液体分析物传感应用比他们的高折射率对比度的同行。
2011-03-09 physics.optics
Bose-Einstein condensation of photons with nonlocal nonlinearity in a dye-doped graded-index microcavity
我们考虑由梯度折射率（GRIN）玻璃制成的微腔，掺杂染料分子，放置在两个平面镜中，并研究光子的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。镜子的存在导致了有效的光子质量，折射率梯度提供了有效的捕获频率;光子气体在形式上等价于被捕获在各向同性谐波势中的二维玻色气体。包含非线性效应提供了光子之间的有效相互作用。我们讨论，特别是，热透镜效应和非局域非线性，并定量比较我们的结果与实验数据。
2014-06-24 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Observation of stability of Gaussian beams and off-axis beam-cleaning in graded-index media
针对模式数量趋近无穷、色散可忽略的大梯度折射率（GRIN）波导非线性效应研究空白，观测到GRIN棒中高斯光束的稳定性及空间复杂光束的轴上/离轴自净化现象，数值模拟验证实验并建立与GRIN光纤光束净化的关联。
2025-08-19 physics.optics
On the Derivation of Vector Radiative Transfer Equation for Polarized Radiative Transport in Graded Index Media
梯度折射率介质中的光传输遵循由费马原理确定的弯曲轨迹。除了折射率的变化对辐射强度输运的影响外，弯曲的光线轨迹也会对偏振椭圆的输运产生几何效应。本文完整地推导了偏振辐射在吸收、发射和散射梯度折射率介质中的矢量辐射转移方程。推导过程是基于对偏振光沿弯曲轨迹传输的守恒量的分析和一种新的方法。所得到的传输方程可以看作是经典的矢量辐射转移方程的推广，该方程只适用于均匀折射率介质。给出了输运方程的几种变形形式，包括固定参考点的Stokes参数形式，射线坐标系和几种常用正交坐标系中的欧拉形式。
2011-10-24 astro-ph.EP physics.class-ph physics.optics
AlGaN/GaN asymmetric graded-index separate confinement heterostructures designed for electron-beam pumped UV lasers
我们提出了一个未掺杂的AlGaN/GAN分别限制异质结设计为电子束泵浦的紫外激光器的研究。讨论了自发极化和压电极化对载流子扩散的影响，并将阴极发光的结果与电子模拟的能带结构和电子轨迹的Monte Carlo计算结果进行了比较。使用非对称渐变折射率单独限制异质结构（GRINSCH）显著改善了载流子收集。梯度层避免了异质结构中极化差异引起的势垒，并用作应变过渡缓冲区，其降低了有源区的镶嵌性和自发发射的线宽。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph 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
Zero reflection and transmission in graded index media
梯度折射率介质的电极化率满足空间Kramers-Kronig关系，已知对于所有入射角，对电磁辐射是单向无反射的。我们演示了如何一个家庭的这些媒体，除了被反射，也有可以忽略不计的传输。为此，我们讨论如何通过介质的介电常数是建立从极点在复杂的位置平面，与剩余的总和为无穷大的波的传播的传输系数，可以通过调整的位置和剩余的极点控制。特别是，我们已经展示了如何使传输任意小，从而最大限度地吸收波的能量。数值模拟证实了这种行为。
2017-07-18 physics.optics
Configurational Entropy of Optical Bright Similariton in Tapered Graded-Index Waveguide
解析熵（CE）是一组熵的信息度量，用来描述空间局部化函数关于一组参数的形状复杂性。本文用广义非线性薛定谔方程描述渐变折射率光波导，得到了渐变折射率光波导中相似波的微分折射率熵。结果表明，当相似子宽度在一定范围内时，当非线性波沿有效传播变量$ζ(t)$演化时，DCE达到最小饱和值。特别是，较低的宽度值，我们显示对应于全球最小值的DCE的饱和实现较早。这样的低熵值使得相似波沿渐变折射率波导传播时动量模色散最小，这对渐变折射率波导的设计具有重要的指导意义。
2020-11-12 hep-th nlin.PS physics.optics
Graded index and randomly oriented core-shell silicon nanowires with broadband and wide angle antireflection for photovoltaic cell applications
具有宽频带和宽角度特性的减反射膜对于光伏电池和显示器的广泛应用是重要的。SiOx壳层提供从空气到Si芯吸收层的天然热交换。在这项工作中，我们已经证明了随机核-壳硅纳米线具有宽带（从400 nm到900 nm）和宽角（从垂直入射到60 \degree）在AM 1.5太阳光谱范围内的双折射特性。来自随机取向的核-壳（Air/SiOx/Si）纳米线的渐变折射率结构可以提供实现宽带和宽角度折射率层的潜在途径。
2011-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Low-index contrast waveguide bend based on truncated Eaton lens implemented by graded photonic crystals
低折射率对比度波导是无源集成光学器件中不可缺少的一部分。降低弯曲损耗的二氧化硅波导的弯曲半径是实现二氧化硅平面光波导电路小型化的关键。伊顿透镜是一种梯度折射率透镜，可以将平行光线弯曲90°、180°或360°。我们提出了一种低损耗和紧凑的90°波导弯曲的半径为9 $μ$ m的截断伊顿透镜设计。采用全波二维有限元法对所设计的渐变光子晶体弯曲器的性能进行了分析。C波段的平均弯曲损耗为0.9dB，而1260- 1675 nm波长范围的平均弯曲损耗为1.05dB。所提出的设计策略可以应用于其他低折射率对比度波导。
2019-04-24 physics.app-ph physics.optics
Application of Fresnel diffraction to nondestructive measurement of the refractive index profiles of optical fibers
由于图2和图3中的一些错误，本文已被作者撤回。
2007-01-02 physics.optics
Graded Index Couplers for Next Generation Chip-to-Chip and Fiber-to-Chip Photonic Packaging
本文提出一种结合渐变折射率耦合器与倏逝波耦合器的垂直耦合方案，用于共同封装光学系统，实现低损耗、宽带和自动无源组装，模拟显示耦合损耗低于0.27 dB，对准容差和带宽性能优异。
2025-02-28 physics.app-ph physics.optics
