From membrane-in-the-middle to mirror-in-the-middle with a high-reflectivity sub-wavelength grating
我们展示了一个“膜在中间”的光学机械系统，使用氮化硅膜图案作为亚波长光栅。光栅的反射率超过99.8%，有效地创建了两个子腔，自由光谱范围为6 GHz，通过光子隧道光学耦合。透射和反射光谱的测量显示避免了交叉，其中两个子腔同时进入谐振，频率分裂为54 MHz。我们推导出了对称和反对称模在避免交叉处的线形表达式，并通过与实验数据的比较来推断光栅的反射、透射、吸收和散射。
2014-07-07 physics.optics quant-ph
Nanofabrication of high Q, transferable, diamond resonators
基于金刚石的光子电路的发展需要关键部件的稳健制造协议，包括金刚石谐振器和腔。在这里，我们提出了一维（纳米束）光子晶体腔体产生的单晶金刚石膜利用金属钨层作为一个约束，导电和可移动的硬掩模。使用钨代替更常规的氧化硅层使得制造过程具有良好的可重复性和可靠性。该过程产生高品质的金刚石腔的品质因数（Q因子）接近10 $^$ 4。最后，我们表明，腔可以拿起和转移到一个沟槽衬底上，实现完全悬浮的金刚石腔。我们的制造过程证明了金刚石膜作为更广泛的基于金刚石的量子光子电路的模块化组件的能力。
2021-01-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Fabrication of thin diamond membranes for photonic applications
高品质的，薄的金刚石膜含有氮空位中心提供了关键优势，在制造金刚石基结构的各种应用，包括宽场磁场，光子学和生物传感。在这项工作中，我们详细描述了薄的，光学活性的金刚石膜的离子注入和过度生长的装置的产生。为了建立我们的方法的光子应用的适用性，品质因数为1000的光子晶体腔制造。
2012-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultra-low threshold polariton lasing in photonic crystal cavities
作者给出了限制在L3光子晶体腔中的激子极化激元激光的实验证据。样品是基于在空气中的InP膜含有五个InAsP量子阱。观察到的阈值低至120 nW的极化子激光，低于莫特过渡，而观察到的泵浦功率高出一至三个数量级的常规光子激光。
2011-08-24 cond-mat.other physics.optics
Nanoimplantation and Purcell enhancement of single NV centers in photonic crystal cavities in diamond
我们提出了一个控制创建的单氮空位（NV）中心通过离子注入的光子晶体腔的中心，这是在超纯，单晶金刚石膜制造。NV中心的高分辨率放置是通过原子力显微镜（AFM）的穿刺尖端使用5keV的氮离子束的准直来实现的。我们证明了注入NV中心的宽带荧光耦合到腔模，并观察到Purcell增强的自发发射。结果与主方程模型的腔耦合是一致的。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Time- and Space-Modulated Raman Signals in Graphene-based Optical Cavities
我们提出了由金属电极夹持并悬挂在Si/SiO2衬底上的多层石墨烯（MLG）微杠杆制成的微腔的制备和光学表征。石墨烯悬臂梁作为半透明的镜子关闭空气楔光学腔。这种简单的几何形状实现了驻波光学谐振器以及机械谐振器。在拉曼和瑞利背向散射信号中都观察到等厚干涉条纹，干涉条纹由其特定波长决定。腔内的色散使得石墨烯拉曼线的空间调制和硅背景信号的选择性抑制成为可能。通过栅极电压对多层石墨烯悬臂梁的静电致动调谐腔长度，并引起包括拉曼线的背散射光的空间和时间调制。我们证明了这些系统的高灵敏度拉曼测量的通用分子物种接枝在多层石墨烯表面的潜力。分子层的拉曼信号可以以类似的方式在时间和空间上进行调制，并且相对于塌陷的膜表现出增强。
2013-06-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
H1 photonic crystal cavitites for hybrid quantum information protocols
混合量子信息协议基于耦合到光子的局部量子比特，诸如被捕获的原子、NV中心和量子点。耦合是通过光腔实现的。在这里，我们展示了远场优化的H1光子晶体膜腔与膜下的附加背反射镜相结合，满足实现混合量子信息协议的光学要求。利用数值优化，我们发现，80%的光可以在0.8的物镜数值孔径内辐射，并且到单模光纤的耦合可以高达92%。我们实验证明了独特的外模匹配特性的谐振反射光谱与腔模的可见度超过50%。
2012-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photoluminescence from In0.5Ga0.5As/GaP quantum dots coupled to photonic crystal cavities
我们展示了室温可见波长的光致发光In0.5Ga0.5As量子点嵌入在GaP膜。量子点发射的时间分辨带上光致发光测量显示出双指数衰减，寿命约为200 ps。我们制造了光子晶体腔，其提供量子点发射的增强的外耦合，允许观察指示单个量子点发射的窄线。该材料体系与Si上的单片集成兼容，有望用于单量子点发射的高效探测以及发射可见光的光电子器件。
2012-01-05 physics.optics quant-ph
Single crystal diamond membranes containing germanium vacancy color centers
单晶金刚石膜的主机光学活性发射极是高度有吸引力的组件集成量子纳米光子学。在这项工作中，我们展示了自下而上的合成单晶金刚石膜含有锗空位（GeV）的色心。我们采用剥离技术来生成膜，并在氧化锗的存在下进行化学气相沉积，以实现原位掺杂。最后，我们表明，这些膜是适合工程的光子谐振器，如微腔的品质因数为1500。工程单晶金刚石膜含有新兴的色心的鲁棒性和可扩展的方法是一个有前途的途径，实现金刚石集成量子纳米光子电路的芯片上。
2018-04-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Coupling of PbS Quantum Dots to Photonic Crystal Cavities at Room Temperature
我们演示了室温下PbS量子点发射到光子晶体腔的耦合。空腔被限定在氧化的AlAs顶部的33%Al，AlGaAs膜中。将量子点溶解在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中并在腔体的顶部上旋转。量子点发射被示出映射出的结构共振，并可能被证明是可行的来源室温腔耦合单光子产生的量子信息处理应用。这些结果还表明，这种市售的量子点可用于无源结构表征。该沉积技术是通用的，并且允许具有不同点密度和发射波长的层被重新沉积在同一芯片上。
2005-05-14 physics.gen-ph physics.optics quant-ph
High-Stress Si3N4 Reflective Membranes Monolithically Integrated with Cavity Bragg Mirrors
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本研究提出了一种高应力Si3N4反射膜与腔体布拉格镜单片集成方法，实现了高Q因子的光力学器件，适用于精密传感和量子光子学。
2026-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Room temperature spontaneous emission enhancement from quantum dots in photonic crystal slab cavities in the telecommunications C-band
我们报告的控制自发发射动力学从InAsP自组装量子点发射的电信C波段和弱耦合的模式的双异质结构腔蚀刻在一个悬浮的InP膜在室温下。腔模的品质因数为44 × 10 ^3，超低模体积为1.2 λ/n）^3，在300 K时自发发射率提高了2.8倍。
2009-03-25 physics.optics quant-ph
Long-range optomechanical interactions in SiN membrane arrays
Fudan University（复旦大学）；Westlake University（西湖大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Aalto University（阿尔托大学）；Zhejiang University（浙江大学）
本研究通过双膜系统在弗朗霍夫-佩罗腔内实现共振增强，显著提升了光力耦合强度，展示了双膜阵列在集体运动中的四倍增强效果。
2026-01-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical response of a dual membrane active-passive optomechanical cavity
我们研究了一种双膜主动-被动腔，其中每个机械膜通过双声子过程分别与被动腔和主动腔二次耦合。由于在二次耦合光机系统的平均场近似失败的事实，因此，为了完整地分析系统，我们切换到一个更广义的平衡方法，即Keldysh Green的功能方法。我们使用预定的全延迟格林函数计算透射率，然后数值研究各种参数对透射系数的影响，并详细讨论它们背后的特征和物理。在光响应率的基础上，我们进一步扩展了对快光和慢光现象的研究。结果表明，在适当选择腔参数的情况下，该系统不仅可以实现超快光/超慢光，而且可以实现快光和慢光的相互转换。
2020-11-11 physics.optics quant-ph
Tailoring Topological Edge States with Photonic Crystal Nanobeam Cavities
光子系统中拓扑边态的实现为以新颖的方式操纵光提供了前所未有的机会。Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型最近获得了极大的关注，并已在广泛的光子平台中被利用来创建TES。提出了一种基于SSH光子晶体纳米梁腔的光子拓扑绝缘体策略。与基于一维晶格中交替调谐耦合强度的传统光子SSH方案相比，我们的方案提供了更高的灵活性，并允许通过以二维方式操纵模式耦合来定制TES。我们发现，建议的孔阵列为基础的纳米梁在介电膜可以选择性地定制单或双TES在电信领域通过控制相邻的SSH纳米梁在垂直和水平方向上的耦合强度。我们的发现提供了一个深入的理解SSH模型，并允许在利用SSH模型的集成拓扑光子器件具有独特的属性和功能的额外的自由度。
2020-06-27 physics.optics
Linear negative dispersion with a gain doublet via optomechanical interactions
已经提出了包含负色散介质的光学腔作为通过创建白光信号再循环腔来提高激光干涉引力波（GW）探测器的灵敏度的手段。在这里，我们经典地证明了负色散可以实现使用的光机械腔泵浦的蓝色失谐偶极子。我们使用了85毫米的腔与腔内氮化硅膜。可调负色散证明，与相位导数$dφ/df$从$-0.14$ Deg $\cdot$ Hz $^{-1}$到$-4.2\times10^{-3}$ Deg $\cdot$ Hz $^{-1}$。
2015-02-21 physics.optics
Dissipative structures in optomechanical cavities
由于对多模光机械器件的特性越来越感兴趣，本文研究了一个大面积光腔的驱动模与可变形机械元件耦合的系统。两种不同的模型自然出现在这样的情况下，我们预测的周期性图案，局域结构（腔孤子），和畴壁，以及其他复杂的非线性现象的形成。此外，我们提出了一个现实的设计内腔膜的基础上，我们的模型可以进行实验研究。除了它的相关领域的非线性光学，这里提出的结果是一个必要的一步，了解量子特性的光机系统在多模制度的光学和机械自由度。
2015-06-21 nlin.PS physics.optics quant-ph
Design and Focused Ion Beam Fabrication of Single Crystal Diamond Nanobeam Cavities
我们提出了在单晶金刚石中设计和制备纳米束光子晶体腔，用于腔量子电动力学。首先，我们描述了一个高品质因数（Q ~ 10^6）和小模体积（V ~ 0.5（λ/n）^3）器件的三维时域有限差分模拟，该器件的腔共振对应于金刚石中氮空位色心的零声子跃迁（637 nm）。这种高Q/V结构，这将允许强的光-物质相互作用，是通过在纳米梁的缺陷中心和反射镜区域之间逐渐减小光子晶体孔的尺寸来实现的。接下来，我们展示了两种不同的聚焦离子束（FIB）制造策略，以产生薄金刚石膜和纳米束光子晶体谐振器从散装晶体。这些方法包括金刚石晶体的“侧磨”程序以及TEM样品制备中使用的“剥离”技术的应用。最后，我们讨论了FIB制造程序的某些方面，这是一个挑战，实现高Q/V设计。
2010-10-11 physics.optics quant-ph
Strong dispersive coupling of a high finesse cavity to a micromechanical membrane
宏观力学对象和电磁自由度通过辐射压力相互耦合。具有足够强耦合的光机系统被预测会表现出量子效应，并且是一个相当感兴趣的话题。达到这种状态的设备将提供对光和物质的量子态的新型控制，并将提供一个探索量子物理和经典物理之间边界的新舞台。迄今为止的实验已经实现了足够的光学机械耦合到激光冷却的机械设备，但尚未达到量子制度。该领域的突出技术挑战是将敏感的微机械元件（必须小、轻和柔性）集成到高精细度腔（通常更刚性和更大）中，而不损害两者的机械或光学特性。第二个也是更基本的挑战是读出机械元件的量子态：位移测量（无论多么灵敏）都不能确定振荡器的能量本征态，而与位移以外的量耦合的测量一直难以实现。在这里，我们提出了一种新的光学机械系统，似乎解决这两个挑战。我们展示了一个腔，这是失谐的薄介质膜之间放置两个宏观的，刚性的，高精细度的镜子的运动。这种方法将光学和机械功能分离到物理上不同的结构，并避免损害任何一个。它还允许直接测量膜位移的平方，因此原则上可以测量膜的能量本征态。我们估计用这个方案观察力学系统的量子跃迁是可行的。
2007-07-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Fiber-Cavity-Based Optomechanical Device
我们描述了一种光学机械装置，包括一个基于光纤的光学腔，包含氮化硅膜。与典型的自由空间谐振腔相比，光纤谐振腔的小模尺寸（10 μm的束腰，80 μm的长度）允许使用更小、更轻的膜，并将谐振腔与膜的线性耦合提高到3 GHz/nm，将二次耦合提高到20 GHz/nm ^[2]。该器件本身也是光纤耦合的，并使用玻璃套管进行被动对准。这些改进将大大简化光学机械系统的使用，特别是在低温环境中。在室温下，我们期望这些装置能够检测辐射压力的散粒噪声。
2012-11-08 physics.optics quant-ph
High-finesse Fabry-Perot cavities with bidimensional Si$_3$N$_4$ photonic-crystal slabs
二维光子晶体平板（PCS）的光散射会导致与Fano共振相关的显著干涉效应。这种器件为各种应用提供了分布式布拉格反射器或滤波器的有吸引力的替代方案，例如光波长和偏振滤波器、反射器、半导体激光器、光电探测器、生物传感器或非线性光学部件。悬置的PCS还在光学机械领域中找到自然的应用，其中悬置板的机械模式经由辐射压力与高精细度腔的光场相互作用。无缺陷悬浮PCS在垂直入射附近的反射率和透射率特性可用于通过将其集成在自由空间腔中来将平面外机械模式耦合到光场。在这里，我们证明了成功实现的PCS反射器上的高拉伸应力Si $_3$ N $_4$纳米膜。通过对光子晶体能带图的测量，解释了高反射率的物理过程。此外，我们引入了一个明确的理论描述的膜散射特性的存在下的光学损失。通过将PCS嵌入到高精细度腔中，我们充分表征了其光学特性。光谱、角分辨和偏振分辨的测量结果表明，薄膜的反射率具有很宽的可调谐性，从0到99.9470~ $\pm$ 0.0025%，材料吸收不是光损耗的主要来源。此外，在这项工作中证明的空腔存储时间超过了低阶机械鼓模式的机械周期。这种所谓的分辨边带条件是实现用光对机械谐振器的量子控制的先决条件。
2016-06-13 physics.optics quant-ph
Giant second-harmonic generation enabled by bound-state continuum cavity on lithium niobate membra
在本文中，我们提出并数值模拟了一个巨大的增强的前向和后向传播的二次谐波产生高达108通过结合的高品质因数腔的束缚态在连续体和优良的非线性光学晶体的锂离子。增强因子被定义为由结构（具有Si光栅的锂酸盐膜）产生的二次谐波信号除以仅由锂酸盐膜产生的信号的比率。此外，实现了350 ps的最小相互作用时间，尽管具有4.77 × 10 -6的转换效率的蚀刻较少的锂离子电池膜。增强的起源是链接到一个Fano形状的对称保护模式（SPM），这是揭示了时域有限差分（FDTD）模拟的激励。该平台为新一代高效集成光源开辟了道路，该光源与经典和量子应用的纳米光子器件兼容。
2022-06-22 physics.optics
Triangular nanobeam photonic cavities in single crystal diamond
钻石光子学为探索室温腔量子电动力学和实现可扩展的多量子位计算提供了一种有吸引力的体系结构。本文综述了金刚石光子技术的研究现状。设计、制造和表征了一种在单晶金刚石中产生的新型三角形截面纳米梁腔。基于三角形截面的本发明的腔设计允许垂直限制和比基于板的纳米腔更好的信号收集效率，并且消除了对预先存在的膜的需要。纳米梁是由聚焦离子束（FIB）图案化。该腔的特征是共焦光致发光。这些模式的品质因数为Q ~220，并且在波长上偏离NV色心零声子线（ZPL）仅~1.7nm。测量结果与三维时域有限差分法（FDTD）计算结果吻合较好。一个更先进的腔设计与Q= 22，000的建模，显示了高Q值的实现使用三角形腔设计的潜力。讨论了这一概念及其在自旋非破坏测量和量子计算中的应用前景。
2011-01-07 physics.optics quant-ph
Deformable two-dimensional photonic crystal slab for cavity optomechanics
我们设计了具有最佳光学和机械性能的光子晶体悬浮膜用于腔光学力学。这样的谐振器以几千的品质因数维持兆赫范围内的振动模式。由于孔的二维正方形晶格，它们在1064 nm处垂直入射时的反射率高达95%。这两个特点，加上薄膜的质量很小，为在法布里-珀罗腔中使用诸如可变形端面镜的周期性结构来研究腔的光机效应开辟了道路
2011-07-01 physics.optics quant-ph
Integrated optical force sensors using focusing photonic crystal arrays
机械振荡器是许多传感器应用的核心。最近，几个研究小组已经开发出了由高应力氮化硅薄膜制成的光学探测振荡器。它们表现出几个aN/Hz $^{1/2}$的出色力灵敏度，并且还可以制成高反射性，用于有效检测。光学读出通常需要复杂的实验设置，包括定位平台和庞大的腔体，这使得它们在实际应用中不切实际。在本文中，我们提出了一种基于带有光子晶体反射器的低损耗氮化硅机械谐振器构建完全集成的全光学力传感器的新方法。我们可以通过模拟一个纯粹由氮化硅制成的悬浮聚焦光子晶体来规避以前在稳定性和复杂性方面的限制。我们的设计可以实现全集成传感器，由集成完整Fabry-Pérot腔的单个模块构建而成，无需组装或对准。所提出的模拟将允许基于高Q氮化硅膜的传感器的彻底简化。我们的研究结果包括，据我们所知，第一次模拟的聚焦镜由机械悬挂的平膜与亚波长厚度。几百$μ$ m和mm之间的腔长度应该是直接可实现的。
2017-04-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity optomechanics with a suspended resonant mirror
Aarhus University（奥胡斯大学）
该研究构建含悬挂氮化硅膜谐振镜的平面腔，通过分析与模拟探究色散光力学，实验发现光学弹簧幅度远超模型预测，推测源于光热效应并提出现象学模型。
2026-08-04 physics.optics
Gallium Phosphide Photonic Crystal Nanocavities in the Visible
在高折射率（n>3.2）磷化镓薄膜中制备了可见光波段的光子晶体纳米腔。通过交叉偏振反射率测量对腔体进行探测，结果表明，在室温下，腔体在波长低至645 nm处发生共振，对于体积为0.7（λ/n）^[3]的模，其品质因数在500 ~ 1700之间。这些结构可用于可见光中的亚微米级光电子器件，以及用于耦合到具有可见光中的共振的新型发射器，诸如氮空位中心以及生物和有机分子。
2008-07-16 physics.optics
Twin-beam-enhanced displacement measurement of a membrane in a cavity
小位移的超灵敏测量是科学和技术的各种应用中的基本目标，从大规模激光干涉引力波探测器到基于微机电系统的力显微镜。在经典光学传感器中，最小可测量位移最终受到光的量子性质的限制。这里我们使用明亮的量子相关光，即，双光束，由相干原子介质产生，以超过光学腔中薄膜位移测量的散粒噪声极限（SNL）。灵敏度达到200 $am/\sqrt {Hz}$，比标准迈克耳孙干涉仪提高两个数量级以上。通过使用噪声被压缩到真空能级以下7 $dB$的量子相关光，在等效光功率下实现了信噪比（SNR）超过SNL的3 $dB$的改善。此外，利用光学谐振腔直接测量了孪生光束的频率相关性，并利用这种关系来降低多余的经典噪声。此外，腔介导的色散进一步大幅提高了位移测量灵敏度，并且与自由空间情况相比，SNR增加了一个数量级。这些结果为精密测量以及用非经典光控制腔光机系统提供了一种新的策略。
2019-02-12 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Electrostatically tunable optomechanical "zipper" cavity laser
利用双钳位光子晶体纳米梁构成了一个可调谐的纳米“拉链”激光腔。脉冲，室温下，光泵激光作用在1.3微米的波长观察腔中形成的薄膜含有InAsP/GaInAsP量子阱。金属电极被沉积在纳米梁的端部上以允许微机电致动。实验表明，静电调谐和调制激光波长的速率分别为0.25nm/V^2和频率高达6.7MHz。
2010-06-28 physics.optics
Suspended photonic crystal membranes in AlGaAs heterostructures for integrated multi-element optomechanics
我们提出了高反射率的机械谐振器制作的AlGaAs异质结用于在电信波长制度的自由空间光学腔。机械谐振器制造在GaAs板中，并用光子晶体图案化以增加其面外反射率。机械模式的表征揭示了GaAs器件层中的残余拉伸应力。这种应力导致比未受应力的GaAs更高的机械频率，并且可以用于机械耗散的应变工程。同时，我们发现入射光束的有限束腰导致了反射光谱的下降。该特征源于与光子晶体的引导共振的耦合，这是在设计有限尺寸的板时必须考虑的效应。这里展示的单层和亚$\upmu$ m间距双层板可以直接在同一材料平台上的分布式布拉格反射镜的顶部上制造。该平台为在芯片上实现集成多元件腔光机器件和光机微腔开辟了一条途径。
2020-08-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A Van der Waals Moiré Bilayer Photonic Crystal Cavity
针对莫尔光子晶体腔实现的挑战，本文利用范德华材料六方氮化硼制造出可控扭转角的莫尔双层光子晶体腔，其在可见光范围存在平带模式，为下一代片上扭曲纳米光子系统提供了关键进展。
2025-02-14 physics.optics
Dynamically Tunable Membrane Metasurfaces for Infrared Spectroscopy
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Istanbul University（伊斯坦布尔大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Australian National University（澳大利亚国立大学）
本文提出一种可动态调节的硅膜元表面，用于实现高Q值的透射共振，通过热光效应实现EIT模式连续调制，实现非接触化学分析和分子振动强耦合。
2025-06-11 physics.app-ph physics.optics
Dynamic acousto-mechanical control of a strongly coupled photonic molecule
二维光子晶体膜提供了用于集成光子学的通用平面结构，以控制光在采用高质量光学腔、波导、分束器或色散元件的芯片上的传播。当与高度非线性的量子发射器相结合时，在单光子水平上运行的量子光子网络触手可及。对于大规模的量子光子网络，选择性的动态控制的各个组件和不同成分之间的确定性相互作用是至关重要的。这确实要求切换速度最终在系统的本地时间尺度上。例如，通过电场或全光学手段的操纵已经被用于纳米光子电路和腔量子电动力学研究中的切换。在这里，我们演示了形成光子分子的两个耦合光子晶体纳米腔之间的相干相互作用的动态控制。通过使用电产生的射频表面声波，我们实现了光学机械调谐，证明操作速度比共振机械方法快三个数量级以上。此外，调谐范围足够大，以补偿固有的制造相关的腔模式失谐。我们的研究结果开辟了一条通往纳米机械门控协议的路线，迄今为止，这抑制了全光方案的实现。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bright Second Harmonic Emission from Photonic Crystal Vertical Cavity
通过构建置于两个光子晶体之间的铌酸锂膜垂直腔，实现了0.28%的高效二次谐波生成，为紧凑型激光频率转换器开辟了新途径。
2023-07-29 physics.optics
Fabry-Pérot Cavity Formed with Dielectric Metasurfaces in a Hollow-Core Fiber
我们展示了一个光纤集成的法布里-珀罗腔形成的附加一对电介质超颖表面的空心光子晶体光纤段的两端。超表面由设计为光子晶体板的穿孔膜组成，光子晶体板充当平面镜，但可能允许气体通过其孔注入光纤的中空芯。到目前为止，我们已经观察到的腔体的精细度为~11和Q因子为~ $4.5 \times 10^5$，但更高的值应该可以实现与改进的制造过程。我们期望该装置能够开发新的光纤激光器，增强气体光谱，并研究基本的光-物质相互作用和非线性光学。
2018-02-07 physics.app-ph physics.optics
Tailoring the photon hopping by nearest and next-nearest-neighbour interaction in photonic arrays
光子腔阵列是开发大规模光子集成电路和研究基本量子电动力学现象的相关结构，由于相互作用的纳米谐振器之间的光子跳跃。在这里，我们调查，通过扫描近场光谱，数值计算和分析模型，不同的相邻相互作用，引起离域超模在不同的光子晶体阵列配置的作用。所研究的系统由三个名义上相同的二维光子晶体纳米腔组成，沿着三角形光子晶体晶格的两个对称轴排列在膜上。我们发现，最近和次最近邻耦合项可以是相同的相关性。在这种情况下，一个非直观的图片描述的谐振模式，相邻的纳米谐振器之间的光子跳跃的强烈影响。我们的研究结果证明，异国情调的配置，甚至后制造工程的耦合纳米谐振器可以直接定制的模式空间分布和群速度耦合谐振器光波导。
2015-04-10 physics.optics
Selective tuning of optical modes in a silicon comb-like photonic crystal cavity
实现大自由光谱范围的多谐振光子晶体腔是实现频率转换、四波混频、参量振荡等高效非线性响应集成器件的关键。由于腔模式对制造无序的敏感性，该任务通常是困难的，这使得即使在理论上预测完美匹配时也难以可靠地实现等间隔模式的梳状光谱。在这里，我们表明，梳状光谱高达8个模式具有非常高的品质因数和衍射限制的体积可以工程的双色型的潜力的二维光子晶体腔中制造的薄硅膜。为了应对在频率间隔和谐振线宽方面的紧公差，我们开发了一种永久的后处理技术，允许选择性地调整各个受限模式，从而实现了几乎完美的频率匹配的高Q谐振与记录精细硅微谐振器。我们的实验结果是非常有前途的超低功率硅非线性光子学。
2020-04-07 cond-mat.other physics.optics
Electrically driven photonic crystal nanocavity devices
光子晶体纳米腔的兴趣是由器件性能的进步，特别是在低阈值激光源的发展。高性能光子晶体激光器的有效电控制由于与电流注入到腔中相关联的复杂性而至今仍然是难以捉摸的。提出了一种利用横向p-i-n结实现电泵浦光子晶体薄膜器件的制备方法。我们已经证明了电泵浦激光在我们的交界处的阈值为181 nA在50 K-有史以来最低的阈值证明在电泵浦激光器。在室温下，我们发现我们的器件表现为单模发光二极管（LED），当直接调制时，具有高达10 GHz的超快电响应，对应于低于1 fJ/bit的能量操作-这是任何光发射器的最低值。此外，我们还演示了光子晶体纳米束LED的电泵浦，并构建了光纤锥形耦合电光调制器。基于双光子吸收的光纤耦合光电探测器也被证明，以及多个集成的组件，可以独立地电气控制。电注入平台是一个重要的一步，在提供实用的低功耗和可集成的器件的片上光子学。
2012-01-04 physics.optics
Thermal intermodulation noise in cavity-based measurements
光学腔中的热频率波动限制了从引力波观测站到光学原子钟等精密实验的灵敏度。这些噪声的传统建模假设光场对腔频率波动的线性响应。然而，从根本上说，这种反应是非线性的。在这里，我们表明，非线性转换的腔频率的热波动可以占主导地位的光电探测中的宽带噪声，即使当波动的幅度远小于腔线宽。我们将这种噪声称为“热互调噪声”，并表明对于共振激光探针，它表现为强度波动。我们报告和表征的热互调噪声在光机械腔，其中的频率波动所造成的机械布朗运动，并找到与我们开发的理论模型非常吻合。我们证明，该效果是特别相关的量子光学力学：使用声子晶体$Si_3N_4$膜与低质量，软钳位的机械模式，我们能够操作的制度，测量量子反作用的贡献尽可能多的力噪声的热环境。然而，在存在互调噪声的情况下，测量的量子签名在直接光电探测器中不被揭示。所报道的噪声机制，而研究的光学机械系统，可以存在于任何光学腔。
2020-05-14 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Plasmonic-Photonic Hybrid Nanodevice
本文提出基于光子晶体（PC）结构设计并制备一种新型等离激元-光子混合纳米器件，实现外部源与NA的高效耦合，通过数值模拟与实验表征证明NA能调控激光器的光学特性及光场分布。
2023-05-24 physics.app-ph physics.optics
Towards thermal noise free optomechanics
热噪声通常大大超过光机械器件中的量子噪声，除非机械频率非常高或热力学温度非常低。本文介绍了一种新型光机器件的设计思想，该器件能够在音频频带内提高品质因数，而热噪声可以忽略不计。建议的系统包括一个最低限度的支持毫米级摆安装在一个双端镜晃动（DEMS）腔，是拓扑等效的中间膜（MIM）腔。高精细度腔内部的辐射压力允许高光学刚度、导致不想要的负阻尼的项的消除以及量子辐射压力噪声的抑制。我们解决了光学弹簧动力学的系统使用的哈密顿量，找到噪声谱密度，并表明稳定的光学捕获是可能的。我们还评估了各种损耗机制，其中最重要的是由于光学弹簧的加速损耗。我们表明，实际的设备，从0.1 Hz的质心摆频率开始，可以实现最大品质因数的$10^{14}$与光学弹簧加强频率1 - 10 kHz。质量为1 $μ$ g或更小的小型谐振器可以在100 kHz的频率下实现$10^{11}$的Q因子。这种器件的应用包括白光腔，用于改进引力波探测器，或能够在量子极限附近工作的传感器。
2016-08-22 physics.optics quant-ph
Photonic-crystal slabs with a triangular lattice of triangular holes investigated using a guided-mode expansion method
根据最近的一项建议[S。Takayama等人，应用物理信函87，061107（2005）]，三角形气孔的三角形晶格可以允许在二维光子晶体板中实现完整的光子带隙。在这项工作中，我们提出了一个系统的理论研究，这种光子晶格中的高折射率膜，并与传统的三角形晶格的圆孔，通过导模展开的方法，其详细的配方在这里描述的比较。光子模式色散下面和上面的光线，间隙图，和固有的衍射损耗的准导模计算周期性晶格以及线和点缺陷定义在其中。主要结果概括如下：三角形孔的三角形晶格对于基导模确实具有完全的光子带隙，但有用区域一般受到二阶波导模存在的限制;（ii）晶格可以支持偶模的通常光子带隙（准TE偏振）和几个奇模带隙（准TM偏振），其可以被调谐以实现在基频的偶模和二次谐波频率的奇模之间的双谐振频率转换;（iii）具有圆形和三角形孔的三角形晶格中的准导模的衍射损耗，以及基于这些几何形状的线缺陷波导或点缺陷腔中的衍射损耗是相当的。结果表明三角形孔三角形晶格在非线性光学中的重要性，并表明导模展开法在计算光子带色散和衍射损耗，特别是高阶光子模时的有效性.
2007-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
