Phase-locking in cascaded stimulated Brillouin scattering
级联受激布里渊散射（SBS）是一种复杂的非线性光学过程，其导致产生由声学谐振频率频移的若干光波。这些布里渊频移光波之间的四波混频（FWM）可以产生具有稳定光谱相位的等距光学频率梳，即布里渊频率梳（BFC）。在这里，我们调查的相位锁定的BFC的光谱分量，考虑四波混频相互作用所产生的克尔非线性以及耦合的声场。推导的耦合模方程，包括所有相关的非线性相互作用的第一次，我们研究的各种非线性过程的贡献锁相，并表明，不同的制度，可以得到依赖于长度尺度上的字段振幅变化。
2015-10-26 physics.optics
Locking the frequency of lasers to an optical cavity at the $1.6 \times 10^{-17}$ relative instability level
我们将两个独立的Nd：YAG激光器的频率稳定在高精细度法布里-珀罗谐振器的两个相邻的纵模上，并在40 s的积分时间下获得了6.3 mHz的拍频不稳定性。对于单个激光器，这是相对于激光频率的$1.6\times10^{-17}$，以及相对于腔谐振半峰全宽的$1.3\times10^{-6}$。差拍信号的幅度谱具有7.8mHz的FWHM。这种稳定的频率锁定对于下一代光时钟探询激光器和基础物理测试具有重要意义。
2012-03-28 physics.optics
Pulse instabilities in harmonic active mode-locking: a time-delayed approach
本研究提出一种适用于大往返增益损耗的主动锁模时滞模型，可分析半导体激光器的工作区域与分岔行为，发现线宽增强因子会导致基模失稳，还揭示了脉冲在调制势极小值间跃迁的全局分岔机制。
2024-10-07 physics.optics
Laser frequency offset locking via tripod-type electromagnetically induced transparency
利用铷原子三脚架型双暗共振电磁感应透明系统实现了激光频偏锁定。详细研究了耦合场功率和失谐量对三脚架型EIT剖面的影响。在较宽的耦合场失谐范围内，EIT凹陷的超窄线宽为590 KHz，比Rb的自然线宽窄一个数量级。在没有耦合激光器额外稳频的情况下，我们在~ 2000 s的长时间内实现了60 KHz的相对频率波动，这比单个激光器的短时线宽要窄。
2014-03-28 physics.atom-ph physics.optics
Simple High-Bandwidth Sideband Locking with Heterodyne Readout
我们提出了一个强大的边带激光锁定技术，非常适合于需要低探测功率和外差读出的应用。通过反馈到一个高带宽压控振荡器，我们锁定一阶相位调制边带的桌面高精细法布里-珀罗腔，实现了3.5 MHz的反馈带宽与一个单一的积分器，从根本上限制了信号延迟。直接测量的闭环反馈的传递函数与假设理想系统元件的模型一致，由此我们提出了一种修改后的设计，该设计实际上应实现超过6 MHz的带宽，在1 kHz时的反馈增益接近因果限制$4\times 10^7$。非共振光学载波用于无干扰外差读出，减轻了对第二激光器或附加光学调制器的需要。
2016-10-05 physics.optics
Ultra-cold atoms in an optical cavity: two-mode laser locking to the cavity avoiding radiation pressure
超冷原子云与光腔光场的结合为发展新型激光冷却和研究合作现象提供了一个强有力的模型系统。这些实验关键取决于入射泵浦激光器相对于腔谐振的精确调谐。在这里，我们提出了一个简单而可靠的实验调谐方案的基础上的双模激光光谱仪。该方案使用第一激光器来探测腔的高阶横模，其在腔的光轴附近具有最小强度，其中原子被磁阱限制。用这种方法，在不使原子暴露于不需要的辐射压力的情况下观察到腔共振。第二个激光器，这是锁相到第一个和调谐接近基本腔模式驱动的相干原子场动力学。
2008-01-29 physics.atom-ph physics.optics
Nonlinear synchronization through vector subharmonic entrainment
本研究针对次谐波夹带（SHE）矢量特性不明的问题，以被动锁模光纤激光器为平台开展矢量型次谐波夹带（VSHE）的理论与实验研究，揭示其矢量耦合作用机制，为锁模控制提供新技术并拓展偏振态等调控维度。
2025-07-31 nlin.AO physics.optics
Group velocity locked vector dissipative solitons in a high repetition rate fiber laser
首次研究了正常色散光纤激光器中高重复频率耗散孤子的矢量特性。尽管所形成的DS是强啁啾的并且重复率大于100 MHz，但是在光纤激光器的129.3 MHz基频锁模和258.6 MHz谐波锁模下，可以分别形成偏振锁定和偏振旋转群速度锁定矢量DS。这两个矢量DSs的正交偏振分量具有明显不同的中心波长，并在激光腔中以相同的群速度一起传播，导致光谱上的渐变光谱边缘和小台阶，这可以被认为是群速度锁定矢量DSs的辅助指示。
2016-04-28 physics.optics
Amplification of nanosecond laser pulse chain via dynamic injection locking of laser diode
报道了一种新的用于高速波长开关的纳秒激光脉冲产生方法，在自由运转条件下，从激光二极管相对于主激光器产生几十GHz的蓝失谐.通过用尾纤电光强度调制器调制连续波主激光器产生的ns脉冲链被注入到从激光二极管中，以快速来回切换从激光器的波长。从激光器的输出光束经温控标准具滤波后得到放大脉冲链。基于我们的动态注入锁定方案，我们产生了一个ns尺度的方脉冲链，有效的ON/OFF比为10^8，考虑到至少60 dB的散射抑制，通过调谐光-原子相互作用与远共振失谐和26.7 dB的抑制比的标准具。通过研究注入锁定的动态过程，确定了注入锁定对注入功率和频率失调的依赖关系。
2016-12-03 physics.atom-ph physics.optics
Driven Dissipative Soliton Resonance
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；TU Wien（维也纳工业大学）；ATLA lasers AS（ATLA激光有限公司）
本文研究注入同步低功率单模种子对耗散孤子能量可扩展性的影响，揭示多脉冲阈值及随机共振导致的不稳定岛屿，并分析种子功率对锁模阈值的双重作用。
2025-09-29 nlin.PS physics.optics
Self-starting nonlinear mode-locking in random lasers
在超快多模激光器中，锁模是通过特殊的装置来实现的，比如可饱和吸收器或调制器，允许非常短的脉冲。这是因为在不同的，均匀的，频率的模式之间引起的非线性相互作用。理论预测，同样的模式锁定将发生在随机激光器中，但在没有任何设备的情况下，它的检测到目前为止是不可行的。由于对随机激光器的现象学和理解的普遍兴趣，而且，因为它是自启动锁模的第一个例子，我们设计并测试了一种测量这种特殊的非线性耦合的方法。通过对多模关联的详细分析，我们为GaAs晶体粉末无腔随机激光器中非线性模耦合的发生及其自启动锁模性质提供了明确的证据。强度峰之间的多点相关的行为进行了测试对非线性频率匹配条件相当于一个潜在的相位锁定在有序超快激光器。非平凡大的多点相关性，清楚地观察到空间重叠的共振，并变成敏感地依赖于频率匹配得到满足，最终证明了非线性锁模耦合的发生。
2019-03-31 cond-mat.dis-nn physics.data-an physics.optics
Transverse spin dynamics of light: the generalized spin-momentum locking for structured guided modes
量子自旋霍尔效应是控制表面态行为的拓扑性质的一种表现，在凝聚态物理中得到了广泛的研究，导致了拓扑绝缘体的发现。表面平面波本身携带横向光自旋，引入光的量子自旋-霍尔效应，在单向波导、计量学和量子技术中产生了许多有趣的现象和应用。除了自旋，光波还可以表现出矢量电磁场的复杂拓扑性质，与轨道角动量或不均匀强度变化有关。在这里，通过考虑自旋和角动量，我们证明了一个广义的自旋-动量关系，支配矢量属性的引导电磁波，扩展光量子自旋霍尔效应的二维矢量场的结构导波。这种效应导致了面外横向光学自旋的出现，其在能量流周围从“向上”状态逐渐变化到“向下”状态，并且它们的变化唯一地锁定到能量传播方向。本文用四种表面结构波演示了手征自旋涡旋中的自旋-动量锁定现象，并从理论和实验上得到了证实。这些结果有助于理解电磁导波中的自旋动力学，对自旋光学、拓扑光子学以及基于自旋的光学器件和技术具有重要意义。
2020-08-05 physics.class-ph physics.optics
Tunable Fiber Fabry-Perot Cavities with High Passive Stability
我们提出了三个高精细度可调谐单片光纤法布里-珀罗腔（FFPC）具有高的被动机械稳定性。光纤反射镜固定在开槽玻璃套圈内，这保证了谐振器的固有对准。一个附加的压电元件，使快速调谐的FFPC谐振频率在整个自由频谱范围内的两个设计。在低至$20\,$ mHz的反馈带宽下实现了腔谐振的稳定锁定，证明了高的无源稳定性。在另一极限，可以获得高达$27\,$ kHz的锁定带宽，接近第一机械谐振。均方根频率波动被抑制到腔线宽的$\sim 2\,$ %。在宽的频率范围内，频率噪声由系统的机械共振的热噪声极限支配。所展示的小尺寸器件可以有利地用于广泛的应用，如基于腔的传感技术、光学滤波器或量子光物质界面。
2020-10-03 physics.ins-det physics.optics
An optical phase-locking with large and tunable frequency difference based on vertical-cavity surface-emitting laser
提出了一种新的频率差可控的双激光器锁相技术。在我们的装置中，一个边带的电流调制的垂直腔面发射激光器（VCSEL）的相位锁定的主激光器注入播种，而另一边带的VCSEL是用来锁相的从激光器。因此，从激光器与主激光器相位锁定，频率差可调谐到约35 GHz。在种子功率为30 μ W时，从激光器的边带抑制率大于30dB。主设备和从设备之间的外差频谱具有小于1 Hz的线宽。利用这种光束实现了铷原子的相干布居俘获共振。
2007-10-30 astro-ph physics.atom-ph physics.optics
The optical control of phase locking of polariton condensates
用非共振泵浦激发的激子极化激元凝聚体的相位和频率可以通过外部相干光进行有效的调控。外部激光被调谐到接近与凝聚本征频率的共振，将其频率强加给凝聚并锁定其相位，从而表现出同步效应。确定了相位同步区形成的条件。本文研究了空间均匀相干光作用下两个紧密排列的极化激元凝聚体的同步。在中等强度的相干驱动下，同步伴随着极化激元二分体的对称破缺态的出现，而在高强度驱动下，这些态被对称态所取代。利用一个零维耦合耗散振子模型，研究了耗散和保守耦合下系统破缺态形成的分岔情形。
2019-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Characterisation of the potential of frequency modulation and optical feedback locking for cavity-enhanced absorption spectroscopy
一种连续波分布反馈二极管激光器的光反馈自锁与V形高精细腔的组合，描述了在等于V型腔的自由光谱范围的频率下的激光相位调制和在该高调制频率下的透射激光束的检测，以用于腔中的可能应用。为了估计在开放空气中通过V型腔的激光强度和频率调制光三重态的吸收基线噪声，在低压下将填充有C2 H2的1.5cm长的光学单元放置在腔输出镜后面。该装置的性能进行了评价，从实验带宽归一化的相对强度噪声的腔输出和频率调制的吸收信号引起的C2 H2吸收在1.5厘米的细胞。根据这些数据，我们估计，对于从连续TEM 00共振的透射最大强度峰值处记录的外差拍频信号中提取的C2 H2吸收光谱，可以实现2.1*10^-11 cm^-1 Hz^-1/2的噪声等效吸收灵敏度，比散粒噪声极限高11.7倍。
2012-12-16 physics.optics
Farey tree and devil's staircase of frequency-locked breathers in ultrafast lasers
具有两个竞争频率的非线性系统显示锁定或共振。在激光器中，两个相互作用的频率可以是腔重复频率和外部施加到系统的频率。相反地，激光器中呼吸振荡的激发自然地触发系统中的第二特征频率，因此显示腔重复率和呼吸频率之间的竞争。然而，呼吸孤子和频率锁定之间的联系是缺失的。在这里，我们展示了频率锁定在Farey分数的呼吸激光器。缠绕的数字显示了Farey树的层次结构和魔鬼楼梯的结构。离散激光模型的数值模拟证实了实验结果。因此，呼吸激光器可以作为一个简单的模型系统，探索非线性系统的普遍同步动力学。锁定的呼吸频率具有高的信噪比，并且可以产生密集的射频梳，这对于应用是有吸引力的。
2022-08-10 physics.optics
Rotation-induced Mode Coupling in Open Wavelength-scale Microcavities
我们研究了波长尺度微腔中模式耦合的旋转和开度之间的相互作用。在由圆盘变形而成的腔中，准简并共振对的衰减率随旋转速度的增加可能交叉或反交叉。驻波共振在高旋转速度下演化为行波共振，然而，顺时针（CW）和逆时针（CCW）行波共振都可以具有较低的腔衰减速率，这与旋转相关的有效折射率的直观预期相反。随着旋转速度的增加，谐振中的CW和CCW波分量之间发生锁相。这些现象是由微腔的开度对旋致模耦合的影响引起的。还讨论了非单调Sagnac效应的可能性。
2014-05-02 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
Polarization-rotation resonances with subnatural widths using a control laser
我们证明了极窄的共振极化旋转的原子蒸汽。共振是使用强控制激光在同一跃迁上产生的，由于磁子能级之间的光泵浦，该跃迁使原子极化。随着控制激光器中功率的增加，产生了连续的高阶嵌套偏振旋转共振，线宽逐渐变窄。我们研究了这些共振的Rb的$D_2$线在室温下的蒸汽细胞，并证明了$0.14 \, Γ$的宽度为三阶旋转。基于简化的$Λ$ V型能级结构的解释得到了系统密度矩阵分析的证实。共振的色散线形和亚自然宽度自然地适用于激光锁定原子跃迁和精密测量等应用。
2015-02-24 physics.atom-ph physics.optics
Quadrature amplitude modulation for electronic sideband Pound-Drever-Hall laser frequency locking
Joint Quantum Institute, National Institute of Standards and Technology and the University of Maryland（联合量子研究所，美国国家标准与技术研究院和马里兰大学）
本文提出利用正交幅度调制技术生成高质量相位调制射频驱动信号，用于实现电子边带锁定，通过软件定义无线电补偿I/Q失真，验证了该方法在超窄线宽激光频率锁定中的连续调谐能力。
2026-03-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.ins-det
One-dimensional spin-flipping topological edge state laser
该研究利用一维路径端点的扶手椅型边界实现拓扑边缘态自旋翻转背向散射，形成新型行波共振并实验演示其激光发射，为光的自旋操控提供新方案。
2024-08-09 physics.optics
Compact Stabilized Semiconductor Laser for Frequency Metrology
报道了一种基于自注入锁定高品质因数回音壁模式微谐振腔的795 nm频率可调半导体激光器。该激光器的特征在于在100 Hz至10 MHz的偏移频率范围内具有低于-80 dB的剩余幅度调制和优于300 Hz/Hz^（1/2）的频率噪声。激光器的调频（FM）速度和跨度分别超过1 MHz和4 GHz。实验证明了激光器对~（87）Rb D_1线的无多普勒饱和吸收共振的锁定，在1秒到1天的积分时间内，频率稳定度低于10^（-12）。在这项研究中所展示的架构是适合于实现在任何波长的频率可调激光器。
2014-11-18 physics.optics
Observation of high-order polarization-locked vector solitons in a fiber laser
报道了在被动锁模光纤激光器中观察到的一种新型偏振锁定矢量孤子。矢量孤子的特点是，不仅两个正交偏振的孤子分量是相位锁定的，而且其中一个分量具有双峰的强度分布。在该激光器中还得到了多个具有相同孤子参数的相位锁定高阶矢量孤子以及矢量孤子的谐波锁模。数值模拟证实了光纤激光器中存在稳定的高阶矢量孤子。
2009-03-13 physics.gen-ph physics.optics
Approached vectorial model for Fano resonances in guided mode resonance gratings
我们提出了一个自洽的矢量方法，基于格林函数技术，来描述Fano共振出现在导模共振光栅。该模型提供了结构的反射率和透射率矩阵的直观表达式，涉及平面参考结构的模式和辐射模式之间的耦合积分。这些表达式被用来推导出一个物理分析的配置中的入射偏振的效果是不平凡的。我们提供了我们的模型的数值验证。从技术的角度来看，我们展示了如何我们的平面参考结构的格林张量可以表示为两个标量格林函数，以及如何处理的奇异性的格林张量。
2017-12-04 physics.optics
Phase-sensitive interrogation of fiber Bragg grating resonators for sensing applications
本文讨论了一种用于无源布拉格光栅法布里-珀罗谐振腔远程解调的相敏技术。它基于Pound-Drever-Hall激光频率锁定，使用射频相位调制边带从法布里-珀罗干涉仪的谐振附近的复杂光学响应导出误差信号。我们研究如何调制频率和谐振带宽影响这个误差信号。实验结果表明，当激光器被锁定，该方法检测到的差分相移的光载波相对于其边带，由于微小的光纤光路位移。
2004-11-09 physics.ins-det physics.optics
Zeeman-tunable Modulation Transfer Spectroscopy
激光器的主动频率稳定到原子或分子共振是许多现代AMO物理实验的基础。调制转移光谱（MTS）具有平坦的背景和高的信噪比，为激光锁定提供了一种准确、稳定的方法。然而，尽管有其优点，MTS技术固有的四波混频过程需要仅在闭合跃迁中观察到最强的调制传递信号，将MTS排除在许多应用之外。在这里，我们报告的第一次观察到的磁性可调MTS误差信号。使用一个简单的两个磁铁的安排，我们表明，$^{87}$ Rb $F=2 \rightarrow F'=3$冷却过渡的误差信号可以塞曼移位的范围内的$>$ 15 GHz的铷$\text{D}_2$频谱上的任意点。调制转移信号锁定的$^{87}$ Rb $F=1 \rightarrow F'=2$再泵浦过渡以及1 GHz的红失谐的冷却过渡，以证明这种技术的多功能性，它可以很容易地扩展到拉曼和晶格激光器的锁定。
2019-09-26 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Heralded generation of vectorially structured photons with high purity
光子的矢量空间模是各种量子光学实验中操纵高维光子态的重要手段。在这项工作中，我们演示了通过使用自锁偏振干涉仪，包括一个空间光调制器的预言单光子与定义良好的矢量空间模式的产生。具体地说，它表明，通过仔细剪裁和补偿操纵光子的空间和时间振幅，可以准确地将超快单光子转换成所需的自旋轨道状态具有极高的纯度。这种结构紧凑、功能强大的器件不仅可以产生光子自旋轨道态，还可以对任意光子自旋轨道态进行操纵和表征。
2021-01-17 physics.optics quant-ph
Mitigation of dynamical instabilities in laser arrays via non-Hermitian coupling
耦合半导体激光器阵列是具有复杂动力学行为的系统，在光子学和激光科学中具有重要意义。由超模竞争和慢载波动力学引起的动力学不稳定性已知会阻止在宽范围的参数空间中的稳定锁相，需要特殊的方法来实现稳定的激光器操作。最近的宇称时间（$\mathcal{PT}$）和非厄米光子学的概念的启发下，在这项工作中，我们认为非厄米耦合工程的激光阵列中的环形几何形状和显示，无论是解析和数值，非厄米耦合可以帮助减轻发病的动态激光不稳定性。特别地，我们详细地考虑了两种最近邻非厄米耦合：对称但复杂的模式耦合（I型非厄米耦合）和非对称模式耦合（II型非厄米耦合）。动力学不稳定性的抑制可以在两种耦合方案中实现，导致稳定的锁相激光发射，其中激光器同相发射（对于I型耦合）或具有$π/2$相位梯度发射（对于II型耦合），导致涡旋远场光束。在第二类非厄米耦合，手性诱导的非对称模式耦合，使激光器的相位锁定，即使在存在适度的障碍，在谐振频率的激光器。
2018-03-10 physics.optics quant-ph
