Cascaded Brillouin-Kerr microcombs in surface nanoscale axial photonic resonators
Concordia University（麦考瑞大学）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）
该研究在表面纳米轴向光子谐振器中实现级联布里渊-克尔微梳产生，通过受激布里渊散射与克尔四波混频结合，生成双梳状光谱，为轴向结构回音壁谐振器研究提供新平台。
2026-09-22 physics.optics
A New Approach to Cascaded Stimulated Brillouin Scattering
我们提出了一种新的级联受激布里渊散射和频率梳产生的方法，在该方法中，多个相互作用的泵浦，斯托克斯和反斯托克斯光场被描述为一个单一的前向波和一个单一的后向波在一个单一的载波频率。这两个波的包络通过耦合到单个声振荡和通过四波混频来调制。从单个泵浦场开始，我们观察到随着强度的增加出现频率梳。这里导出的三个微分方程组足以描述在标准方法中需要数百个耦合方程的振荡器系统中任何数量的布里渊边带的产生。我们测试的新方法在一些已发表的实验，并找到极好的协议的结果。
2015-12-21 physics.optics
Microresonator soliton frequency combs via cascaded Brillouin scattering
本文通过级联布里渊散射触发Kerr孤子频率梳生成，在熔融石英谐振器中实现107 GHz重复率的孤子脉冲序列，开辟了低噪声、任意重复率频率梳的新途径。
2023-12-24 physics.optics
Cascaded forward Brillouin scattering to all Stokes orders
非弹性散射过程，如布里渊散射，往往可以在级联制度的功能，这是可能发生在某些集成的光声器件。我们发展了一个哈密顿形式的级联布里渊散射有效的量子和经典制度。通过将布里渊散射视为单个声学包络和单个光学包络的相互作用，覆盖所有斯托克斯和反斯托克斯阶，我们得到了一个紧凑的模型，非常适合于数值实现，扩展到包括其他光学非线性或短脉冲，以及在量子光学领域的应用。然后，我们从理论上分析了模内前向布里渊散射（FBS）的任意波导和没有光色散。在没有光学色散的情况下，我们找到了一个精确的解析解。利用微扰方法，我们进一步解决了弱色散的情况。我们的工作导致几个关键的结果内模式FBS。对于可忽略的色散，我们表明，级联的模内FBS的结果在一个纯相位调制，并讨论如何这需要具体的实验方法观察光纤为基础的和集成的FBS。此外，我们讨论了如何建立在这两类波导连接到彼此和腔光力学和拉曼散射的更广泛的背景下的描述。最后，我们得出了一个意想不到的惊人的相似之处FBS和波导阵列中的离散衍射现象，这使得FBS在量子光学的未来研究的一个有趣的候选人。
2016-08-25 physics.optics
Brillouin amplification supports $1\times10^{-20}$ accuracy in optical frequency transfer over 1400~km of underground fibre
我们研究了连接布伦瑞克和斯特拉斯堡的1400~km地下光纤环路上的光频率传输。大型自主光纤布里渊放大器（FBA）是中间放大的唯一手段，允许长达数天的相位连续测量。在大约三周的测量周期内，我们发现传输频率的分数偏移的加权平均值为$(1.1\pm0.4)\times10^{-20}$。在最好的情况下，我们发现$6.9\times10^{-21}$的不稳定性和$4.4\times10^{-21}$的分数频率偏移在平均时间约为30~000~s。这些结果代表了一个上限，可实现的不确定性超过1400公里时，使用一个链的远程布里渊放大器，并允许我们调查系统的影响，在$10^{-20}$水平。
2015-04-07 physics.optics
High order stimulated Brillouin scattering in single-mode fibers with strong feedback
对单模光纤中级联高阶受激布里渊散射（SBS）进行了实验和理论研究。结果表明，由于该过程的背散射性质，在输入端口的反馈是需要获得显着的级联效应在非谐振系统。我们还讨论了非线性光折变过程的相似之处。
2005-03-07 physics.optics
Frequency conversion of vortex states by chiral forward Brillouin scattering in twisted photonic crystal fibre
本文利用扭曲光子晶体光纤中的手性前向受激布里渊散射激发手性弯曲声子，实现了不同波长下后向传播圆偏振涡旋模式间的频率转换，为经典与量子领域的涡旋态操控提供了新途径。
2024-01-17 physics.optics
Stimulated Brillouin scattering from surface acoustic waves in sub-wavelength photonic microwires
光纤中的布里渊散射是光与声之间的基本相互作用，具有从光学传感器到慢光和快光的重要意义。在通常的光纤中，光既激发又感受剪切和纵向体弹性波，从而产生前向引导声波布里渊散射和后向受激布里渊散射。在一个亚波长直径的光纤，情况发生了巨大的变化，因为我们在这里报告的第一个实验观察受激布里渊散射表面声波。这些瑞利型超声波以3400 m.s $^{\mathrm{-1}}$的比速度在导线表面传播，并以约6 GHz的多普勒频移反向散射光。由于这些声共振对表面缺陷或特征高度敏感，因此表面声波布里渊散射为各种传感应用开辟了新的机会，但也在其他领域，如微波光子学和非线性等离子体。
2014-01-10 physics.optics
Interplay of cascaded Raman- and Brillouin-like scattering in nanostructured optical waveguides
我们制定了一个通用的概念，工程光学模式和机械共振在一对光学耦合光导膜实现级联光散射到多个斯托克斯和反斯托克斯订单。利用施加在腹板上的光压力及其诱导的弯曲振动，具有非零截止频率的平坦声子色散曲线，我们展示了如何实现多个连续光学边带之间的精确相位匹配。我们预测连续波产生的频率梳的基本和高阶光学模式介导的向后和向前传播的声子，伴随着周期性逆转的机械和光学模式之间的能量流，而不使用任何类型的腔。这些结果揭示了新的可能性，通过同时拉曼样模内和布里渊样模间散射过程的剪裁光-声相互作用。
2017-12-11 physics.app-ph physics.optics
Nonreciprocal vortex isolator by stimulated Brillouin scattering in chiral photonic crystal fibre
光学非互易性打破了前向和后向传播光波之间的对称性，在光子系统中变得至关重要，并使许多关键器件成为可能，如光隔离器，环行器和光路由器。大多数传统的光隔离器涉及磁光材料，但基于光学非线性、光机械诱导透明性和受激布里渊散射（SBS）的器件也已被证明。然而，到目前为止，它们只被实现为线性或随机偏振的LP01类基本模式。本文报道了一种基于手性光子晶体光纤中拓扑选择SBS的光驱动涡旋模非互易隔离器。通过调节控制信号的频率，该器件可以被重新配置为放大器或隔离器。实验结果表明，涡流隔离的22分贝，这是在国家的最先进的基模隔离器使用SBS。这种独特的器件可能会在光通信、光纤激光器、量子信息处理和光镊等方面得到应用。
2022-03-07 physics.app-ph physics.optics
Giant Brillouin amplification in gas using hollow-core waveguides
受激布里渊散射（SBS）在固体材料中提供了最高的非线性增益，并在波导中展示了先进的光子学功能。气体的大的可压缩性表明SBS可以相对于冷凝材料获得效率。在这里，通过在高压下使用充气空芯光纤，我们实现了每单位长度的强布里渊放大，超过了在具有固体二氧化硅芯的光纤中观察到的增益的6倍。这种大的放大得益于较高的分子密度和较高压力下较低的声衰减，以及紧密的光限制。使用这种方法，我们证明了在空芯波导中进行大的光放大的能力。低阈值气体布里渊光纤激光器和高性能分布式温度传感器的实现，本质上没有应变交叉敏感性，说明了空芯光纤的广阔前景，为它们集成到激光，传感和信号处理中铺平了道路。
2019-12-01 physics.app-ph physics.optics
Systematic design study of all-optical delay line based on Brillouin scattering enhanced cascade coupled ring resonators
提出了一种改善光纤中边耦合间隔谐振腔序列（SCISSOR）与受激布里渊散射（SBS）增益介质相结合的慢光性能的技术。我们使用两种不同的数据保真度指标，包括大开眼界和互信息，评估了SCISSOR-只有和SCISSOR + SBS系统的不同数量的级联谐振器从1到70的设备性能。一个实际的系统设计，证明了通过分析其性能的分数延迟，功率传输，和数据保真度。我们观察到，这两个指标的结果是一致的。基于实际资源和保真度约束下的系统优化，由70个级联谐振器组成的SCISSOR在10 Gbps的信号比特率下提供22 dB衰减的分数延迟8。组合的最佳SCISSOR（具有70个谐振器）+ SBS系统在相同的约束下提供了高达17的改进的分数延迟，单位功率传输。
2010-01-30 physics.optics
Phase-locking in Multi-Frequency Brillouin Oscillator via Four Wave Mixing
受激布里渊散射（SBS）和克尔非线性四波混频（FWM）是光纤中最重要和最广泛研究的非线性效应之一。在高功率下，SBS可以级联产生由布里渊频移间隔开的多个斯托克斯波。在这里，我们研究复杂的非线性相互作用的级联斯托克斯波，产生在法布里-珀罗硫族化物光纤谐振腔通过SBS和FWM的联合行动。我们证明了存在的参数制度，其中泵和斯托克斯波达到锁相稳态。实时测量的40 ps脉冲与8 GHz的重复率，确认短期和长期的稳定性。数值模拟与实验定性一致，并显示了四波混频在泵浦波和斯托克斯波锁相中的重要作用。我们的研究结果可以应用于设计的新型皮秒脉冲源与GHz的重复频率的光通信系统。
2014-02-17 physics.optics
Optical vortex Brillouin laser
在过去的几十年里，光学涡旋已经得到了广泛的研究，它提供了一个额外的自由度，在许多应用中非常有用，例如光镊和量子控制。受激布里渊散射具有窄线宽和强非线性响应，已被用于实现准连续波（CW）激光。本文报道了基于手性光子晶体光纤的布里渊激光器中光涡旋和声模的稳定振荡。手性光子晶体光纤支持螺旋布洛赫模（HBM），螺旋布洛赫模携带圆偏振光涡旋并显示圆双折射。我们实现了一个窄线宽布里渊光纤激光器，稳定地发射第一和第二阶涡旋携带HBM。角动量守恒选择规则规定泵浦和后向布里渊信号具有相反的拓扑电荷和自旋。此外，我们表明，当手性PCF被放置在一个激光环形腔中，与激射相关的线宽变窄允许的布里渊增益的峰值，对应于声学模式进行测量，分辨率为10 kHz和精度为520 kHz。这一结果为新一代涡旋载SBS系统在量子信息处理中的应用铺平了道路，涡旋载非互易系统。
2022-04-25 physics.optics
Competition between the Modulation Instability and Stimulated Brillouin Scattering in a Broadband Slow Light Device
我们观察到之间的竞争的调制不稳定性（MI）和受激布里渊散射（SBS）在9.2 GHz的宽带SBS慢光器件，其中一个标准的20公里长的单模LEAF光纤被用作SBS介质。当LEAF光纤在~1.55 μm波长处具有强色散时，MI占主导地位，并消耗了大部分泵浦功率。在基于LEAF光纤的系统中，MI的优势抑制了SBS增益，降低了SBS慢光延迟，并将SBS增益带宽限制在126 dB \cdot GHz。在色散位移的高非线性光纤中，由于MI的抑制，SBS慢光延迟得到改善，导致增益带宽积为344 dB \cdot GHz，受到我们可用的泵浦功率0.82 W的限制。
2010-04-20 physics.optics quant-ph
Self-organization of cavity solitons in Brillouin-Kerr ring resonators
Université libre de Bruxelles (U.L.B.)（布鲁塞尔自由大学）；University of Lille, CNRS（里尔大学，法国国家科学研究中心）
研究揭示了在双共振环形谐振器中，受激布里渊散射与时间腔soliton的相互作用如何自发形成稳定的晶格结构，推动了混合布里渊-凯尔光学频率梳的理解。
2026-03-05 physics.optics
Large evanescently-induced Brillouin scattering at the surrounding of a nanofibre
布里渊散射已被广泛用于先进的光子学功能，如微波光子学、信号处理、传感、激光，以及最近在微米和纳米光子波导中。到目前为止，所有的工作都集中在从微和纳米波导的核心区域驱动的光声相互作用。在这里，我们观察到，为第一次，一个有效的布里渊散射产生的倏逝场附近的亚波长波导嵌入在一个加压的气体细胞，与$18.90 \pm 0.17$ m $^{-1}$ W $^{-1}$的最大增益系数。该增益比在空芯光纤中获得的最高布里渊增益大11倍，比在标准单模光纤中获得的最高布里渊增益大79倍。从波导实现强自由空间布里渊散射受益于受限光的灵活性，同时提供对光声相互作用的直接访问，如在自由空间光声学（诸如布里渊光谱学和显微镜）中所要求的。因此，我们的工作在波导中的布里渊散射、布里渊光谱和显微镜之间建立了一座重要的桥梁，并在光声相互作用、光力学、传感、激光和成像方面开辟了新的途径。
2021-04-11 physics.app-ph physics.optics
Observation of anti-parity-time-symmetry, phase transitions and exceptional points in an optical fibre
近年来，在具有平衡增益和损耗分布的非厄米系统中出现的奇异物理引起了人们的极大关注。这些系统表现出相变和特殊的点奇异性，在其光谱，本征值和本征模式合并和整体维数降低。在特殊点观察到的几种奇特现象中，一个特别有趣的性质具有相关的实际潜力，包括对小尺度扰动的固有增强的敏感性。然而，到目前为止，这些原则已经实现了精确的制造和调谐要求的费用，涉及定制的纳米结构的设备与控制分布的光学增益和损耗。在这项工作中，反奇偶校验时间对称相变和特殊点奇点证明在一个标准的单模电信光纤的单股，使用的设置完全由现成的组件。两个传播信号通过受激布里渊散射放大和耦合，这使得该过程非厄米特，并能够精确控制增益和损耗。奇异响应周围的异常点和拓扑结构周围产生的奇异性的小变化的实验证明与大精度，使鲁棒性增强的频谱响应的布里渊频移的小尺度变化。我们的研究结果打开了令人兴奋的机会，探索非厄米现象的桌面设置，直接扩展到高阶哈密顿量和应用在量子光学，纳米光子学和传感。
2020-08-07 physics.optics
Spatial beam self-cleaning in multimode fiber
由于迫切需要克服单模光纤系统的当前容量紧缩以及多模复杂非线性光学的最新进展，多模光纤正受到重新关注[1-13]。在这项工作中，我们证明了标准多模光纤可以用作超快全光学工具，用于高功率激光脉冲的横向光束操纵。我们的实验数据表明，在梯度折射率多模光纤的克尔效应是克服斑点失真的驱动机制，导致有点反直观的效果，导致在空间上干净的输出光束对光纤弯曲鲁棒。我们的观察表明，即使在没有诸如受激散射（拉曼或布里渊）之类的耗散过程的情况下，也可以实现将非线性光束整形为多模光纤的基模[14，15]。
2017-12-17 physics.optics
Brillouin lasers in Bragg grating microresonators
本文通过在平面集成硫系微谐振器中写入可重构腔内布拉格光栅，利用光子带隙抑制级联布里渊散射，使BL振荡阈值提高至少六倍，并在399 mW泵浦功率下实现十阶级联的完全抑制，为高性能片上布里渊激光器提供了新平台。
2025-06-04 physics.optics
Brillouin resonance broadening due to structural variations in nanoscale waveguides
我们研究了结构变化（即缓慢变化的几何畸变和内部应变场）对纳米波导中受激布里渊散射（SBS）共振的宽度和形状的影响。我们发现，它们导致一个均匀的共振展宽通过两个不同的机制：首先，声学频率是直接影响通过机械非线性;其次，光波数的影响，通过光学机械非线性导致额外的声学频率偏移通过相位匹配条件。我们发现，这第二种机制是成比例的光机械耦合，因此，相关的SBS增益本身。它在模内前向SBS中不存在，而在后向散射中起重要作用。因此，在后向SBS中，增加光声重叠超过由制造公差限定的阈值将不再产生总斯托克斯放大的预期二次增加。最后，我们通过数值例子说明，在后向SBS和模间前向SBS中，两种符号相反的展宽机制的存在也为补偿几何展宽效应提供了可能。我们的结果可以转移到其他微和纳米结构的波导几何形状，如光子晶体光纤。
2016-01-12 physics.optics
Bunching of temporal cavity solitons via forward Brillouin scattering
本文报道了在连续驱动的无源光纤谐振腔中观测到的时间腔孤子的群聚动力学。具体来说，我们激发了大量的超快腔孤子与随机的时间间隔，并观察在实时初始随机序列如何自组织成规则间隔的聚集。为了解释我们的实验观察，我们开发了一个简单的理论模型，允许大量的时间腔孤子之间的长程声诱导相互作用进行模拟。值得注意的是，我们的模拟结果与我们的实验观测结果非常吻合，强烈表明孤子聚束动力学来自前向布里渊散射。除了证实先前的理论分析和揭示一个新的腔孤子自组织现象，我们的研究结果阐明了声音与超快光脉冲的大合奏相互作用的方式。
2015-09-16 nlin.PS physics.optics
