Design and resonator-assisted characterization of high performance lithium niobate waveguide crossings
本文设计面向x切TFLN三向路由的低损MMI波导交叉，并提出仅用两个器件的谐振器辅助表征法，实现高精度损耗与串扰测量。
2023-03-03 physics.app-ph physics.optics
Engineering of the extremely high Q factor in two subwavelength dielectric resonators
隔离介质盘模式中的高Q { \it亚波长}谐振可以通过在纵横比变化下避免非正交TE谐振的交叉（反交叉）来实现，如Rybin { \it等人} [Phys.Rev.Lett. 119，243901（2017）]。遍历两个参数，纵横比和两个磁盘之间的距离，提高了几倍的Q因子的情况下相比，前一种情况下的一个参数避免交叉的孤立磁盘。因此，连续的两参数避免交叉在Q因子中给出了乘法增益，正如预期的那样。然而，如果对于单个盘，其正交谐振模式不经历避免的交叉，则第二盘的存在消除了该限制，并且引起这些模式的避免的交叉，这与单个盘的情况相比将$Q$因子提高了两个数量级。反键共振模式的多极分解分别证明了多极模式从低阶到高阶的转换，类似于Chen { \it et al} [Laser&PhotonicsReviews 13，1900067（2019）]所示。这些结果被解释为，在最大转换的场位形变得接近Mie共振模式与高轨道动量在等效球。对于m=1，谐振模式泄漏到两种类型的连续体中，这基本上降低了亚波长谐振模式的Q因子。
2020-05-12 physics.optics
Mode spectrum and temporal soliton formation in optical microresonators
在光学微谐振腔中形成时间耗散孤子，可以实现紧凑、高重复频率的超短脉冲源以及低噪声、宽带、频谱包络平滑的光学频率梳。在这里，我们研究了谐振腔模式谱的时间孤子形成的影响。利用频率梳辅助半导体激光光谱，测量的晶体MgF2谐振器的模式结构与时间孤子的形成。虽然需要一个整体的一般反常色散，它被发现，高阶色散是可以容忍的，只要它不占主导地位的谐振腔的模式结构。模式耦合诱导避免交叉的谐振腔模式谱被发现，以防止孤子的形成，当影响接近泵浦激光器的谐振腔模式。实验观测结果与基于非线性耦合模方程的数值模拟结果吻合得很好，揭示了模交叉和孤子形成的丰富的相互作用。
2013-11-07 physics.optics
A scalar product for the radiation of resonant modes
本文提出一种共形不变标量积，用于光学谐振腔共振模式的归一化与比较，并通过盘形回音壁谐振腔验证其能准确预测模式交叉与反交叉。
2025-03-19 physics.optics
Frequency combs from crystalline resonators: influence of cavity parameters on comb dynamics
本文对影响晶体回音壁谐振器频率梳跨度的因素进行了实验研究。我们观察到腔色散在级联四波混频产生梳状波的过程中起着重要的作用。我们观察到梳状共振器的异常色散和近零色散的泵浦波长。此外，梳状波的产生效率还受到不同族模式交叉的影响。讨论了拉曼增益的影响以及腔径和泵浦功率的作用。版权所有2014年加州理工学院。政府的赞助得到了认可。
2014-06-03 physics.optics
Micro--structured crystalline resonators for optical frequency comb generation
光学频率梳最近已在微谐振腔中通过非线性克尔过程得到证实。在过去几年的研究提供了更好的理解微梳，并表明光谱跨度和锁模由腔谱和色散。虽然各种腔提供了独特的优点，但色散工程仅针对平面波导进行了报道。在这封信中，我们报告了一个谐振器的设计，结合了色散控制，模式交叉自由频谱，超高品质因数。我们的实验表明，作为一个MgF2谐振器的色散是平坦的，梳齿跨度增加达到700 nm，低至60 mW的泵浦功率在1560 nm波长，对应于近2000线分离46 GHz。新的谐振器设计可以实现有效的低重复率相干倍频程跨越频率梳，而不需要外部加宽，非常适合于光频率合成、计量、光谱和通信中的应用。
2014-06-10 physics.optics
Generation of Kerr soliton microcomb in a normally dispersed lithium niobate microdisk resonator by mode trimming
本研究通过模式修整在正常色散的铌酸锂微盘谐振器中实现了Kerr孤子微梳，规避了高精度色散工程和拉曼散射限制。
2023-09-02 physics.optics
Coupled Lugiato-Lefever equation for nonlinear frequency comb generation at an avoided crossing of a microresonator
微谐振器中的导模耦合通常通过避免相应谐振的交叉来表现自身。这种耦合可以通过创建两个分支来强烈修改谐振器局部有效色散，这两个分支在光谱区域中具有相反符号的色散，否则光谱区域将以正（正常）或负（异常）色散为特征。在本文中，我们研究，分析和计算，在避免交叉使用耦合Lugiato-Lefever方程的非线性频率梳产生的一般性质。特别地，我们发现当两个分支都被抽运时，通过适当选择抽运功率和失谐参数，可以激发出亮孤子和宽带频率梳。发现了孤子产生的确定性路径。
2017-03-05 physics.optics
Level repulsion in hybrid photonic-plasmonic microresonators for enhanced biodetection
我们从理论上分析了高Q值回音壁模（WGM）谐振器和核壳纳米粒子之间的光子等离子体耦合。WGM共振的蓝移和红移是由光子和等离子体激元模式的交叉引起的。混合系统中的水平排斥进一步被认为能够提高WGM传感器的灵敏度：当两个谐振器失谐一半的等离子体激元线宽时，灵敏度最大。给出了近似的界限来量化可能的增强。还建立了电抗性与电阻性耦合的标准。
2013-08-27 physics.optics
Strong polarization mode coupling in microresonators
我们观察到强烈的模式之间的TE00和TM00模式的Si3N4环形谐振器显示避免交叉相应的共振耦合。这样的耦合导致谐振频率在交叉点周围的宽范围上的显著偏移。这导致比固有色散大一个数量级的有效色散，并产生宽的异常色散窗口。我们还观察到由于偏振模和高阶模交叉在Si3N4微谐振器中产生的频率梳状谱的变化，并提出了避免这些影响的方法。或者，这种偏振模式交叉可以用作微谐振器中色散工程的新工具。
2014-05-20 physics.optics
Frequency comb generation in a pulse-pumped normal dispersion Kerr mini-resonator
在正常色散状态下驱动的克尔微谐振器通常需要存在局部色散扰动，例如由避免的模式交叉引起的那些，以启动光学频率梳的形成。在这项工作中，我们通过实验证明，这一要求可以通过用脉冲泵浦源驱动谐振器来提高。我们还表明，控制泵浦重复率和腔自由光谱范围（FSR）之间的去相干化提供了一个简单的机制来调谐输出梳的中心频率。使用一个半径仅为6 cm的光纤微型谐振器，我们实验上提出了光谱平坦的梳，带宽为3太赫兹，其中心频率可以调谐超过2太赫兹。通过在其0.54 GHz FSR的谐波下驱动腔，我们能够产生具有在0.54和10.8 GHz之间可选的线间距的梳。能够同时调谐输出梳的中心频率和频率间隔，突出了该平台的灵活性。此外，我们还证明了在大泵浦腔去色散条件下，同一腔也支持一种新形式的拉曼辅助反常色散腔孤子。
2020-10-28 physics.optics
Opposite amplitude phase entropy responses at a non Hermitian avoided crossing
Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；Seoul National University（首尔国立大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）
该研究提出了一种基于振幅和相联合统计的场级信息论分析方法，揭示了非厄米特避渡口处振幅与相熵的相反响应及空间异质性对全局耦合的影响。
2026-02-03 physics.optics
Advanced dispersion engineering of a III-Nitride micro-resonator for a blue/UV frequency comb
提出了一种系统的色散工程方法来设计用于蓝色/UV频率梳的III族氮化物微谐振器。这种努力的动机是满足对紧凑、相干、多波长光子源的需求，用于光学传感、计时和量子计算应用的光子集成芯片中的$^{171}{\textrm{Yb}}^{+}$离子。挑战在于克服由其他理想的材料表现出的正常材料分散，即，低损耗和大克尔系数）AlGaN族材料，因为这是产生亮孤子克尔梳的先决条件。所提出的方法利用耦合波导中的避免交叉现象，以实现在所需的波长范围内的强反常色散。由此产生的设计揭示了广泛的色散响应可调谐性，并实现了与目前最先进的生长和AlGaN半导体的制造方法。对连续波激光泵浦下腔内光场时空演化的数值模拟表明，这种结构能够产生宽带蓝/紫外亮孤子克尔频率梳。
2020-06-12 physics.optics
Complete crossing of Fano resonances in an optical microcavity via nonlinear tuning
我们报告的建模，仿真和实验演示芯片集成微谐振器内的Fano谐振的完整模式交叉。当腔耦合光泵被材料部分吸收时，通过非线性热光调谐实现了谐振线型的连续整形。然后，局部产生的热产生热场，该热场影响空间重叠的光学模式，从而允许改变共振的相对光谱分离。此外，我们利用这种可调谐性，不断探测不同的家庭之间的耦合表现出不对称的范诺相互作用的准简并模式。作为一个特殊的情况下，我们证明了第一次完全消失的模式特征之一，在透射谱的预测U。Fano [Phys.Rev.124，1866（1961）]。该现象被建模为三阶非线性，其空间分布取决于所存储的光场和谐振器内的热扩散。所进行的非线性数值模拟与实验结果非常吻合，这证实了所开发的理论的有效性。
2017-01-23 physics.optics
Tunable Squeezing Using Coupled Ring Resonators on a Silicon Nitride Chip
我们演示了连续调谐的压缩水平产生的双环光学参量振荡器通过外部控制的耦合条件，使用电控集成微加热器。我们通过利用一对耦合氮化硅微谐振器所避免的交叉来实现这一点。我们直接检测到的压缩水平从0.5 dB的欠耦合制度的2 dB的过耦合制度，这对应于在所产生的片上压缩因子从0.9 dB到3.9 dB的变化。这种在压缩水平上的宽的可调谐性可以用于需要最佳程度的压缩的片上量子增强感测协议。
2015-06-11 physics.optics quant-ph
Tunable frequency combs based on dual microring resonators
为了在微谐振器中实现有效的参数频率梳产生，腔和总线波导之间的耦合的外部控制是必要的。然而，对于无源单片集成结构，耦合间隙是固定的并且不能被外部控制，使得调谐耦合固有地具有挑战性。我们设计了一种双腔耦合微谐振器结构，其中调谐一个环谐振频率会引起整个腔耦合条件的变化。我们证明了广泛的消光调谐效率高，工程环耦合条件。此外，我们注意到一个独特的色散可调谐性所造成的耦合两个腔的路径长度略有不同，并提出了一种新的方法的模式色散工程。我们制作的器件由两个耦合的高品质因数氮化硅微谐振器组成，其中谐振的消光比可以使用集成微加热器来控制。使用这种消光可调谐性，我们优化梳产生效率，以及提供可调谐性，以避免高阶模式交叉，已知的降级梳产生。该装置能够提供110倍的梳产生效率的改进。最后，我们展示了使用低噪声锁相梳状线作为波分复用信道的开眼图。
2015-05-26 physics.optics
Extreme Optical Field Confinement and Enhancement in a Plasmonic Picopatch within a Nanoparticle-on-Mirror Resonator
Pingdingshan University（平顶山大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克国立大学）；Zhengzhou University（郑州大学）；Henan Academy of Sciences（河南省科学院）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯科，巴斯克科学基金会）
本文通过理论分析，研究了纳米粒子-镜面结构间隙中由几个金原子抬升形成的等离激元纳米贴片，实现了体积接近1 nm³的极端光场约束和高达约2000倍的电场增强。
2026-05-27 physics.optics
Supersymmetric transparent optical intersections
超对称（SUSY）光学结构提供了一个多功能的平台来操纵光的散射和局域化特性，在模式转换、空间复用和不可见器件中具有潜在的应用。在这里，我们表明，超对称性可以用来实现宽带透明的连续和离散光的光网络中的引导结构之间的交叉。这些包括高对比度波导和定向耦合器的透明交叉，以及耦合谐振器晶格中的引导通道的交叉。
2015-01-09 physics.optics quant-ph
Protected generation of dissipative Kerr solitons in supermodes of coupled optical microresonators
由两个倏逝耦合高Q微谐振器组成的受驱动耗散光子二聚体是多模孤子晶格的基本单元。它已经证明了各种涌现的非线性现象，包括超模孤子的产生，对称性破缺，孤子跳跃。在这篇文章中，我们提出了另一个方面的耗散孤子产生耦合谐振器，揭示了这种系统的优势，传统的单谐振器平台。也就是说，我们表明，孤子的可及性急剧变化的对称和反对称的二聚体的超模家庭。线性测量表明，横向模式之间的耦合，这引起避免模式交叉，几乎可以完全抑制。我们解释了这种现象的起源，并显示其对任何类型的耦合高Q谐振器的晶格中的耗散克尔孤子形成过程的重要影响。选择一个特定的拓扑Su-Schrieffer-Heeger模型的例子，我们演示了如何可以保护边缘状态从与高阶模的相互作用，允许拓扑克尔孤子的形成。
2022-08-16 nlin.PS physics.optics
Collective Topological Dark Solitons, Platicons, and Bright-Like Solitons in Normal Dispersion Optical Frequency Combs
Northeastern University（东北大学）；Institute for NanoSystems Innovation, Northeastern University（东北大学纳米系统创新研究所）
该研究利用二维克尔谐振器晶格的拓扑边缘态，无需辅助机制即可在正常色散 regime 中产生集体暗孤子、平孤子及类亮孤子态，拓展了集成光频梳的应用平台。
2026-08-26 nlin.PS physics.optics
Normal dispersion silicon oxynitride microresonator Kerr frequency combs
片上光学谐振器已被证明是产生克尔频率梳的有前途的平台。回音壁模式谐振器是特别有吸引力的，因为它们的占地面积小以及阈值和功耗低。这种性能可以归因于两个特性：腔品质因数（Q）和腔色散。进入腔的输入光场被腔Q放大，使得非线性过程能够在低输入功率下发生。此外，光梳的总跨度由色散决定。在基于光腔的梳中，色散由腔的几何色散和材料色散决定。虽然已经探索了许多不同的材料，但对于大多数材料来说，实现超高Q（UHQ）片上频率梳状源仍然具有挑战性。一个例外是集成硅器件系列。然而，由于二氧化硅会从周围环境中吸引水分子，因此除非在受控气氛中包装，否则设备性能的寿命从根本上受到限制。在这里，我们证明了从SiO1.7N0.13微环形谐振器制造的环境稳定的频率梳的产生。由于腔体的UHQ因子，具有亚微瓦阈值的参数振荡被证明。基于它们的几何形状和材料特性，空腔具有正常色散。然而，由于避免了模式交叉，产生频率梳。最后，与SiO2不同，SiO1.7N0.13抑制了水单层的形成，使亚微瓦性能在最低环境控制下储存的设备中保持一周以上。
2019-07-04 physics.app-ph physics.optics
Impact of cavity spectrum on span in microresonator frequency combs
我们实验研究的因素，限制来自晶体回音壁模式谐振器的频率梳的跨度。我们观察到腔色散是决定级联四波混频梳参数的关键性质。两种不同的制度的梳产生观察到的精确的腔色散行为在泵浦波长。此外，梳状波的产生效率还受到不同族模式交叉的影响。讨论了喇曼激光的影响。
2013-09-17 cond-mat.other nlin.PS physics.optics
Strong coupling at room temperature with a centimeter-scale quartz crystal
本文报道了一种室温下厘米级石英晶体光机械系统，通过独立控制泵浦功率和频率失谐，实现了体声波谐振器的强耦合，并观测到正规模劈裂和回避交叉，为宏观量子器件应用提供新途径。
2024-05-28 physics.optics quant-ph
