High Quality factor micro-ring resonator for strong atom-light interactions using miniature atomic beams
提出了一种用于原子束与免退火高品质因数微谐振腔之间强相互作用的集成光子学平台。在$~780$ nm处$^{87}$ Rb的光学跃迁附近，我们制作了一个加载Q值为$1.55\times10^6$的薄膜空气包层SiN微谐振器。该Q无需在高温下对器件进行退火即可实现，从而也可实现包含光电电路的未来全集成平台。估计的单光子拉比频率（2g）是${2\boldsymbolπ}\times$ 64 MHz，在谐振器上方100 nm的高度。我们的模拟结果表明，微型原子束的纵向速度为0.2米/秒至30米/秒将强烈与我们的谐振腔相互作用，允许检测单原子的过境和可扩展的单原子光子器件的实现。具有类似Q的轨道谐振器可以用于检测速度约为300 m/s的热原子束。
2020-08-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Self-focused beams to couple light into a whispering-gallery mode resonator
我们提出了一种新颖的方法耦合到回音壁模式谐振器的光。这种方法得益于棱镜耦合的模式选择性和鲁棒性以及光纤锥形的单模传播。它由一个棱镜形的晶体组成，晶体内部有一个波导，波导是通过光束自陷就地自刻的，以允许与给定谐振腔的最佳耦合。
2014-07-07 physics.optics
Strong nonreciprocity in modulated resonator chains through synthetic electric and magnetic fields
我们研究了时空调制的一维谐振器链的非互易性，从等效的二维谐振器阵列的角度与一个合成的维度和横向合成的电场和磁场。合成场分别与谐振器链的时间和空间调制有关，并且我们证明了它们的组合可以在没有附加元件的情况下打破传输互易性。这种非互易效应类似于带电粒子的霍尔效应。我们实验实现链2和3时空调制谐振器和测量超过58分贝的隔离对比度。
2019-03-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Modeling integrated frequency shifters and beam splitters
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本文提出了一种基于调制耦合谐振子阵列的频率模式光束分裂器设计方法，并分析了其在光子量子计算中的应用及限制。
2026-02-05 physics.optics quant-ph
Micro-resonator based all-optical transistor
我们提出了一个高速，低损耗，全光晶体管的理论估计，使用微谐振器设备，其领域的相互作用与铷蒸气渐逝。我们使用四能级电磁感应吸收方案来耦合晶体管的光场。我们的结果表明，一个弱的控制光束可以切换一个更强的信号光束，与对比度大于25 dB和损失小于0.5 dB。切换时间尺度在100 ps的量级上。
2012-10-02 physics.optics quant-ph
Effect of Diffraction on Wigner Distributions of Optical Fields and how to Use It in Optical Resonator Theory. I -- Stable Resonators and Gaussian Beams
第一部分的文件是专门的衍射现象，可以表示的分数傅里叶变换的订单是实数。根据标量理论，衍射作用于电场的振幅以及其球面角谱，并且可以在空间频率相空间上定义维格纳分布。相空间具有欧几里德结构，因此衍射效应是与光场相关的维格纳分布的旋转。这样的旋转被示出为分裂成两个特定的椭圆旋转。谐振腔横模的Wigner分布在这些旋转中是不变的，在此基础上发展了一个完整的稳定光学谐振腔和高斯光束理论，包括束腰的存在性和相关公式，并自然地引入了Gouy相位。
2022-03-15 physics.optics
Bessel-Gauss beam optical resonator
在一个简单的图片中，贝塞尔光束被视为在入射和出射锥形波之间的干涉区域中形成的横向驻波。基于这种解释，我们提出了一种光学谐振腔，支持模式的近似贝塞尔-高斯光束。应用二维Fox-Li算法验证了结论
2003-02-04 physics.comp-ph physics.optics
Integrated multi vector vortex beam generator
提出了一种在集成环形谐振腔中产生和操纵矢量涡旋光束的新方法。我们数值计算表明，一个环形谐振器，与适当的光栅，解决了垂直位移接入波导发射一个复杂的光场。发射的光束具有特定的偏振拓扑结构，因此具有横向强度分布和轨道角动量。我们提出了一个组合的几个同心环谐振器，解决了不同的总线指南，产生任意的轨道角动量量子态，这可能是潜在的用于经典和量子通信。最后，我们证明了数值，该设备作为一个轨道角动量分选机与不同的轨道角动量通道之间的平均串扰为-10 dB。
2013-06-28 physics.optics quant-ph
Micromanufacturing of geometrically- and dimensionally-precise molecular single-crystal photonic micro-resonators via focused ion beam milling
具有良好限定的几何形状和尺寸的有机光学晶体的高度可再现的制造对于实现工业相关的全有机微电子和纳米光子组件以及光子集成电路是重要的。在这里，我们展示了程序化的形状和大小的改变，并使用聚焦离子束铣削技术的磁盘和矩形几何形状的苝晶体谐振器。由于所采用的技术的高度可再现性，所制造的显示形状和尺寸相关的光学模式的较小尺寸的盘和矩形晶体谐振器适用于商业纳米光子应用。
2022-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A quantum dot coupled to a suspended-beam mechanical resonator: from the unresolved- to the resolved-sideband regime
本研究将自组装InAs量子点耦合到悬浮梁GaAs机械谐振器，利用窄线宽量子点实现对30-600MHz范围内8个机械模式的全面表征，覆盖未分辨到分辨边带区域，并首次在4.2K下观测到热驱动声子边带。
2023-11-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Planar Waveguide Circulating Gaussian Beam Resonators on a Silicon Photonic Chip
本研究提出一种硅基平板波导循环高斯光束谐振器设计，采用折叠腔结构与缝隙耦合方式，实现了高Q值与宽带工作，降低了侧壁粗糙度等带来的损耗和模式分裂影响。
2025-07-30 physics.optics
Synthetic gauge field in a single optomechanical resonator
最近出现了合成规范场，它是在量子模拟、拓扑物质和受保护的激发态传输过程中产生的。例如，超冷原子在光晶格中隧穿时会经历光诱导的有效磁场，并提供了模拟量子霍尔效应和拓扑绝缘体的平台。类似地，在耦合谐振器阵列中已经证明了与位点之间的光子传输相关联的磁场。在这里，我们报告的第一个实验演示的合成规范场的虚维玻色子模式在一个单一的光机械谐振器。利用简并顺时针（CW）和逆时针（CCW）光学模以及机械模，通过调节驱动激光器的相位，实现了可控的合成规范场。对于不同的合成磁通量，实现了三种模式之间的非互易转换。作为一个证明的原理演示，我们还显示了一个快速变化的合成规范场下的系统的动力学。我们的演示不仅提供了一个通用的和可控的平台，研究合成规范场在高维，但也使探索超快速规范场调谐与大的动态范围，这是有限的磁场。
2019-08-13 physics.optics
On the analogy between a single atom and an optical resonator
自由空间中的单个原子可以对光束产生强烈的影响，并且单个光子可以对自由空间中的单个原子产生强烈的影响。关于这种相互作用，可以提出两个概念上不同的问题：单个原子能否完全吸收单个光子，以及单个原子能否完全反射光束。在这两种情况下，实现充分效果的条件是不同的。在这里，我们讨论的背景下，光学谐振腔的相关问题。当适当地成形激光脉冲时，它将被光学谐振器完全吸收，即，没有光会被反射，并且所有的脉冲能量在开始泄漏之前会在谐振器内部积累。我们详细地表明，在这种情况下，时间脉冲的形状必须匹配的腔的自由衰减所获得的时间反转脉冲。另一方面，由通常反射大部分入射光的高反射镜制成的谐振器可以完全透射光，只要光是窄带的并且与腔谐振。类比是单个原子-通常让大部分光通过-在特殊条件下可以完全反射入射光束。使用这个类比，我们能够研究实际的实验限制在原子-光子耦合，如有限的脉冲，带宽和立体角覆盖的影响，并使用光学谐振腔作为一个测试床的量子实验的实施。
2010-09-13 physics.optics quant-ph
Beam Steering with Ultracompact and Low-Power Silicon Resonator Phase Shifters
光子集成电路（PIC）相控阵列可以是一种使能技术，用于广泛的应用，包括紧凑的移动平台上的自由空间激光通信。然而，将PIC相控阵列缩放到大量阵列元件受到用于波束转向的各个移相器的大尺寸和高功耗的限制。在本文中，我们展示了硅PIC相控阵波束转向的基础上，热调谐超紧凑微型谐振器移相器的半径为几微米。这些与微加热器集成的谐振器被设计为强耦合到外部波导，从而提供具有小的残余幅度调制的大的且可调节的相移，同时消耗0.4 mW的平均功率。我们还介绍了表征技术的谐振器移相器在相控阵列的校准。有了这种紧凑的移相器和我们的校准技术，我们演示了1x8 PIC相控阵的波束转向。这些谐振腔移相器的小尺寸将使低功率和超大规模的PIC相控阵激光通信系统的长距离。
2019-09-10 physics.app-ph physics.optics
Synthetic phonons enable nonreciprocal coupling to arbitrary resonator networks
诱导非互易波传播是电磁学、光学和声学中广泛的物理系统中的一个基本挑战。最近的努力，以创造非互易设备已经离开了既定的磁光方法，而是利用基于动量的技术，如相干时空调制的谐振器和波导。然而，到目前为止，这种设备可以实现的非互易频率响应受到限制，主要是宽带或洛伦兹形传递函数。在这里，我们表明，波导和谐振器网络之间的非互易耦合，使可定制的非互易频率响应的设备的创建。我们通过合成声子的作用产生非互易耦合，合成声子模拟传播声子，可以在频率和动量不同的引导模式和共振模式之间散射光。我们在微带电路中实现非互易耦合，并通过实验证明了两个基本的非互易功能，如隔离和回转以及可重构，高阶非互易滤波器。我们的研究结果表明非互易耦合作为平台的广泛的一类可定制的非互易系统，适用于所有的波现象。
2018-03-13 physics.optics
Constructing three-dimensional photonic topological insulator using two-dimensional ring resonator lattice with a synthetic frequency dimension
在拓扑光子学的发展中，实现三维拓扑绝缘体具有重要意义，因为它使得能够利用光子探索新的拓扑物理，并且有望实现对三维中的无序具有鲁棒性的新型光子器件。先前关于三维拓扑绝缘体的理论建议利用了复杂的几何形状，这对于实现是具有挑战性的。在这里，基于合成维的概念，我们表明，一个二维阵列的环形谐振器，这是以前证明了表现出二维拓扑绝缘体阶段，实际上自动成为一个三维的拓扑绝缘体，当频率维度被考虑在内。此外，通过调制几个谐振器，可以产生沿着频率轴的螺旋位错，这提供了光子沿着频率轴的鲁棒传输。证明拓扑系统中的螺位错物理是固态系统中的一个重大挑战。我们的工作表明，三维拓扑绝缘体的物理特性可以在标准的集成光子学平台上进行探索，从而为控制光频率的新型器件提供了机会。
2018-02-07 physics.optics
Longitudinal to transversal conversion of mode-locked states in an empty optical resonator
本文利用空光学谐振器的光谱与空间滤波，将纵向锁模态转换为横向锁模态，实现多达五个横向模式的相位锁定叠加，并通过对模式集合与功率的独立调控，增强了对横向锁模态生成的控制。
2023-04-11 physics.optics
Dielectric cross-shaped resonator based metasurface for vortex beam generation in Mid-IR and THz wavelengths
超表面是包括亚波长间隔和亚波长尺寸的谐振器的二维（2D）阵列的工程化薄表面。超表面可以局部地操纵光的振幅、相位和偏振，具有高空间分辨率。在这项研究中，我们报告了专门为红外（IR）和太赫兹（THz）波长制造的涡旋光束生成超颖表面的数值和实验结果。所设计的超颖表面由具有空间变化长度的介电十字形谐振器的2D阵列组成，从而向入射光提供期望的空间变化相移。超颖表面被发现是不敏感的入射光的偏振。使用严格的时域有限差分（FDTD）分析计算的交叉谐振器的尺寸。利用两个工作在8.8~$μ$ m（IR）和0.78~THz（THz）的涡旋产生光学元件，通过对元谐振腔进行物理定标，实现了光谱可伸缩性。使用配备焦平面阵列（FPA）探测器的FTIR成像显微镜对在中红外光谱范围内产生的涡旋光束进行成像。该设计可用于有效的波前整形以及中红外光谱范围内的各种光学成像应用，其中需要偏振不敏感性。
2019-06-25 physics.app-ph physics.optics
Photoacoustic effect from an oscillating source in a one-dimensional resonator
本研究探究一维谐振腔中移动连续光束的光声效应，发现光束以声速移动时会产生可用于痕量气体检测的放大效应，求解得到了光束腔体往返扫描的叠加效应特性。
2024-04-12 physics.app-ph physics.optics
Artificial non-Abelian lattice gauge fields for photons in the synthetic frequency dimension
非阿贝尔规范场产生了非平凡拓扑物理。在这里，我们开发了一个方案，创建一个任意SU（2）格点规范场的光子在合成频率维使用动态调制环形谐振器阵列。以光子的偏振态作为自旋基，实现了矩阵值规范场。作为一个具体的例子，我们使用的非阿贝尔广义的Harper-Hofstadter哈密顿量，我们表明，测量的稳态光子振幅内的谐振腔可以揭示的能带结构的哈密顿量，这表明潜在的非阿贝尔规范场的签名。这些结果为探索光子系统中非阿贝尔格点规范场的新拓扑现象提供了机会。
2023-01-19 physics.optics quant-ph
Retro-Reflective Beam Communications with Spatially Separated Laser Resonator
利用红外或可见光作为载体的光无线通信（OWC）在6 G研究中受到极大关注。共振波束通信（RBCom）是一种同时满足非机械移动性和高信噪比要求的光通信技术。它具有自对准功能，因此避免了定位和指向操作。然而，RBCom经受回波干扰。本文提出了一种基于二次谐波产生的无回波干扰RBCom系统设计。发射器和接收器构成一个空间分离的激光谐振腔，其中形成回射谐振光束并自动跟踪接收器。这种结构为信道提供了波束形成和对准的自适应能力，这类似于智能反射表面（IRS）增强通信的概念，但没有硬件和软件控制器。此外，我们建立了一个分析模型来评估波束半径，波束功率，和信道容量。结果表明，与现有的OWC技术相比，该系统在10 Gbit/s以上的传输距离更长，光束直径更小。
2021-06-25 cs.SY eess.SY physics.optics
Degenerate optical resonator for the enhancement of large laser beams
其中大尺寸（几毫米）的光束可以共振的增强腔具有若干应用，特别是在原子物理学中。然而，在紧凑的几何形状（小于一米长）中达到大束腰通常使谐振器接近简并极限。在这里，我们实验研究了一个简并光学腔，44厘米长，由两个平面镜放置在一个透镜的焦平面，在一个制度的中间精细度（$\sim 150$）。我们研究了不同输入光束腰宽（5.6~mm）时，光束的纵向错位对光增益的影响，发现数据与基于高斯光束ABCD传输模型的预测一致。对于1.4mm的束腰，我们达到了26的光学增益，这可以对几个应用产生影响，特别是原子干涉。利用角谱方法数值研究了大束腰情况下的光学增益衰减，考虑了光学像差的影响，光学像差在这种简并腔中起着重要的作用。我们的计算定量再现实验数据，并将提供一个关键的工具，设计增强腔接近简并极限。作为一个例子，我们讨论了这种谐振腔的几何形状的应用与顶帽强度分布的激光束的增强。
2020-12-14 physics.atom-ph physics.optics
Vertical beaming of wavelength-scale photonic crystal resonators
我们报道了在光子晶体平板谐振器内产生的光子的$> 80%$可以在$\pm 30^\circ$的小发散角内漏斗化。通过调整谐振腔的几何形状和在谐振腔下方放置反射器来改变光子晶体平板谐振模的远场辐射特性。前一种方法直接对近场分布进行整形，从而获得方向性和线偏振的远场方向图。后一种修正利用了原始波和反射波之间的干涉效应，以增强能量方向性。我们发现，无论板的厚度，板和反射器之间的最佳距离接近等于一个波长的共振考虑。我们还讨论了一种有效的远场模拟算法的基础上的时域有限差分法和近远场变换。
2006-04-07 physics.optics
Giant field enhancement by funneling effect into sub-wavelength slit-box resonators
受声学亥姆霍兹共振器的启发，我们提出了一种狭缝盒电磁纳米天线，能够将入射光束的能量集中到比经典透镜小一千倍的表面上。这种设计在整个狭缝中产生了热体积中的巨大场强增强。由于全方位接收，即使在聚焦波束的情况下，它也能达到可见光范围内的$10^4$和太赫兹范围内的$10^8$。这些特性可以针对需要极端光集中的应用，例如SEIRA，非线性光学和生物光子学。
2014-03-10 physics.optics
Dynamic Terahertz Beam Steering Based on Graphene Metasurfaces
全（2 $π$）相位调制对于有效的波前操纵是关键的。在这篇文章中，基于石墨烯长/短带谐振器的超表面被用来实现一个动态的2 $π$相位调制，通过施加不同的电压到不同的石墨烯谐振器。该配置被发现具有高的反射效率（最小56%），并在宽的频率范围内具有全相位调制。通过相应地改变不同石墨烯谐振器的费米能级，在宽频率范围（1.2至1.9 THz）中证明了高达120度（$\pm60^\circ$）的太赫兹（THz）光束转向。这种超表面可以为有效地操纵THz波提供新的平台。
2016-01-21 physics.optics
Focused ion beam polishing based optimization of high-Q silica microdisk resonators
针对微盘谐振器侧壁粗糙度问题，提出利用聚焦离子束抛光优化制造工艺，显著降低表面粗糙度并提升散射品质因数，为高性能光子器件制造提供新途径。
2024-11-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Solitary beam propagation in a nonlinear optical resonator enables high-efficiency pulse compression and mode self-cleaning
本文提出利用周期性分层克尔介质中的空间孤子实现高效超连续谱产生和脉冲压缩，实验将170 fs脉冲压缩至22 fs且效率约90%，并证实了模式自清洁现象。
2020-09-23 physics.optics
On-chip optical non-reciprocity through a synthetic Hall effect for photons
本文利用声光调制的纳米光子谐振器链同时构造合成电场与磁场，实现光的合成霍尔效应，并据此实现片上非互易光学传输，为新型光子与拓扑器件提供基础。
2020-10-21 physics.optics
Mode-Locked Topological Insulator Laser Utilizing Synthetic Dimensions
我们提出了一个系统，利用拓扑光子学和合成尺寸的基本特征，迫使许多半导体激光器谐振器同步，相互锁定，并在适当的调制下发出一个训练的变换限制锁模脉冲。这些激光器利用Floquet拓扑边缘状态在一个一维阵列的环形谐振腔，这对应于一个二维拓扑系统的一个空间维度和一个合成频率维度。结果表明，多元激光系统的激射态具有明显的空间拓扑边态特征，同时表现出拓扑保护输运。拓扑合成空间边缘模式在边缘上的多频模式之间施加恒定相位差，并且与各个元件的调制一起迫使谐振器的集合锁模并发射短脉冲，对多谐振器系统中的无序是鲁棒的。我们的研究结果提供了一个概念验证机制，以主动模式锁定的激光二极管阵列的许多激光元件，这是非常困难的，否则由于存在许多空间模式的阵列。本文提出的拓扑合成空间概念为克服这一重大技术挑战提供了一条途径，并为激光物理学开辟了新的机会。
2021-04-08 physics.optics
Electric fields for light: Propagation of microwave photons along a synthetic dimension
电磁谐振器的均匀间隔模式通过适当的时间调制彼此耦合，导致类似于在晶格的不同位置之间跳跃的粒子的动力学。这种用频率空间中的“合成”维度替换晶格的真实空间维度极大地降低了模拟量子模拟器的硬件复杂性。因此，可以用非常少的物理控制线来完成高度多模结构的复杂控制和读出。我们证明了这一概念与微波光子在超导传输线谐振器的谐振器的自由光谱范围附近的频率调制系统参数和观察传播的光子波包在时域中。线性传播动力学相当于紧束缚模型，我们探测频率站点之间的散射参数测量。我们提取一个近似的紧束缚色散关系的合成晶格和初始化光子波包定义良好的准动量和群速度。作为该平台在模拟物理系统中的一个示例应用，我们展示了与周期势中的粒子相关的布洛赫振荡，并受到恒定的外部场的影响。模拟场强烈影响光子动力学，尽管光子具有零电荷。我们沿合成频率维度的光子动力学的观察立即推广到拓扑光子学和单光子功率水平，并扩展了量子模拟可寻址的物理系统的范围。
2019-08-27 physics.optics quant-ph
Synthetic high-order PT symmetry in a single coil resonator
具有宇称-时间（PT）对称性的非厄米系统的探索在物理学和工程学的广泛学科领域中从根本上和技术上都引起了巨大的研究兴趣。在这种情况下，主要新兴领域的一个重要示例是使用多个线圈的PT对称无线应用，所述多个线圈在空间上分离但以位置相关的耦合强度相互耦合。这种空间PT配置限制了PT对称设计的灵活性和小型化。就这一点而言，受散射诱导的两个相反的回音壁（WG）模式在光学谐振腔中的启发，类似地，在这里，我们实验证明了一个特殊构造的二阶（第二阶）PT对称的单线圈谐振器，其电流具有两个不同的方向被内部旁路电容器激发。我们提出的结构具有以下独特的功能：首先，旁路电容器在光谱共振中诱导耦合，使我们能够观察到对称区域之间的二阶相变，而不需要在空间PT情况下的第二线圈。在这种情况下，这种特殊构造的PT对称性可以被认为是合成的PT对称性，这是通过具有不同方向的耦合模式实现的。第二，通过引入两个或多个内部旁路电容，可以在单线圈谐振器中实现合成高阶PT对称系统轴承，如三阶例外点。这些结果将为从综合的角度研究非厄米物理提供一种实现高阶PT对称性的新范式，并可推广到光学、声学等其他物理平台。
2020-09-11 physics.app-ph physics.optics
Optomechanical coupling in photonic crystal supported nanomechanical waveguides
我们报告增强光机械耦合嵌入纳米机械梁谐振器内的光学跑道谐振器。机械谐振器的精确控制是通过将光束夹在两个低损耗的光子晶体波导耦合器之间来实现的。耦合器提供的低插入损耗和刚性机械支撑产生高机械和光学Q因子，以改善信号质量。
2009-06-02 physics.optics
Fiber ring resonator with nanofiber section for chiral cavity quantum electrodynamics and multimode strong coupling
我们实验上实现了一个光纤环形腔，包括一个锥形部分与亚波长直径腰部。在该部分中，被引导的光表现出显著的渐逝场，其允许与光学发射器的有效接口。一个商业可调谐光纤分束器提供了简单和强大的耦合到谐振器。谐振腔的关键参数，如其输出耦合率，自由光谱范围和双折射率可以调整。由于低锥度和耦合损耗，谐振器表现出F=75+/-1的无载精细度，足以达到用于放置在倏逝场中的发射器的强耦合的状态。该系统非常适合于沿超导截面捕获激光冷却的原子系综。基于测量的参数，我们估计该系统可以作为一个平台，光学多模强耦合实验。最后，我们讨论了基于手征量子光学应用的谐振腔的可能性。
2016-11-04 physics.optics quant-ph
Anomalous time delays and quantum weak measurements in optical micro-resonators
研究了复散射系数接近于零的高斯波包的非弹性共振散射。我们从理论和实验两方面证明，这种近零散射会导致散射波包的非常大的时间延迟和频率偏移。此外，我们揭示了一个密切的类比，这些异常的位移与空间和角度的古斯-汉兴光束位移，这是通过量子弱测量放大。然而，与其他光束移位和弱测量系统相比，我们处理的是没有任何固有自由度的一维标量波。正是系统的非埃尔米特性质产生了它丰富而非平凡的行为。我们的结果是通用的任何散射问题，无论是量子或经典。作为一个例子，我们考虑了光脉冲通过具有侧面耦合环形微谐振腔的纳米光纤的传输。透射系数的零点对应于临界耦合条件。临界耦合参数附近的时间延迟的实验测量验证了我们的弱测量理论，并展示了从典型的逆谐振器线宽尺度到脉冲持续时间尺度的时间延迟的放大。
2016-11-14 physics.optics quant-ph
Brillouin Lasing with a CaF_2 Whispering Gallery Mode Resonator
首次研究了泵浦光和斯托克斯光与超高Q值CaF_2谐振腔回音壁模共振时的受激布里渊散射。该谐振器用1064 nm的光泵浦，并且具有3.5微瓦的布里渊激光阈值。潜在的应用包括光产生微波和敏感陀螺仪。
2008-05-07 physics.optics
Engineering Photonic Floquet Hamiltonians through Fabry Pérot Resonators
在这封信中，我们分析了一个光学法布里-珀罗谐振腔作为一个时间周期驱动的（2D）光场反复穿越谐振腔，揭示了谐振腔扭曲产生一个合成的磁场施加到谐振腔内的光，而镜像差产生相对论动力学，非谐捕获和时空曲率。我们开发了一个Floquet形式主义计算的有效哈密顿的2D字段，概括的想法，腔内光场对应于一个非相互作用的，大质量的，谐波捕获粒子的合奏。这项工作阐明了光学谐振器在探索规范场和奇异时空中量子流体物理学方面的非凡潜力。
2015-11-02 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Measurement of the quantum zero-point motion of a nanomechanical resonator
我们提出了一个介观机械振荡器冷却到其量子基态附近的光学边带光谱测量。对应于图案化硅纳米梁的3.99GHz声学模式的机械振荡器经由辐射压力耦合到一对共定位的200THz光学模式。机械模式被冷却到接近其量子基态从浴温度为18 K，使用辐射压力反作用源于光腔共振之一的光泵浦。与第二光学腔共振共振的光学探测光束用于测量机械运动并确定机械模式的声子占据。探测光束的上转换和下转换光子之间的不对称性的测量直接产生与机械振荡器的量子零点运动相关联的位移噪声功率，并且提供机械模式的平均声子占用的绝对校准。
2011-08-23 physics.optics quant-ph
Creating high-dimensional topological physics using a single ring resonator
本文提出在单个调制环形谐振腔中利用多个合成频率维度、模式选择性调制与模式转换构建高维非平凡拓扑，并通过数值演示三维外尔点和五维杨单极子等模型。
2025-03-14 cond-mat.other physics.optics
Observation of flat-band and band transition in the synthetic space
在光子学中，合成晶格的构建越来越受到人们的关注，以探索几何维度之外的有趣物理，其中调制环形谐振腔系统被证明是一个强大的平台，可以在合成频率维度上产生不同类型的谐振模式之间的连接，有许多理论建议。各种实验实现在一个单一的环形谐振器进行了研究，而建设超越简单的合成晶格在多个环与不同类型的仍然缺乏，这需要完成作为一个重要的步骤进一步。在这里，我们实现的实验演示产生的一维Lieb晶格沿频率轴的光，实现在两个耦合环谐振器，而较大的环进行动态调制。这种合成的光子结构自然地表现出平带的物理特性。我们表明，从受激环输出端读出的时间分辨能带结构是能带结构在合成动量空间中到特定共振模上的强度投影，实验中观察到了无带隙的平带、模局域化效应以及平带到非平带的跃迁，并通过模拟得到了验证.我们的工作为构造具有两个环的合成Lieb晶格提供了直接证据，从而为在实验上构造与合成频率维度相关的多个环中的更复杂晶格迈出了坚实的一步。
2021-08-26 physics.optics
Study of tunable resonances in laser beam divergence and beam deflection
新的，基本的激光谐振腔的谐振特性的理论预测和实验证明。这些谐振或者发生在波前的光束宽度和光束曲率半径的时间依赖性中，或者发生在激光谐振器的输出光束的时间依赖性指向和位置稳定性中。在第一种情况下，谐振频率可以从零连续调谐到往返频率;在第二种情况下，通过例如移动谐振器的反射镜之一，谐振频率可以从零连续调谐到往返频率的一半。在这两种情况下，除了谐振频率之外，其与往返频率的互补频率也是谐振的，并且其偏移了往返频率的倍数的频率也是谐振的。在我们的实验演示中，我们测量了输出激光束的射频噪声谱，该输出激光束被刀口部分阻挡。我们观察到在理论预测的频率处噪声增加。由于光束的空间描述和光脉冲的时间描述之间的相似性，在锁模激光器的超短光脉冲的时间相关的脉宽和相位调制或时间抖动和中心频率中预测类似的共振。
2012-05-08 physics.optics
High Q-Factor Silicon Nitride Nanomechanical Resonators Fabricated by Maskless Femtosecond Laser Micro-machining
独立式氮化硅（SiN）器件是纳米机械谐振器领域以及诸如透射电子成像和纳米孔生物测定等其他技术应用的核心。用于制造这些器件的纳米纤维技术通常缺乏灵活性。虽然光刻需要为每个新的设计迭代印刷昂贵的光掩模，但电子束光刻非常慢并且需要高的设备成本。在这里，我们展示了无掩模快速原型制作的独立SiN纳米机械谐振器的飞秒激光烧蚀的平面SiN膜在环境空气中。我们制造了7到100 μ m不同宽度的微梁，并表征了它们的谐振频率和机械质量（Q）因子。我们发现，膜开裂可以避免在制造过程中，通过仔细设计的蚀刻图案，激光蚀刻有一个可以忽略不计的内置的拉伸应力的影响。对于每个光束，Q-因子测量几个本征模，并发现激光蚀刻后保持高。所有梁显示大于105的品质因数，而未蚀刻的普通膜具有Q > 106。确定了Q因子降低的可能原因，以及未来的工艺改进方向。
2022-10-01 physics.app-ph physics.optics
Synthetic non-Abelian Electric Fields and Spin-Orbit Coupling in Photonic Synthetic Dimensions
本文提出基于偏振复用时间调制环形谐振器在合成频率维度中合成光子非阿贝尔电场与自旋轨道耦合的方案，实现了最小SOC并操控脉冲动力学，为大规模合成晶格提供赝自旋控制。
2024-11-18 physics.optics
Synthetic dimensions in integrated photonics: From optical isolation to 4D quantum Hall physics
集成光子学的最新技术进步促进了工程玻色子系统中拓扑现象的研究。事实上，硅环形谐振器阵列的可控性开辟了新的视角，为光子与拓扑非平凡带的晶格，并将其集成到光子器件的实际应用。在这里，我们通过利用硅环谐振器的不同模式作为光子的额外维度来进一步推动这些发展。沿着这个合成维度的调谐是通过一个外部的时间相关的调制，允许工程规范场的产生。我们展示了这种方法如何可以用来产生各种令人兴奋的拓扑现象集成光子学，从一个拓扑鲁棒的光学隔离器在空间一维（1D）环形谐振器链的驱动耗散模拟的4D量子霍尔效应在空间3D谐振器晶格。我们的建议铺平了道路，对使用的拓扑效应在新的光子晶格的设计，支持许多频率通道，并显示更高的连通性。
2016-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Adiabatic embedment of nanomechanical resonators in photonic microring cavities
我们报道了一个电路腔光机械系统，其中纳米机械谐振器被机械地嵌入到具有超低过渡损耗的光学环形谐振器中。纳米机械装置形成水平硅槽环谐振器的顶层的一部分，其使得能够经由锥形纳米间隙色散耦合到电介质衬底。我们的测量结果表明，几乎不妥协的光学品质因数（Q）后，释放的机械光束。
2014-02-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bloch Oscillations of Driven Dissipative Solitons in a Synthetic Dimension
合成维度的工程设计允许通过耦合物理系统的离散自由度来构建虚构的晶格结构，例如电磁腔的量子化模式或原子的内部状态。这种方法使静态和动态布洛赫带性质的研究在没有一个真正的周期性晶格结构。到目前为止，绝大多数的实现都集中在线性和保守的过程，与潜在的丰富的物理和机会提供的非线性和耗散仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们从理论上和实验上研究布洛赫带传输，非线性和耗散之间的复杂的相互作用，探索如何实现在相干驱动的光学谐振腔的频率空间中的合成尺寸影响系统的非线性波的动态。特别是，我们观察和研究了沿合成频率维度发生的非线性耗散布洛赫振荡，该振荡由谐振器中无限持续的局部耗散结构（孤立子）维持。耗散孤子态的独特性质可以将合成维度的有效尺寸扩展到远远超过线性区域中所实现的尺寸，并且能够实现长寿命的布洛赫振荡和对底层能带结构的高分辨率探测。除了代表布洛赫振荡和耗散孤子之间的相互作用的第一个实验研究，我们的工作建立克尔谐振器作为一个理想的平台，在长尺度合成维度的非线性动力学的研究，在拓扑光子学有前途的应用。
2021-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Target-wavelength-trimmed second harmonic generation with gallium phosphide-on-nitride ring resonators
我们展示了制造后的目标波长微调与氮化镓的氮化硅集成的光子平台，使用受控的电子束曝光的氢倍半硅氧烷包层。电子束曝光剂量和谐振波长红移之间的线性关系使得能够确定性地将同一芯片上的多个器件单独微调到单个目标波长的30 μ m以内。在具有$10^4$量级的品质因数的多个器件中示出了在目标波长处从电信到近红外的二次谐波产生。制造后调谐是包括量子频率转换在内的目标波长应用的重要工具
2021-10-08 physics.app-ph physics.optics
Synthetic SU(3) non-Abelian gauge fields in photonic synthetic frequency dimensions
The University of Hong Kong（香港大学）
本文提出在光子合成频率维度中利用三个耦合环形谐振器实现 SU(3) 非阿贝尔规范场，构建紧束缚模型并验证其能带与波包动力学，为高秩非阿贝尔光控制开辟新途径。
2026-10-02 cond-mat.quant-gas physics.optics
Michelson interferometer with diffractively-coupled arm resonators in second-order Littrow configuration
迈克尔逊型激光干涉引力波（GW）天文台采用非常高的光功率以及透射耦合的法布里-珀罗臂谐振器以实现高测量灵敏度。由于透射光学器件中的吸收，高功率导致热透镜效应，从而导致激光束轮廓的热畸变，这对GW观测站中可采用的最大光功率设置了限制。在这里，我们提出并实现了一个迈克尔逊型激光干涉仪与臂谐振器，其耦合组件是全反射二阶利特罗光栅。原则上，这种光栅允许谐振器的高精细度值，但避免激光的体传输，从而避免相应的热光束失真。所使用的光栅具有三个衍射级，这导致产生第二信号端口。我们从理论上分析了所提出的拓扑结构的信号响应，并表明它是等效于传统的迈克尔逊型干涉仪。在我们的原理验证实验中，我们在臂谐振器内生成相位调制信号，并在两个信号端口同时检测它们。考虑到光损耗，和信号被证明是等效于具有透射耦合臂腔的单输出端口迈克耳孙干涉仪。建议和演示的拓扑结构是未来全反射GW天文台设计的一种可能的方法。
2012-09-10 physics.optics
Ray splitting in paraxial optical cavities
本文数值研究了在存在光线分裂机制时傍轴光腔中光线的动力学。该腔为传统的双镜稳定腔，通过垂直于腔轴插入一个光学分束器来实现光束的分束。我们表明，取决于分束器的位置的光学谐振腔可以变得不稳定和射线动力学显示一个积极的李雅普诺夫指数。
2003-11-24 physics.optics
Length control of an optical resonator using second-order transverse modes
本文分析了一种非传统的将激光器锁定在谐振腔中的方法。误差信号来源于腔基模与由模失配激发的二阶高阶空间模之间的干涉。该方案简单，廉价，与类似的技术相比，一阶不敏感的光束抖动。在减轻技术噪声源之后，性能从根本上受到量子散粒噪声的限制。
2014-10-31 physics.optics
A self-tuning optical resonator
我们展示了一个非线性光学谐振腔，调谐到与输入光束共振。在掺铷双极化磷酸钛氧钾中实现的单片法布里-珀罗腔中，强度依赖的折射率通过多个自由光谱范围（FSR）产生线牵引。在这种情况下，面对驱动激光器频率的FSR尺度偏移，谐振腔被动地保持光学谐振：当一个谐振工作点变得不稳定时，谐振器迅速过渡到另一个谐振工作点。我们证明了稳定的二次谐波产生，没有主动反馈到激光器或腔。自调谐效应似乎是由一个非常强大的，以前未报道的光学非线性支持。
2018-01-06 physics.optics
Quantum limited imaging of a nanomechanical resonator with a spatial mode sorter
本文提出用空间模式解复用器成像纳米机械谐振器，通过HG模式转换读出扭转振动，实现接近量子极限的角位移测量。
2024-11-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Experimental Investigation of Stub Resonators Built in Plasmonic Slot Waveguides
在这项工作中，我们专注于短截线谐振器嵌入等离子体缝隙波导。该谐振器在光互连和传感器中具有潜在的应用。我们用电子束光刻和剥离技术制作了样品。我们使用基于散射矩阵的模型来量化从样品输出的光功率。我们测量的谐振腔的性质，通过耦合光的缝隙波导的光天线，利用交叉偏振的设置利用超连续谱源和高数值孔径物镜在电信波长范围内工作。我们的模型与实测数据吻合得很好。利用本文的方法可以对短截线谐振器进行进一步的研究。
2017-03-08 physics.optics
Prism-based compensation of group delay dispersion in the components of a femtosecond laser resonator and analysis of the influence of prism configuration on laser radiation parameters
本文提出一种解析与几何算法，用于计算飞秒激光谐振腔中棱镜间距及插入深度以补偿群延迟色散，并分析其对钛蓝宝石激光器Q因子、中心波长和光谱宽度的影响。
2025-09-08 physics.acc-ph physics.optics
