Electromechanical tuning of vertically-coupled photonic crystal nanobeams
我们提出了一个可调的一维（1D）光子晶体腔（PCC）的设计，制作和表征蚀刻在两个垂直耦合的GaAs纳米梁。介绍了一种防止它们在毛细力作用下粘附的新的制造方法。我们讨论了一种设计，以增加结构的灵活性，我们证明了一个大的可逆和可控的机电波长调谐（> 15 nm）的腔模式。
2012-06-26 physics.optics
Efficient side-coupling to photonic crystal nanobeam cavities via state-space overlap
我们提出了通过调整物理空间和k空间中的PCN腔模和馈电总线波导的重叠来实现与低阶谐振有效耦合的侧耦合光子晶体纳米束（PCN）腔的设计指南。我们表明，最佳的侧耦合配置功能在非零的k矢量偏移之间的总线波导和PCN腔模式。具有高对比度共振的侧耦合PCN的简单设计为其在复用的片上光子器件中的实际实现打开了大门。
2018-12-20 physics.optics
Strong optomechanical coupling in a slotted photonic crystal nanobeam cavity with an ultrahigh quality factor-to-mode volume ratio
我们描述了一个一维硅光子晶体腔的设计，制造和表征，在该腔中，中心槽用于增强高度局部化的光学和机械模式之间的重叠。光学模式具有0.017 $(λ_{vac}/n)^3$的极小模式体积，并且测量到310 kHz的光机械真空耦合率。随着光学品质因数高达$1.2 \cdot 10^5$，制造的设备是在解析边带制度。电场在槽壁处具有其最大值，并且耦合到槽的面内呼吸运动。因此，光机耦合主要由移动边界效应，我们模拟为6倍以上的光弹性效应，在大多数结构，其中的光弹性效应往往是主要的耦合机制。
2016-06-08 physics.optics
Off-resonant coupling between a single quantum dot and a nanobeam photonic crystal cavity
我们演示了单个量子点和纳米梁光子晶体腔之间的非共振耦合，在量子点或腔的共振激发下。这些结果是一致的非共振耦合作为一个非相干声子介导的过程与以前的描述。这种现象的扩展到纳米束光子晶体腔提出了有趣的可能性，通过定制的声子态密度的相干控制这种相互作用。
2011-10-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photonic Crystal Nanobeam Cavity Strongly Coupled to the Feeding Waveguide
提出并实验验证了一种确定性设计的波长尺度模体积光子晶体纳米梁腔。利用这种方法，设计了Q>10^6和谐振透射率T>90%的腔。在Si中制造并用低折射率聚合物覆盖的器件具有Q= 80，000和T= 73%。据我们所知，这是在确定性设计的波长尺度高Q腔中测得的最高透射率。
2010-02-07 physics.optics quant-ph
Lasing from a Quantum-Dot-Like Buried Heterostructure in an InP Nanobeam Cavity
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；NanoPhoton - Center for Nanophotonics, Technical University of Denmark（纳米光子学中心）
研究报道了在InP纳米光子晶体波导中，尺寸为(107nm)^2的埋藏异质结实现激光，探讨了异质结尺寸对激光阈值的影响，展示了量子点尺度埋藏异质结作为纳米光子激光确定性可扩展增益介质的潜力。
2026-07-15 physics.optics
Free-standing silicon nitride nanobeams with efficient fiber-chip interface for cavity QED
我们提出了高品质因数氮化硅纳米梁光子晶体腔的设计，制造和表征在可见光波长耦合到金刚石色心的腔QED系统。我们展示了器件的品质因数约为24;000周围的锗空位中心的零声子线。我们还提出了一个有效的光纤到波导耦合平台悬浮纳米光子学。通过轻轻地改变相应的有效折射率在光纤波导接口，我们实现了约96%的效率在腔谐振。
2020-06-24 physics.app-ph physics.optics
High Quality factor photonic crystal nanobeam cavities
我们研究了硅基高品质因数光子晶体纳米梁腔的设计、制备和实验特性。采用五孔锥形一维光子晶体反射镜，通过精确控制腔长，设计出了理论品质因数高达1400万的腔。通过检测垂直入射激光束的交叉偏振共振散射光，我们测量了近750，000的品质因数。模拟了腔体尺寸对模式频率和品质因数的影响，并进行了实验验证。
2009-02-05 physics.optics
Generating Fano Resonances in a single-waveguide nanobeam cavity for efficient electro-optical modulation
我们提出了一种在独立的硅纳米梁腔中产生Fano谐振的方法，该方法消除了意外的侧耦合总线波导的不便，并为开发超紧凑和超快速的电光调制器提供了新的机会。利用横向电模式之间的空分复用操作原理，在同一硅沟道中同时产生尖锐谐振模式和高效平坦背景模式，以实现高效Fano谐振。用数值和解析方法研究了非对称谱线的形状，并在λ =1.55μm附近的近红外波段进行了实验验证，当λ =56 μ m波长失谐时，第一腔模的消光比约为17 dB（Q因子Q=34000），并且对于第二腔模式（Q=5600），对于Δ λ =366 pm失谐，消光比高于23 dB。它们的消光比具有类似Q因子的洛伦兹对应物大10~15 dB。提出了基于等离子体色散效应的硅Fano调制，估计其能量消耗低至几个fJ/bit。Fano谐振腔方案为低功耗硅光调制器提供了巨大的潜力，并为Fano谐振光调制方案的优点提供了新的见解。
2018-07-11 physics.optics
Low-loss Tunable 1-D ITO-slot Photonic Crystal Nanobeam Cavity
可调谐光学材料的特性使得在多功能超材料和包括光源和调制器的光子组件中的新应用成为可能。透明导电氧化物（TCO）能够通过改变它们的自由载流子浓度以及因此的等离子体色散来利用所施加的偏压高度调谐它们的光学性质。TCO材料氧化铟锡（ITO）表现出单位强折射率变化和ε近零行为。然而，通过这种调谐，源自基本Kramers-Kronig关系的相应的高光学损耗导致低腔精细度。然而，在不使用固有损耗的光物质相互作用增强技术（例如极化子模式）的情况下在ITO腔中实现高效调谐是一个挑战。在这里，我们讨论了一种新型的一维光子晶体纳米梁腔，以提供一个腔系统，提供广泛的谐振调谐范围，同时保持物理紧凑的足迹。我们表明，一个垂直的硅槽波导纳入主动门控ITO层提供~3.4 nm的调谐。通过部署分布式反馈，我们能够通过调整保持Q因子适度高。将其与来自光子（非等离子体激元）槽波导的亚衍射极限模体积（0.1（λ/2n）3）相结合，促进了超过一千的高Purcell因子。这种强烈的光-物质相互作用表明，减少腔的模体积比减少衍射限制的模腔（例如来自块状Si 3 N4的模腔）中的损耗更重要。这些可调谐腔使得未来的调制器和光源（诸如可调谐激光器）成为可能。
2017-11-08 physics.optics
Observation of Transparency of Erbium-doped Silicon nitride in photonic crystal nanobeam cavities
在掺铒非晶氮化硅层中制备了一维纳米梁光子晶体腔。在低温和室温下，在不同的光抽运功率下，研究了1.54 μ m左右腔体的光致发光。共振器表明珀塞尔增强吸收和发射率，也证实了时间分辨测量。共振线宽随抽运功率的增加而变窄，表明吸收漂白和材料在5.5 K和室温下的受激发射开始。我们估计从腔线宽，Er已被泵浦到透明的腔谐振波长。
2010-03-09 physics.optics
Nanobeam Laser Cavities with High Quality-factor and Near-Unity Outcoupling Efficiency
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；DTU Electro（DTU电气工程系）；NanoPhoton - Center for Nanophotonics（纳米光子学中心）
提出一种带鳍片的一维光子晶体纳米束腔设计，通过基于准正则模一阶微扰理论的优化算法提升品质因子，并利用镜面不对称实现单向波导耦合，获得高提取效率（>90%）和高Q值（>10^3）。
2026-06-16 physics.optics
Room-temperature Continuous-wave Lasing from Monolayer Molybdenum Ditelluride with a Silicon Nanobeam Cavity
单层过渡金属二硫属化物（TMD）提供了最有效的光学增益材料，并有可能使纳米激光器具有最小的增益介质和最低的能量消耗。但是基于TMD的激光演示到目前为止仅限于低温。在这里，我们展示了第一个室温下的激光操作在红外波长从一个单层的硅光子晶体纳米束腔的二碲化钼。我们的演示是通过一个独特的选择TMD材料与硅吸收以下的发射波长，结合高Q腔设计的硅纳米梁。在1132 nm的激光表现出在室温下泵浦的连续波激光，阈值密度为6.6 W/cm 2。0.202 nm的室温线宽是最窄的，相应的Q值为5603，这是TMD激光器观察到的最大值。该演示确立了TMD作为实用的纳米激光材料。硅结构为重要红外波长中的硅兼容纳米光子应用提供了额外的益处。
2017-01-27 cond-mat.mes-hall 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
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
Parity-Time Symmetry Breaking in Coupled Nanobeam Cavities
研究了耦合纳米束腔系统中的宇称-时间对称（PT对称）破缺现象。一个例外的点，观察到在调整的增益/损耗和耦合强度的关系的紧密放置的纳米梁对。PT对称性概念可以应用于实现单向光传播和单模操作激光器，这可能允许在光子集成电路中利用光信号的新方法。另外，在这一特殊的异常点上工作，与传统的传感器相比，微扰动检测的灵敏度可以大大提高。
2015-11-27 physics.optics
High-Q aluminum nitride photonic crystal nanobeam cavities
我们在氮化铝（AlN）光子晶体纳米梁腔中展示了高的光学品质因数。采用自保护释放工艺在绝缘体上AlN衬底上制备了悬浮AlN光子晶体纳米梁。采用一维光子晶体腔耦合到集成光路，我们测量的品质因数高达146000。通过改变波导腔耦合间隙，消光比超过15分贝。我们的研究结果打开了大门，集成光子带隙结构制成的低损耗，宽透明，非线性光学材料系统。
2012-05-07 physics.optics
Deterministic positioning of colloidal quantum dots on silicon nitride nanobeam cavities
设计一个精确定位的腔耦合有源介质阵列是混合集成光子学领域的一个重大实验挑战。我们确定性的位置解决方案处理胶体量子点（QD）的高品质因数氮化硅纳米梁腔，并证明光物质耦合。通过在包覆在聚合物抗蚀剂中的封装腔的顶部上光刻地限定窗口，并且旋涂QD溶液，我们可以精确地控制QD的放置，其随后耦合到腔。我们发现，耦合到腔的量子点的数量可以控制的窗口的大小。此外，我们证明在这个量子点腔平台的Purcell增强和饱和光致发光。最后，我们确定性地将量子点放置在光子分子上，并观察到量子点耦合腔的超模。我们的研究结果铺平了道路，通过工程的窗口大小和量子点尺寸控制耦合到一个腔的量子点的数量，并将允许在腔增强单光子发射，超低功率非线性光学，量子多体模拟与相互作用的光子的先进研究。
2018-07-08 physics.optics quant-ph
A picogram and nanometer scale photonic crystal opto-mechanical cavity
我们描述的设计，制造和测量的腔光机械系统组成的两个纳米梁的氮化硅在彼此的近场，形成一个所谓的“拉链”腔。将光子晶体图案化应用于纳米梁，以将光学能和机械能局部化到相同的1/2微米尺度体积。结构的微克级质量，以及强大的每光子光学梯度力，导致巨大的光学弹簧效应。此外，一种新的阻尼制度的探索，其中小的热容量的拉链腔的结果在蓝失谐光机械阻尼。
2008-12-16 physics.optics
A systematic design approach for one-dimensional and crossed photonic nanobeam cavities for quantum dot integration
Institute for Photonic Quantum Systems (PhoQS), Center for Optoelectronics and Photonics Paderborn (CeOPP) and Department of Physics, Paderborn University（帕德博恩大学光子量子系统研究所、光电与光子学帕德博恩中心及物理系）
本文提出了一种系统化方法，用于设计一维及交叉光子纳米束腔，通过优化晶格周期性、空气孔几何和腔体长度，实现对光学束缚的精确控制并减少辐射损失，为量子点集成提供了高效优化路径。
2026-03-16 physics.optics quant-ph
Single-Photon Nonlinearity from a Nanobeam with a Quantum Dot
University of Maryland（马里兰大学）；Naval Research Laboratory（海军研究实验室）
本研究报道了纳米束腔与量子点耦合实现的单光子非线性，具有高效光纤耦合（60%）和低阈值（0.24光子/脉冲），为可扩展光子量子技术提供了紧凑芯片集成方案。
2026-09-30 physics.optics quant-ph
Slot-mode-coupled optomechanical crystals
我们提出了一种腔光学机械系统的设计方法和分析，在该系统中，纳米梁谐振器的局部GHz频率机械模式与单独的纳米梁光学腔的高品质因数（Q>10^6）光学模式倏逝耦合。使用单独的纳米梁提供了灵活性，使系统的光学和机械的独立设计和优化成为可能。此外，小间隙（约。25 nm）引起了槽模效应，其使得能够实现大的零点光机械耦合强度，其中在980 nm处的Si 3 N4系统中g/2 pi> 300 kHz，并且在980 nm处的Si 3 N4系统中g/2 pi约为300 kHz。在1550 nm处，在Si系统中为900 kHz。在SiN中可以实现与GHz机械振荡器的大耦合强度的事实是重要的，因为这种材料具有宽的光学透明窗口，这允许在整个可见光和近红外范围内操作。作为该平台的应用，我们考虑1300 nm和980 nm之间的宽带光频率转换，使用两个光学纳米束腔耦合在机械纳米束谐振器的呼吸模式的两侧。
2012-07-20 physics.optics
Deterministic coupling of delta-doped NV centers to a nanobeam photonic crystal cavity
金刚石中带负电荷的氮空位中心（NV）作为固态量子信息处理和传感的平台引起了人们极大的兴趣。对于大多数应用，需要高质量的光学腔来增强NV零声子线（ZPL）发射。最大化NV-腔耦合程度的一个突出挑战是在腔内确定性地放置NV。在这里，我们报告的光子晶体纳米梁腔耦合到通过三角掺杂技术，允许纳米级的垂直定位的发射器的NV纳入。我们证明了腔Q高达~24,000和模式体积V ~ $0.47(λ/n)^{3}$以及共振增强的零PL的NV合奏与珀塞尔因子为~20。我们的制造技术提供了第一步确定性NV腔耦合使用空间控制的发射器。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Si$_3$N$_4$ nanobeam optomechanical crystals
综述了Si $_3$ N $_4$纳米束光机械晶体的研究进展。这些结构由350 nm厚、700 nm宽的双钳位Si $_3$ N $_4$纳米梁组成，该纳米梁被周期性地图案化有引入缺陷区域的空气孔阵列。周期性图案化同时产生用于980 nm波段光子的光子带隙和用于4 GHz声子的声子带隙，其中缺陷区域用于将光学和机械模式共定位在它们各自的带隙内。这些光学和机械模式以耦合率$g_{0}/2π\approx$ 100 kHz色散地相互作用，其描述了由于机械模式的零点运动而引起的腔模式光学频率的偏移。通过与机械模式的相互作用产生的光学边带位于光学腔线宽之外，使得该系统能够在需要边带分辨操作的应用中使用。随着审查的基本设备的设计，制造和测量程序，我们提出了新的结果，改善光学品质因数（高达$4\times10^5$），通过优化光刻，HF酸表面处理后的设备的测量，和温度依赖的测量机械阻尼之间的6~K和300~K。测量高达$\approx2.6\times10^{13}$ Hz的频率-机械品质因数乘积$\left(f{\times}Q_m\right)$。
2014-12-04 physics.optics
Rectangular Photonic Crystal Nanobeam Cavities in Bulk Diamond
我们演示了在金刚石块体中制备具有矩形截面的光子晶体纳米梁腔。在模拟中，这些腔具有超过100万的无载品质因数（Q）。测量的腔共振显示，在NV中心637 nm处的零声子线的1 nm范围内，光谱仪限制的品质因数大于14，000的基模。我们发现高腔产量在整个钻石芯片与确定性的谐振趋势，在整个制造的参数扫描。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.atom-ph
Fabrication and characterization of high quality factor silicon nitride nanobeam cavities
Si 3 N4由于其宽的带隙和适度大的折射率（n $\approx$ 2.0）而成为在可见波长下应用纳米光子学的优良材料。我们在腔QED系统中制作了Si 3 N4光子晶体纳米束腔，并对其进行了表征。纳米束腔的共焦显微光致发光分析表明，品质因数高达Q ~ 55，000，这是有限的，我们的光谱仪的分辨率。我们还展示了粗调谐腔谐振在600- 700纳米范围内的光刻缩放制造设备的大小。在这个重要的波长范围内，这比以前的SiNx腔有一个数量级的改进。
2010-10-29 cond-mat.other 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
Optimized optomechanical crystal cavity with acoustic radiation shield
我们提出了一个光机械晶体纳米梁腔的设计，结合有限元模拟与数值优化，并考虑了移动介质边界和光弹效应所产生的光机械耦合。应用这种方法得到的纳米梁实验实现的固有光学Q因子为1.2x10^6，机械频率为5.1GHz，机械Q因子为6.8x10^5（T=10K），零点运动光机耦合率为g=1.1MHz。
2012-06-11 physics.optics quant-ph
Dynamically Reconfigurable Photonic Crystal Nanobeam Cavities
波长尺度、高Q因子的光子晶体腔已经成为光信号的芯片上操作的选择平台，其应用范围从低功率光信号处理和腔量子电动力学到生物化学传感。然而，这些应用中的许多应用受到制造公差和不能精确控制制造结构的谐振波长的限制。已经探索了用于制造后波长修整和动态波长控制的各种技术-使用例如热效应、自由载流子注入、低温气体冷凝和浸入流体中。然而，这些方法通常受到小调谐范围、高功耗或不能连续或可逆地调谐的限制。在这封信中，通过结合纳米机电系统（NEMS）和纳米光子学，我们展示了可重构的光子晶体纳米梁腔，可以连续和动态地调整使用静电力。在小于6 V的外部偏置和可忽略的稳态功耗下，调谐范围可达~10 nm。
2009-09-11 physics.optics
Strong optomechanical interactions in a sliced photonic crystal nanobeam
腔光学机械系统可用于机械运动的灵敏检测和控制机械谐振器，直到量子水平。光学和机械自由度相互作用的强度由光子-声子耦合率$g_0$定义，该耦合率在纳米级系统中特别大。在这里，我们展示了一个光学机械系统的基础上切片光子晶体纳米梁，结合了亚波长的光学限制与低质量的机械模式。分析运动的转换和辐射压力的影响，我们发现耦合率$g_0$ /2π = 11.5 MHz，超过以前报道的值的数量级。使用这种相互作用，我们检测谐振器的运动与噪声不精确度低于在标准的量子极限，即使该系统具有小于$10^3$的光学和机械品质因数。宽的带宽是有用的应用在微型传感器，并为基于测量的控制谐振器的运动状态。
2015-05-02 physics.optics
Triply Resonant Photonic Crystal Nanobeam Cavities for Unconditional Photon Blockade
Department of Physics, University of Washington（华盛顿大学物理系）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Washington（华盛顿大学电气与计算机工程系）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；CUNY Graduate Center（纽约市立大学研究生中心）；Department of Physics, University of Massachusetts, Dartmouth（麻省大学达特茅斯分校物理系）；Center for Scientific Computing and Data Science Research, University of Massachusetts, Dartmouth（麻省大学达特茅斯分校科学计算与数据科学研究中心）
研究三重共振纳米束谐振腔在硅光子平台上实现无条件光子阻塞的可行性，通过高Q值和有效模式体积实现单光子非线性效应。
2026-03-20 physics.optics quant-ph
Integrated Sideband-Resolved SERS with a Dimer on a Nanobeam Hybrid
与腔光学力学类似，用窄带光学谐振器增强拉曼过程的特定边带将允许参数放大、光和分子振动的纠缠以及降低的转导噪声。我们报告的演示波导寻址边带分辨表面增强拉曼散射（SERS）。我们实现了一个由一维光子晶体腔和一个亚20 nm的带隙二聚体纳米天线组成的等离子体-光子混合谐振腔。近红外中的混合共振为设计者提供了1000的Q因子和$Q/V=(λ^3/10^6)^{-1}$，SERS信号强度与最先进的纯等离子体系统中的水平相当。我们证明了Fano线型在有机分子的SERS增强中的作用，并定量地分离出泵浦增强和光库的贡献。
2022-12-15 physics.optics quant-ph
Near-unity efficiency in ridge waveguide-based, on-chip single-photon sources
利用有限元法对量子点-腔脊波导单光子源进行了数值模拟，得到了一个接近1耦合效率的量子点-腔脊波导单光子源。我们的优化设计，这是基于一个一维纳米梁腔，实现了高的源效率$ε_{xy}$为97.7 $\%$的各向同性面内偶极子，连同一个显着的普赛尔因子为38.6。这种良好的性能主要归功于GaAs/SiO $_2$的高折射率对比度以及实现相长干涉和低散射损耗的仔细腔设计。此外，我们分析了所提出的平台的瓶颈，这是腔模式和布洛赫模式之间的模式失配的纳米梁。在此基础上，提出了一种任意高效率片上单光子源的优化方案，即采用锥形段，其高平滑度有利于逐渐克服模式失配，从而获得更高的Purcell因子和源效率。最后，我们看到了良好的鲁棒性的源属性在锥形纳米梁系统的孔变化的现实制造缺陷的考虑下。
2022-07-06 physics.optics quant-ph
Nonlinear switching in a concentric ring core chalcogenide glass optical fiber for passively mode-locking a fiber laser
提出了一种基于非线性开关的全光纤锁模器件，该锁模器件工作在一种新型的同心环芯光纤结构中。考虑到锁模光纤激光器腔中的制造和耦合到其他部件的容易性，该设计特别有吸引力。研究了这种耦合器的非线性开关特性，得到了相对功率传输。分析表明，这种非线性开关用于锁模光纤激光器是可行的，且对制作误差具有一定的宽容性。
2014-01-30 physics.optics
Evidence for structural damping in a high-stress silicon nitride nanobeam and its implications for quantum optomechanics
我们解决了热运动的高应力氮化硅纳米梁的频率远低于其基本的弯曲共振（3.4 MHz），使用腔增强光学干涉。二十多年来，位移谱很好地模拟了由$1/f$热力驱动的阻尼谐振子，这表明梁材料的损耗角与频率无关。在3.4 MHz处推断的损耗角$ϕ= 4.5\cdot 10^{-6}$与基本波束模式（$ϕ= Q^{-1}$）的品质因数（$Q$）很好地一致。结合$Q$测量高阶弯曲模式，并占应力引起的损耗稀释的模式依赖性，我们发现，固有的（未稀释）的光束的损耗角的变化小于2的一个因素之间的50 kHz和50 MHz。我们讨论了这种“结构阻尼”在量子光学力学实验中的影响，在该实验中，作用在耦合到光学腔的机械振荡器上的热力被辐射压力散粒噪声淹没。作为一个例子，我们表明，结构阻尼降低有质动力压缩的带宽。
2017-06-12 physics.optics quant-ph
Deep Learning-Optimized, Fabrication Error-Tolerant Photonic Crystal Nanobeam Cavities for Scalable On-Chip Diamond Quantum Systems
本文提出基于卷积神经网络的深度学习优化方法，用于设计容制造误差的金刚石光子晶体纳米束腔，在保持高品质因子的同时提升色心耦合效率，推动可扩展片上金刚石量子系统的高良率制造。
2025-02-06 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Characterization of radiation pressure and thermal effects in a nanoscale optomechanical cavity
导波纳米结构中的光学力最近被提出作为机械致动和调谐光学元件的有效手段。在这项工作中，我们研究了由一对图案化氮化硅纳米梁组成的光子晶体光机械腔的特性。化学计量氮化硅薄膜中的内应力用于产生范围从560到40nm的束间缝隙间隙。一个通用的泵探测测量计划，确定，自洽，热机械，热光，和辐射压力效应的贡献。对于具有40 nm缝隙间隙的设备，对于强耦合对称腔超模，测得的光学梯度力为每个腔光子134 fN，产生的静态腔调谐大于寄生热机械或热光效应的五倍。
2009-06-18 physics.optics
Efficient Terahertz Generation in Triply Resonant Nonlinear Photonic Crystal Microcavities
提出了一种利用基于光子晶体腔的三重谐振系统，通过差频产生（DFG）过程实现腔增强非线性太赫兹波的方案。我们表明，高非线性重叠可以通过将太赫兹腔耦合到双共振、双偏振近红外（例如电信波段）光子晶体纳米束腔来实现，允许通过χ（2）非线性混合三个相互正交的基本腔模式。我们通过耦合模理论证明了泵浦频率的完全耗尽-即，量子限制转换-在实验上可行的几何结构中是可能的，其中在最佳总转换效率点处的操作输出功率可通过改变模式质量（Q）因子来调节。
2009-08-04 physics.optics
Local tuning of photonic crystal cavities using chalcogenide glasses
我们展示了一种方法，局部改变平面光学器件的折射率，通过光暗化的薄硫系玻璃层沉积在设备的顶部。该方法被用来调谐的GaAs基光子晶体腔的共振高达3 nm，在940 nm，只有5%的腔品质因数恶化。该方法在光子器件的后期制作调谐中具有广泛的应用。
2007-11-09 physics.optics quant-ph
Optical and mechanical design of a "zipper" photonic crystal optomechanical cavity
设计了一种能够将机械能和光能集中在纳米尺度上的双箝位梁结构。光学设计是基于光子晶体的概念，其中纳米尺度横截面光束的图案化可以导致0.2立方波长（（λ_{c}）^[3]）的有效光学模式体积的强光学局部化。通过将两个相同的纳米梁放置在彼此的近场内，可以实现梁之间的差分运动的强光机耦合。目前设计的波长为1.5微米的薄膜氮化硅光束表明，这种结构可以同时实现7 × 10^6的光学Q因子、约40皮克的动质量m、约170 MHz的机械模式频率和有效长度L_{OM} ~ λ= 1.5微米的光机械耦合因子（g_{OM} =dω_{c}/dx = ω_{c}/ L_{OM}）。
2008-12-30 physics.optics
Two-dimensional metal-chalcogenide films in tunable optical microcavities
准二维（2D）层状金属-硫属化合物薄膜具有吸引人的光电性质。然而，薄膜的光子应用可能由于弱的光吸收和表面效应导致量子产率降低而受到限制。在光学微腔中集成2D薄膜将允许克服这些限制，这是由于与薄膜的改性光耦合。在这里，我们提出了可调微腔嵌入单层二硫化钼或几个单层砷化镓薄膜。我们观察到显着的修改的光谱和时间特性的光致发光（PL）：PL发射光谱窄，波长可调腔模式的品质因数高达7400，PL寿命缩短了10倍，实现了Purcell增强的自发发射率的结果。这项工作有可能铺平道路的微腔增强发光器件的基础上分层的二维材料及其异质结构，也开辟了可能性腔QED在一个新材料系统的范德华晶体。
2014-08-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Highly efficient acousto-optic modulation using nonsuspended thin-film lithium niobate-chalcogenide hybrid waveguides
高效的片上声光调制器作为微波-光转换的关键器件，在微波-光转换中占有特殊的地位。优选采用均匀的薄膜锂酸盐来构建形成声学谐振腔的悬浮配置，以提高装置的调制效率。然而，有限的腔长和复杂的制作工艺限制了调制效率的进一步突破，并对波导制造提出了挑战。在这项工作中，基于非悬浮薄膜锂硅酸盐-硫系玻璃混合马赫-曾德尔干涉仪波导平台，我们提出并演示了一种内置推挽式声光调制器，其半波电压长度积低至0.03 V cm，调制效率可与最先进的悬浮对应物相媲美。基于低功耗的优点，利用我们研制的内置推挽式声光调制器实现了微波调制链路。该声光调制器的优异性能得益于硫属化物薄膜优异的光弹性能和阻抗匹配叉指换能器激发的反对称瑞利声表面波模式的完全双向参与，克服了传统推挽式声光调制器中马赫-曾德尔干涉仪两臂上声表面波振幅差的问题。
2021-12-19 physics.app-ph physics.optics
Photonic crystal cavities based on suspended yttrium iron garnet nanobeams
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）
研究报道了利用聚焦离子束铣削制备并表征了基于悬空光子晶体纳米梁的钇铁石榴石腔，展示了纳米级图案化在悬空结构中的重要进展。
2025-10-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Active tuning of hybridized modes in a heterogeneous photonic molecule
从基础发现到实际应用，光学和量子科学的进步依赖于对光与物质相互作用的精确控制。在这些努力中，耦合光学腔系统是普遍存在的，但混合模式特性的设计和主动修改仍然具有挑战性。在这封信中，我们证明了热控制的异质光子分子的杂交程度的能力，该异质光子分子由一个环形谐振器强耦合到一个纳米梁光子晶体腔。结合理论和实验，我们表明，所产生的超模式的组成可以积极定制，我们推导出温度依赖的解析表达式的超模式的配置文件，频率和体积。这项工作说明了潜在的积极可调，设计师光子特性使用异质光学腔器件。
2019-12-18 physics.optics
All-optical dynamic modulation of spontaneous emission rate in hybrid optomechanical cavity quantum electrodynamics systems
最近的纳米纤维技术已经使光学和机械谐振器小型化，并且已经导致了各种新颖的光学和机械模式强耦合的光学机械系统。在这里，我们杂交的光机械谐振腔与两个能级发射器，并成功地证明了全光动态控制的光学跃迁的两个能级系统的机械振荡通过腔量子电动力学（CQED）效应。利用掺铜硅纳米梁光机械谐振器，我们观察到与铜原子结合的激子的自发发射率在远短于发射寿命的时间尺度内受到光驱动机械振荡的动态调制.这一结果用一个包含Purcell效应和激子布居数动态调制的分析模型得到了很好的解释。据我们所知，这是第一次演示的动态调制的自发发射率的机械振荡。我们的成果将开辟一个新的领域的混合光机械CQED系统中，三个身体-光学跃迁，光学谐振模式，机械谐振模式-强耦合，并将铺平道路，为新型的混合量子系统。
2019-01-23 physics.optics
Nonlinear radiation pressure dynamics in an optomechanical crystal
利用硅纳米梁光机械晶体，我们研究了吸引子图所产生的辐射压力之间的相互作用的局部光腔在$λ= 1552$ nm和$ω/2π= 3.72$ GHz的机械谐振。在$T \approx 10$ K的温度下，通过连续波光泵浦观察到机械运动的高度非线性驱动。引入一个时间相关的（调制）光泵是用来引导系统走向一个否则无法访问的动态稳定的吸引子，其中发生机械自振荡的光泵红失谐的腔共振。一个分析模型，将由于光吸收加热的热光效应的开发，并发现准确地预测测得的设备的行为。
2015-04-27 physics.optics
Design of a quasi-2D photonic crystal optomechanical cavity with tunable, large $x^2$-coupling
我们提出了一种机械兼容的准二维光子晶体腔的光学和机械设计，该腔由薄膜硅形成，其中一对线性纳米尺度狭缝用于产生两个耦合的高$Q$光学谐振。的光学腔超模，其频率被设计为位于$1500$ ~nm波长带，示出强烈的相互作用与机械共振的结构，其频率范围从几MHz到几GHz。根据对称性的机械模式和对称性的槽的大小，我们表明，光学超模之间的光机耦合可以是线性或二次的机械位移振幅。调谐的纳米级槽的大小也示出调整的幅度和符号的腔超模分裂$2J$，使近共振的两个光学超模之间的运动散射，大大提高了$x^2$耦合强度。具体地，对于在$10$ ~MHz处的结构的中心纳米梁的基本弯曲模式，每声子线性交叉模式耦合率被计算为$\tilde{g}_{+-}/2π= 1$ ~MHz，对应于对于大于辐射限制的超模线宽的模式分裂$2J/2π= 1$ ~GHz的$\tilde{g}'/2π=1$ ~kHz的每声子$x^2$耦合率。
2016-07-04 physics.optics
Nanocavity-Enhanced Second-Harmonic Generation from Colossal Quantum Dots
本文通过将巨型量子点与氮化硅纳米束腔集成，利用超快脉冲激光泵浦实现了增强因子约3040的腔增强二次谐波产生，为低功率片上非线性光学提供了可扩展的量子点-腔平台。
2025-03-05 physics.app-ph physics.optics
Soliton Microcombs in Integrated Chalcogenide Microresonators
光子集成微梳在光通信、微波合成和光学计量等领域有着广泛的应用，它揭示了腔增强非线性过程下的光耗散孤子模式。微梳的决定性因素在于光子材料平台，这对高非线性和高质量芯片集成能力的材料提出了很高的要求。本文介绍了一种用于非线性光子集成和产生耗散孤子微梳的硫系玻璃--Ge 25 Sb 10 S65（GeSbS）。与现有的集成非线性平台相比，GeSbS具有从可见光到11 μ m范围内更宽的透过率、更强的非线性和更低的热折射系数，并且与CMOS工艺兼容。在这个平台上，我们实现了芯片集成的光学微谐振器的质量（Q）因子超过2 × 10^6，并进行光刻控制的色散工程。特别是，我们证明了一个明亮的孤子为基础的微梳和暗脉冲梳产生在一个单一的微谐振器，在其分离的基本偏振模式的家庭在不同的色散制度。总泵浦功率为10毫瓦级，由微谐振器的高Q因子和高材料非线性决定。我们的研究结果可能有助于非线性光子学领域的高度紧凑和高强度的非线性相互作用的替代材料平台，而在应用方面，有助于在低操作功率的孤子微梳的发展，这是潜在的单片集成光学频率梳。
2022-02-12 physics.optics
Fast dispersion tailoring of multimode photonic crystal resonators
我们介绍了一种数值方法，它允许大大加快多模光子晶体谐振器的设计。具体来说，我们证明了一个重要的一类这样的纳米结构的光学响应是准确地再现一个简单的，一维模型，在整个光谱范围内的利益。该模型可以描述各种锥形光子晶体结构。数量级更快地解决，我们的方法可以用来优化纳米级腔的某些属性。在这里，我们考虑的情况下，纳米束腔，其中的限制结果从其宽度的调制。宽度的分布被优化，以便使谐振器色散分布变平（使得所有模式在频率上相等地间隔开）。这一结果对于非经典光参量发生器、纳米光梳和锁模激光源的设计具有重要意义。我们的方法可以很容易地扩展到复杂的几何形状，多个参数描述。
2022-10-21 physics.optics
Air mode silicon nitride photonic crystals and their application to nonlinear quantum optomechanical sensing
纳米尺度光子晶体腔光学机械装置使得能够以足以观察量子效应的灵敏度检测纳米机械现象。在这里，我们提出了一个一维的空气模式的光子晶体腔图案化的氮化硅纳米梁的设计，并表明它形成的基础上，腔光学机械分裂光束和桨式纳米腔器件的力检测和非线性量子传感。该器件的空气模式对于光机械耦合是有利的，同时也具有较高的光学品质因数$Q_o\sim 10^6$，尽管其接近于光线并且氮化硅的折射率相对较低。由该器件实现的桨状纳米腔具有二次耦合系数$g^{(2)}/2π$ ~=~10~MHz/nm $^{2}$，并在量子光力学实验的背景下分析了它们的性能。
2019-05-08 physics.optics quant-ph
Tuning and Stabilization of Optomechanical Crystal Cavities Through NEMS Integration
纳米束光机械晶体，其中本地GHz频率的机械模式耦合到波长尺度的光学模式，正在采用在各种不同的材料平台的实验。在这里，我们展示了静电调谐和稳定的这样的设备，通过集成的Si $_3$ N $_4$槽模式光机械晶体腔与纳米机电系统（NEMS）的元素，它控制的位移内的光学近场的光机械腔的一个额外的“调谐”光束。在DC操作下，观察到在几个光学线宽上的光学腔波长的调谐，而光学品质因数（$Q\approx10^5$）几乎没有退化。测量调谐机构的AC响应，揭示在10 MHz至20 MHz范围内的致动器谐振频率，与模拟的预测一致。的光学模式谐振频率的闭环控制进行了演示，并提出了替代致动器的几何形状。
2018-06-25 physics.app-ph physics.optics
Near-field integration of a SiN nanobeam and a SiO$_2$ microcavity for Heisenberg-limited displacement sensing
将纳米机械物体放置在高$Q$光学微腔的消逝近场中，可以获得强梯度力和量子噪声限制的位移读出，为精密传感技术和基础量子光学研究提供了一个有吸引力的平台。然而，稳健地实现该平台是具有挑战性的，因为它需要通过$\lesssimλ/10$分离光学光滑表面。在这里，我们描述了一个完全集成的倏逝光纳米机械传感器的基础上的高应力Si $_3$ N $_4$纳米梁单片悬浮在一个SiO $_2$微盘腔。采用一种新的垂直集成技术的基础上平坦化的牺牲层，我们实现了小至25 nm的梁盘间隙，同时保持机械$Q\times f>10^{12}$ Hz和固有的光学$Q\sim10^7$。组合的低损耗、小间隙和平行平面几何形状导致异常有效的转导，其特征在于具有100 kHz的真空光机械耦合率的射频弯曲模式、超过1的单光子协同性和10 kHz（fm）/ $\surd$ Hz的零点频率（位移）噪声幅度。结合SiO $_2$的高功率处理能力和低外来衬底噪声，该传感器作为传感器工作得特别好。将其部署在4 K低温恒温器中，我们最近证明了在标准量子极限（SQL）下的位移不精确度低于40 dB，具有不精确反作用产品$<5\cdot\hbar$。在这份报告中，我们提供了一个全面的描述设备的设计，制造和表征，重点是扩展海森堡有限读出到室温。为此，我们描述了一个室温实验，其中实现了比SQL低30 dB的位移不精确度和不精确反作用积$…
2016-01-25 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Cavity-enhanced acousto-optic modulators on polymer-loaded lithium niobate integrated platform
本研究在聚合物负载铌酸锂平台上利用光子晶体纳米束腔增强声光调制，实现38 dB消光比和低于-50 dBm的阈值功率，比微环谐振器低两个数量级，并支持稳健的数字幅移键控调制，适用于集成微波光子学等领域。
2024-11-07 physics.app-ph physics.optics
