Shortcut to adiabaticity in full-wave optics for ultra-compact waveguide junctions
我们将绝热性捷径的概念推广到全波动光学，并应用于超紧凑波导结的设计。特别是，我们介绍了一个程序，允许一个纯粹的电介质光学电位，精确地补偿任何（足够经常）的二维波导结中的横电基模的非绝热损失。我们的结果证实了有限元方法数值模拟的Poschl-Teller波导模式扩展器。
2017-06-02 physics.optics
Disorder effects in tunable waveguide arrays with parity-symmetric tunneling
我们研究了在具有位置依赖隧穿率的倏逝耦合波导阵列中，无序对单粒子时间演化和两粒子关联的影响。在干净的限制，这种阵列的能谱是广泛可调的。在存在厄密在位或隧穿无序的情况下，我们发现波包的局域化对这种能谱是高度敏感的。特别是，对于一个输入限制在一个单一的波导，我们表明，光局部化的原始波导的分数取决于隧道的配置文件。我们比较了两个粒子的强度关联存在厄米，隧穿无序和非厄米，宇称和时间反转（$\mathcal{PT}$）对称，在现场的潜在障碍。我们表明，在这两种情况下的两粒子关联函数是定性相似的，因为这两种疾病保持粒子-空穴对称性质的能谱。
2012-10-03 physics.optics quant-ph
Design of a Photonic Lattice Using Shortcuts to Adiabaticity
在这篇文章中，我们使用绝热性的捷径的方法来设计一个光子晶格（波导阵列），它可以驱动输入光到一个控制的位置在输出端。阵列中的输出位置由沿波导的传播距离的函数确定，波导调制晶格特性（折射率、第一和第二相邻耦合）。所提出的耦合器预计将增强设计方法的鲁棒性，来自其绝热性质，并且还具有比纯绝热耦合器更小的占地面积。目前的工作提供了一个非常有趣的例子，其中可以利用量子控制的方法来设计具有所需输入-输出特性的晶格。
2014-07-12 physics.optics quant-ph
Functional acoustic metamaterial using shortcut to adiabatic passage in acoustic waveguide couplers
量子到绝热通道（STAP）是为了加速量子量子态的绝热转移而提出的，在量子光学和集成光学中得到了广泛的研究和应用。本文将STAP引入声学领域，设计紧凑型耦合器和功能性超材料。利用三能级系统中的缀饰态，对声波导的空间变化耦合强度进行了剪裁，使三个短长度声波导之间的声能传递达到理想的效果.结果表明，当中间波导中引入损耗时，声耦合器具有单向特性。更独特的是，当声波的传播被设计为模仿Hadamard变换时，可以通过阵列多个耦合器来构造声学超材料，该声学超材料具有波束分裂功能和单向宽带性能。我们的工作将STAP与声学耦合器以及超材料连接起来，这可能对探索量子技术以促进先进声学器件产生深远的影响。
2022-06-03 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Engineering of orbital angular momentum supermodes in coupled optical waveguides
在这项工作中，我们证明了存在的轨道角动量（OAM）的明亮和黑暗的超模在三个倏逝耦合圆柱波导系统。亮和暗超模的特征在于它们分别与其中一个波导耦合和去耦。此外，我们表明，不同的波导模式之间的复杂耦合自然出现，由于OAM模式的特性螺旋相位前的二维配置中的波导排列形成一个三角形。最后，通过将耗散添加到与暗超模不耦合的波导，我们能够将其过滤掉，从而允许OAM模式克隆器和逆变器的设计。
2017-03-17 physics.optics
Observation of the Wannier-Stark ladder in plasmonic waveguide arrays
渐逝耦合波导是研究紧束缚系统中波动力学的一个强有力的平台。在这里，我们调查的表面等离子体激元的传播介质加载的表面等离子体激元波导阵列的传播常数梯度作为一个有效的外部电位。使用泄漏辐射显微镜，我们观察到在实空间中的单站点激发的波包的周期性呼吸和振荡运动的情况下，高斯激发的多个波导。相应的动量分辨谱由等间距的模组成。我们解释这些观察作为等离子体类似物的布洛赫振荡和Wannier-Stark阶梯，分别。
2022-03-18 physics.optics
Analysis of evanescently-coupled pairs of spin-polarised vertical-cavity surface-emitting lasers
耦合，自旋极化激光器的阵列的动力学的一般模型推导出，这是减少到两个自旋翻转模型在一个单一的腔和耦合模式模型的一对引导在适当的限制。一般模型是能够处理任何几何形状的波导与任何数量的支持正常模式。该模型的一个独特功能是它允许每个激光器中的泵浦独立偏振。特定的几何形状示出通过“重叠因子”，这是一个概括的光学限制因子。这些因素在决定激光动力学中起着重要的作用。该模型是专门的情况下，一般的双引导结构，然后进行分析和数值模拟。对于这种情况下，它被发现，增加的椭圆率的泵送往往会提高稳定的解决方案预测的区域中的泵送强度与引导分离的平面。
2019-12-14 physics.optics
Symmetry-protected non-Abelian geometric phases in optical waveguides with nonorthogonal modes
本文将由渐逝耦合波导系统产生非阿贝尔几何相位的方法推广到非正交耦合模理论的框架中。在这里，我们研究了一个实验上可行的三脚架安排的波导，包含暗态，从一个非平凡的U（2）-混合可以通过绝热参数的变化。我们调查的影响，高阶贡献超过最近邻耦合以及自耦合的U（3）相产生的光学四脚设置的稳定性。我们的结果表明，尽管模式的非正交性，暗态的对称性保护光的几何演化从扭曲。
2021-05-11 physics.optics
The Fano Signature in the Optical Response of a Waveguide-excited Compound Plasmonic Nanoantenna
虽然长距离传播等离子体已经被广泛研究用于实现片上光学感测平台，但基于波导激发的局部表面等离子体共振（LSPR）的感测系统尚未受到太多关注。波导激发和读出作为基于自由空间光的单粒子光谱学的替代方案对于高通量传感和芯片上药物发现平台特别有吸引力。在这里，我们提出了一个数值研究的光学响应的波导激发的等离子体穴形复合纳米天线，表现出法诺签名在其光谱响应。虽然只倏逝耦合到波导，复合纳米天线被认为是诱导高对比度消光的波导的透射光谱。这里提出的复合等离子体纳米天线配置在具有高通量能力的混合光子-等离子体传感方法中是感兴趣的。
2017-10-16 physics.optics
Photonic Bloch-dipole-Zener Oscillations in Binary Parabolic Optical Waveguide Arrays
本文研究了由两个渐逝耦合的异质光波导组成的二元抛物型光波导阵列（BPOWA）中光的传输和齐纳隧穿特性。由于布拉格反射，BPOWA获得了两个由在区边界处的minigap分开的minibands。在相图上，不同的参数会出现光振荡和齐纳隧穿的各种相干叠加。特别地，通过场演化分析，得到了布洛赫-齐纳振荡和一种不同类型的布洛赫-偶极子-齐纳振荡。这些结果在光分束和光波导器件中具有潜在的应用价值，并对光晶格中的相干现象有一定的解释作用。
2011-02-28 physics.optics
Supersymmetry-enhanced Stark-Chirped Rapid-Adiabatic-Passage in multimode optical waveguides
我们提出了一种方法，有效地泵的多模光波导的激发模式从基模输入相结合的斯塔克啁啾快速绝热通道（SCRAP）和超对称（SUSY）变换。在一个双波导组中，我们通过调制一个波导的芯折射率来实现SCRAP，该波导与其SUSY伙伴渐逝耦合。SCRAP提供了不同波导模式之间的光强度的有效传输，而SUSY允许控制支持哪些模式。使用这两种技术允许实现高于99%的双模式波导的激发模式的泵浦的结晶度。此外，我们表明，SCRAP可以利用空间分离的基本模式和激发模式的叠加，以及如何超对称性也可以改善这种应用程序的结果。
2021-09-02 physics.optics
Probing local density of states near the diffraction limit using nanowaveguide coupled cathode luminescence
光子局域态密度（PLDOS）决定了纳米光子器件中光与物质相互作用的强度。对于标准介电器件，PLDOS基本上受衍射限制，但其对器件尺寸参数$s$的精确依赖性可能是重要的。在这里，我们测量PLDOS的尺寸参数的波导中使用一种新的技术-波导耦合阴极发光（CL）。我们观察到，根据波导横截面内的位置，PLDOS的有效衍射极限的变化，PLDOS峰形的变化。我们的研究结果是至关重要的优化耦合到纳米光子器件，也开辟了新的途径，光谱的基础上倏逝耦合CL。
2021-06-11 physics.optics quant-ph
Broadband directional coupling in aluminum nitride nanophotonic circuits
绝缘体上氮化铝（AlN）已成为实现线性和非线性集成光子电路的一个有前途的平台。为了在芯片上有效地路由光信号，需要精确控制倏逝耦合波导模式的相互作用和偏振。在这里，我们采用纳米光子氮化铝波导实现定向耦合器具有较宽的耦合带宽和低插入损耗。我们实现了均匀的入射模式的分裂，证实了集成马赫-曾德尔干涉仪超过33 dB的高色散比。此外，优化的三波导耦合器允许在传统的侧耦合器件上扩展耦合带宽几乎一个数量级，具有可变的分光比。我们的工作说明了氮化铝电路的耦合波导光学，密集波分复用应用和集成偏振分集方案的潜力。
2013-03-20 physics.optics
Continuous-variable entanglement of two bright coherent states that never interacted
研究了一对倏逝耦合非线性$χ^{(2)}$波导在简并下转换下亮量子态的连续变量纠缠。我们考虑的情况下，只有能量的非线性产生的字段之间的波导交换，而泵场保持独立地引导在每个原始波导。我们表明，该设备，当操作在耗尽制度，纠缠的两个非相互作用的明亮的泵浦模式，由于非线性级联效应。当适当地设置某些系统参数时，可以产生双色四体纠缠。该器件工作在行波配置中，使得产生的量子光显示出宽光谱。所提出的设备可以很容易地实现与当前的技术，因此代表作为一个很好的候选人源的二分或多分纠缠态的新兴领域的光学连续变量量子信息处理。
2017-11-09 physics.optics quant-ph
Slowing light with a coupled optomechanical crystal array
本文研究了光在由倏逝耦合光机械晶体阵列组成的谐振腔光波导中的传播。在强驱动极限下，系统的哈密顿量可以线性化和对角化。在这种情况下，我们得到的极化激元，它是由光子的相互作用和机械谐振腔的集体激发。通过分析极化激元的色散关系，我们发现可以通过改变相关参数来控制能带结构。有人提出，一种可工程化的能带结构可以用来减慢和阻止光脉冲。
2012-02-09 physics.optics quant-ph
Controllable multiple beam splitting in Hermitian and non-Hermitian symmetric coupled waveguide systems
研究了一个输入2N个输出波导通道的厄米和非厄米对称耦合波导中的高保真多光束分裂。在厄米系统中，我们利用受激拉曼绝热通道（STIRAP）实现了谐振情况下的光分束，利用绝热性捷径（STA）技术实现了传输系数失配情况下中间波导与外波导的任意比例分束。在均匀波导为耗散的非厄米系统中，通过非厄米STA方法消除非绝热耦合，可以实现紧凑和鲁棒的分束。我们进一步验证了我们的理论预测的可行性，通过光束传播方法（BPM）。所提出的多个分束器为在短距离内实现具有高保真度的片上高带宽光子学开辟了新的机会。
2022-04-17 physics.optics quant-ph
Modal analysis using photonic lanterns coupled to arrays of waveguides
本研究提出一种基于光子灯笼与周期倏逝耦合波导阵列的集成光学组件，可通过功率关系求逆得到多模波导输入模态的复振幅，可用于高功率光纤激光器模态不稳定性的实时测量。
2019-03-12 astro-ph.IM physics.optics
Quantum noise induced nonreciprocity for single photon transport in parity-time symmetric systems
本文研究宇称-时间对称耦合光学系统中量子噪声对单光子传输的影响，发现量子噪声可诱导非互易光传播，且在PT破缺相中显著增强波导透射强度的不对称性。
2025-01-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Observation of the magic angle and flat band physics in dipolar photonic lattices
本研究利用飞秒激光直写波导证明类 p 模式耦合可在魔角消失，并在类石墨烯光子晶格中观测到准平带及无衍射囚禁传播。
2024-10-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Biphoton generation in quadratic waveguide arrays: A classical optical simulation
量子纠缠，多体波函数的不可分离性，成为理解量子力学非定域性的关键。在光学中，这种非定域性可以在令人印象深刻的大尺度上得到证明，因为光子以光速传播，与环境的相互作用很弱。随着非线性晶体中自发参量下转换（SPDC）的发现，纠缠光子对（即所谓的双光子）的有效来源成为可能。最近已经表明，SPDC也可以在渐逝耦合波导的非线性阵列中实现，这允许在集成器件中产生和研究这种双光子的相关量子行走。在这里，我们分析和实验表明，双光子自由度是在一个额外的空间维度，因此SPDC和随后的量子随机行走一维（1D）阵列可以模拟通过经典的光束在二维（2D）光子晶格中的传播。因此，输出强度图像直接表示双光子相关性，并表现出明显的违反贝尔型不等式。
2012-05-18 physics.optics
Integrated Whispering-Gallery Microlaser-Waveguide Platform for On-Chip Electrical Excitation of InGaAs Quantum Dots
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学）
提出一种电驱动回音壁微柱激光器与脊形波导集成的量子光子器件，实现片上激发量子点并产生单光子发射，g^(2)(0)低至3.49%。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
One-way multiple beam splitter designed by quantum-like shortcut-to-adiabatic passage
本文利用STAP和Morris-Shore变换设计单向多波导分束器，实现任意分束比、缩短器件长度并直观展示超快能量传输。
2024-10-27 physics.optics
Nonlinear compression of temporal solitons in an optical waveguide via inverse engineering
我们提出了一种新的方法的基础上，所谓的捷径绝热通过技术，实现快速压缩的时间孤子在非线性波导。我们证明，孤子压缩可以实现，在原则上，在一个任意小的距离，通过逆向工程的脉冲宽度和介质的非线性。该方案可用于各种短距离通信协议，甚至可用于非线性导波光学器件和超短孤子脉冲的产生。
2017-12-26 physics.optics
Quantum logical controlled-NOT gate in a lithium niobate-on-insulator photonic quantum walk
本研究在绝缘体上铌酸锂波导阵列中实验演示了双量子比特受控非门，利用多模干涉实现量子逻辑操作，传输矩阵保真度达0.938，为构建紧凑型大型量子电路提供了新方法。
2023-05-26 physics.optics quant-ph
On-chip time resolved detection of quantum dot emission using integrated superconducting single photon detectors
我们报告的路由的量子光发射的自组装InGaAs量子点（QDs）到GaAs脊波导的光学模式和其有效的检测片上通过倏逝波耦合到NbN超导纳米线单光子探测器（SNSPD）。嵌入在这种集成纳米光子电路中的单个QD光源对于光子信息科学中许多应用的量子光子电路的实现具有高度吸引力。在这里，我们表明，波导耦合SNSPD主要检测QD发光与散射光子从激发激光可以忽略不计的比较。SNSPD检测效率从倏逝耦合波导模式被示出为两个数量级高时，与正常入射照明下的操作相比。此外，在现场的时间分辨测量显示的平均激子寿命为0.93 \pm 0.03 ns时，记录与集成检测器的超快定时抖动只有72 \pm 2 ps，显示了这种高度集成的量子光学系统的巨大潜力。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.optics
Chiral exceptional bound states in the continuum: a higher-order singularity for on-chip control of quantum emission
School of Integrated Circuits, Harbin Institute of Technology (Shenzhen)（哈尔滨工业大学（深圳）集成芯片学院）；Key Laboratory of Quantum Materials and Devices of Ministry of Education, School of Physics, Southeast University（东南大学物理学院量子材料与器件教育部重点实验室）；Institute for Quantum Science and Technology, National University of Defense Technology（国防科技大学量子科学与技术研究院）
利用手性异常本征态在连续谱中的高阶奇点，实现对量子发射的动态控制，提升集成量子光子电路的开关速度和寿命调控能力。
2026-03-06 physics.optics
Three-dimensional compacted optical waveguide couplers designed by invariant engineerings
由于器件尺寸和信号通道的限制，目前的平面集成光波导电路有待进一步发展到三维（3D）集成，但其设计和制作仍然是一个挑战。在本文中，我们展示了一种分析方法，基于不变的工程，以克服在通常的方法的复杂性，通过数值求解相关的三维耦合模方程设计各种三维光波导器件，如典型的耦合器。我们的方法是基于量子光学类比，即，在空间域中沿波导结构传播的电磁波的麦克斯韦方程在形式上类似于在时间域中演化的量子态的薛定谔方程。我们发现，空间域不变量可以有效地构造解决三维耦合模方程，类似于解决量子系统的动力学演化的时间域。因此，只要适当地设置3D互连波导之间的耦合参数，3D三波导耦合器可以被设计成各种期望的功率分配。由于不变量方法是绝热性的自然捷径，基于不变量的发动机设计的紧凑器件对耦合系数变化和耦合器长度是鲁棒的。
2019-10-15 physics.optics
Shortcuts to adiabatic non-Abelian braiding on silicon photonic chips
针对现有非阿贝尔编织实现受绝热条件限制、操作距离长的问题，研究团队在三维硅光子芯片上实现了绝热捷径（STA）编织，打造出迄今最紧凑的光子编织装置，为紧凑型非阿贝尔光子器件应用铺路。
2024-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Filter shaping in integrated photonics using non-adiabatic control
Université Bourgogne Europe, CNRS, Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne（勃艮第欧洲大学，法国国家科学研究中心，勃艮第跨学科卡诺实验室）
研究利用集成耦合波导阵列进行光的光谱滤波和路由，通过类比哈密顿量演化与光传播，设计出仅需波长尺度调制的框架，能再现时间效应，适用于滤波，与布拉格光栅互补且不干扰其功能。
2026-07-30 physics.optics
A Broadband Algorithm for Adiabatic Mode Evolution and its Application on Polarization Splitter-Rotator on LNOI Platform
本文提出一种解析的绝热模式演化设计算法，实现捷径绝热，缩短器件长度并降低计算资源，在LNOI平台上展示了宽带高效的偏振分束旋转器，长度缩短3.5倍，性能优异。
2024-07-22 physics.optics
