Power limits and a figure of merit for stimulated Brillouin scattering in the presence of third and fifth order loss
我们推导出一套设计准则和品质因数，以帮助强受激布里渊散射（SBS）的片上波导的工程过程。为此，我们研究了几种类型的损失的影响，可以通过SBS实现的斯托克斯波的总放大。我们考虑了三阶（双光子吸收，2PA）和五阶的线性损耗和非线性损耗，最明显的是2PA诱导的自由载流子吸收（FCA）。由此，我们推导出一个上限的连续波布里渊激光器的输出功率，并表明，任何给定的波导结构的最佳工作条件和最大可实现的斯托克斯放大确定的无量纲参数$\mathcal{F}$涉及SBS增益和所有的损耗参数。我们提供了简单的表达式，最佳的泵浦功率，波导长度和可实现的放大，并在两个示例系统中展示其实用程序。值得注意的是，我们发现，2PA诱导的FCA是一个严重的限制SBS在硅和锗的波长分别短于2200 nm和3600 nm。相比之下，三光子吸收没有实际意义。
2015-08-11 physics.optics
Inter-Modal Raman Amplification in Space-division Multiplexed Systems
本文通过理论与实验验证了利用少模光纤中的模间受激拉曼过程，实现无中继模式复用传输系统光信号放大的可行性。
2024-03-19 physics.optics
Light amplification by stimulated emission from an optically pumped molecular junction in a scanning tunneling microscope
在这里，我们介绍和实验证明光放大和受激发射从一个单一的光泵分子隧道结的扫描隧道显微镜。尖锐的金尖端和覆盖有5-氯-2-巯基苯并噻唑分子的自组装单层的平坦的金衬底之间的间隙形成极小的光学增益介质。当电子从分子最高占据的分子轨道隧穿到尖端时，留下空穴。这些可以重新填充由激光驱动的等离子体激元振荡的金属表面包围腔诱导的热电子。求解该系统的激光速率方程表明，再布居过程可以有效地刺激的间隙模式近场，TERS散射从邻近分子作为一个光学种子。我们的研究结果表明，如何通过隧穿分子更强的本地化，可以进一步增加等离子体腔内部的光学增强。我们预计，从STM结的受激发射将推进我们的量子等离子体的基本理解，并导致新的分析应用。此外，这一概念代表了新型超小型、快速、光学和电子可切换设备的基础，并可在高速信号处理和光学电信中找到应用。
2014-01-08 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Amplification and generation of ultra-intense twisted laser pulses via stimulated Raman scattering
扭曲拉盖尔-高斯激光器具有轨道角动量，其特征是甜甜圈形状的强度分布，在越来越多的领域和应用中提供了一套变革性的工具和研究方向，从超分辨率显微镜和超快速光通信到量子计算和天体物理学。扭曲光的影响正在扩大，因为最近的数值计算通过允许高梯度正电子加速为基于等离子体的加速中的长期挑战提供了解决方案。因此，产生的强扭曲激光脉冲也可能对相对论性激光与物质的相互作用产生广泛的影响。在这里，我们从理论上和从头算三维粒子在细胞中的模拟，受激拉曼背散射可以产生和放大扭曲的激光等离子体中的拍瓦强度。这项工作可能会在非线性光学和高能量密度科学、紧凑型等离子体加速器和光源方面开辟新的研究方向。
2016-03-09 physics.optics physics.plasm-ph
Harmonics-assisted optical phase amplification with a self-mixing thin-slice Nd:GdVO4 laser operating in the self-induced skew cosh Gaussian mode
该研究利用薄片Nd:GdVO4激光器中自诱导skew-chG模式的锁相干涉与谐波辅助增益调制，拓展自混合带宽并在强反馈下实现50倍光学相位放大。
2025-02-18 physics.optics
Magnetic light amplification by stimulated emission of radiation in subwavelength systems of a dielectric cavity and magnetic quantum emitters
本文提出由高折射率介电腔和磁量子发射体构成亚波长磁激光器，推导实现条件，并通过硅盘等系统数值验证其可行性，发现磁Purcell因子可比电Purcell因子高约10^3倍，为增强磁光-物质相互作用开辟新途径。
2023-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
A theory of Stimulated and Spontaneous Axion Scattering
本文提出在破坏P和T对称性的材料中，利用相向传播电磁波共振激发动力学轴子的理论，证明其可介导斯托克斯光束指数增长并实现自发产生，放大效果远超受激布里渊和拉曼散射，且可由外磁场调制，有望用于光电子学。
2024-11-05 cond-mat.str-el physics.optics
Plasmonic amplification and suppression in nanowaveguide coupled to gain-assisted high-quality plasmon resonances
我们从理论上研究了耦合到高质量等离子体共振的波导中的传输，其中金属损耗被增益过度补偿。在一定增益系数范围内，谐振透射率可以从低于-20dB到高于20 dB变化。对于波导和谐振器之间的适度增加的距离，可以通过增益系数的相当小的变化来诱导高质量放大和抑制之间的可逆过渡。在实际应用中，可以通过灵活地控制抽运率或利用非线性增益来实现增益系数的微小变化。此外，基于增益跃迁敏感度的频率依赖模型，还发现增益跃迁线中心失谐量的不同也会导致共振透射率的大范围变化。这种广泛可控的共振传输是有前途的应用，如良好控制的集总放大的表面等离子体极化激元以及等离子体开关。
2014-04-30 physics.optics
Stimulated light emission and inelastic scattering by a classical linear system of rotating particles
受到外部照明的粒子的旋转动力学被发现在高旋转速度下产生光放大和非弹性散射。在相对于入射光偏移两倍旋转频率的频率下的光发射在宽范围的光和旋转频率内的弹性散射上占主导地位。值得注意的是，在这个经典的线性系统中，通过受激发射产生入射光的净放大。大的光致加速率预测在真空中伴随着适度加热的粒子，从而支持在极端旋转条件下观察这些效果的可能性。
2011-04-27 physics.atm-clus physics.optics quant-ph
Multiple scattering-assisted fluorescence amplification: towards biological applications
本研究通过在荧光素水溶液中添加纳米颗粒，在近生物相容性条件下实现荧光受激放大，验证了增益、线宽等性能，探讨了其生物应用潜力。
2023-10-03 physics.bio-ph physics.optics
Efficient generation and amplification of intense vortex and vector laser pulses via strongly coupled stimulated Brillouin scattering in plasmas
本文提出利用等离子体中强耦合受激布里渊散射（SC-SBS）技术高效产生并放大强涡旋与矢量激光脉冲，实现65%能量转移效率及全光偏振控制，并产生可控角动量的新光结构。
2023-11-23 physics.optics physics.plasm-ph
Ultra-broad Band Signal Amplification Using Supercontinuum Generation
本文分析和论证了利用超连续谱产生在光子晶体光纤中传输的超宽带光信号放大。分析并求解了包含参量过程和受激喇曼散射效应的耦合非线性薛定谔方程，计算了信号增益随频率的变化。讨论了增益谱与光子晶体光纤的非线性系数、色散系数以及几何参数的关系。结果表明，当抽运波长为1450 nm，峰值功率为1600 W时，增益谱范围为1300 ~ 1700 nm，峰值增益为100dB。这种放大机制在全波光纤通信中具有潜在的应用价值。
2018-10-31 physics.optics
Stimulated emission of superradiant atoms in waveguide QED
本文研究了相干态光子脉冲诱导超辐射原子与波导耦合时的受激发射。我们给出了一个分析结果，当一个短的$π$脉冲入射时，原子发射的光子相干到输出脉冲，它仍然是一个相干态在短脉冲限制。以相位保持方式放大入射脉冲，其中在相位空间中几乎完全在相位方向上添加噪声。该特性改善了在对于足够短的脉冲进行放大之后的强度信噪比。这是不同于一般相位保持线性放大器的独特特征，在一般相位保持线性放大器中，信噪比在放大过程中恶化。我们还讨论了光子发射几率对脉冲参数，如脉冲面积和持续时间的依赖关系。
2022-03-14 physics.optics quant-ph
Parametric amplification of orbital angular momentum beams based on light-acoustic interaction
携带轨道角动量（OAM）的光束的高保真放大对于OAM复用和其他基于OAM的应用是非常关键的。本文首次研究了OAM光束的受激布里渊放大（SBA），分别在共线和非共线坐标系下研究了光-声耦合的能量转换效率和放大信号的相位结构。结果表明，该放大器可以有效地放大OAM信号，且不引入明显的噪声，输出信号的模式与泵浦模式和几何框架无关。同时，通过相干光-声相互作用，将依赖于光学模式和几何坐标系的OAM态加载到声子中，这在OAM复用中具有更为基础的意义和巨大的应用潜力。
2015-08-09 physics.optics
Amplification of femtosecond pulses with AI-assisted spectral phase modulation
本文提出在锁模振荡器、光谱相位整形器和高非线性放大器系统中使用无需训练的AI算法优化超短激光脉冲，使放大脉冲FWHM减小10 fs，侧脉冲强度降低4.6倍，为评估各类AI算法提供了便捷测试平台。
2023-12-31 physics.optics
Multi-photon stimulated grasers assisted by laser-plasma interactions
本研究从理论上提出激光-等离子体相互作用辅助的多光子受激γ射线放大方案，规避γ射线激光器困境，验证多光子过程截面优势与带宽调控作用，可依托ELI-NP等多PW激光装置推进研发。
2024-04-15 nucl-th physics.optics physics.plasm-ph
Harmonics-assisted optical phase amplifier
两个光场之间相对相位的变化是测量引导这种变化的物理量的基本原理。因此，如果可以放大相对相位以提高测量分辨率，则将是非常有利的。一种众所周知的相位放大方法涉及使用称为NOON态的多光子数和路径纠缠态;然而，高数量的NOON态非常难以制备并且对光损耗高度敏感。在这里，我们提出并实验证明在原则上的一个相位放大器方案的协助下的谐波产生过程。利用级联的二次谐波产生过程，将偏振干涉仪中两个偏振模之间的相对相位差相干放大四倍。我们证明，这些扩增过程可以回收，因此有可能实现更高数量的多个扩增步骤。与基于NOON态的方法相比，本文提出的相位放大方法具有相当大的优势，在精密光学测量中具有广阔的应用前景。
2022-10-29 physics.optics
Charge mechanism of low-frequency stimulated Raman scattering in virus suspensions
本文提出了一种简单的受激光散射的物理机制（类似于等离子体中的朗缪尔波机制）。提出的机制是基于光波和水环境中病毒上不可避免的未补偿电荷之间的偶极相互作用。烟草花叶病毒的实验数据支持所提出的物理机制。实验结果表明，该机制可以很好地解释实验观测到的受激放大谱线频率。特别是，较低的频率线的情况下，发生线的pH值变化时的移位是由于在离子溶液环境中的离子摩擦。实验观察到的选择规则也证实了偶极相互作用类型。结果表明，在这样的散射条件下，病毒声振动频率上的微波辐射应该出现。我们证明，这样的条件也允许局部选择性加热的病毒。这种效应由光学辐照参数控制，可用于选择性地影响特定类型的病毒。
2021-07-13 physics.optics
Plasmonic nanoprobes for stimulated emission depletion microscopy
等离子体纳米粒子由于局部增强了照明辐射和光子态密度而影响附近发射体的吸收和发射过程。在这里，我们使用金属纳米粒子的等离子体共振，以提高超分辨显微镜激发分子的受激损耗。我们证明了受激发射耗尽（STED）显微镜与金纳米棒的长轴只有26 nm和8 nm的宽度，提供了一个增强的分辨率相比，荧光只有探针没有等离子体成分照射相同的耗尽功率。这些新的纳米粒子辅助STED探针代表了一个约2x10^3减少探针体积相比，以前使用的纳米粒子，我们证明了它们的应用程序的第一等离子体辅助STED细胞成像。我们也讨论了它们目前的局限性。
2016-10-05 physics.chem-ph physics.optics
Magnetic-Field-Dependent Stimulated Emission from Nitrogen-Vacancy Centres in Diamond
金刚石中带负电荷的氮空位中心是很有希望的量子磁场传感器。激光阈值磁强计是通过增加信号强度和磁场对比度来提高NV中心系综灵敏度的理论方法。在这项工作中，我们实验证明激光阈值磁强计。我们使用了一个宏观的高精细激光腔，包含一个高度NV掺杂和低吸收的金刚石增益介质，在532 nm泵浦和共振种子在710 nm。这使得通过受激发射将信号功率放大64%。我们显示的放大的磁场依赖性，因此，证明磁场依赖的受激发射从NV中心合奏。该发射显示出33%的创纪录对比度和mW范围内的最大输出功率。NV中心的相干读出的这些优点为量子缺陷的新型腔和激光应用以及具有显著提高的灵敏度的金刚石NV磁场传感器铺平了道路，用于健康、研究和采矿部门。
2021-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Stimulated Emission from 2D CdSe/CdS Nanoplatelets Integrated in a Liquid-Core Fiber
Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）；Institute of Applied Optics and Biophysics（应用光学与生物物理研究所）；Otto Schott Institute of Material Research（奥托·肖特材料研究所）；University Tübingen（蒂宾根大学）
针对胶体纳米晶体集成到激光光子系统需高浓度的难题，本研究将核/冠CdSe/CdS二维纳米片集成到液芯光纤中，以低两个数量级的浓度实现了低阈值受激发射，验证了该平台用于胶体纳米晶体激光器的潜力。
2025-11-18 physics.optics
Rotational Quantum Beat Lasing Without Inversion
在标准激光器中，光放大需要在较高和较低状态之间的粒子数反转，以打破吸收和受激发射之间的互易性。然而，在以特定叠加态制备的介质中，量子干涉可以完全抑制吸收，同时保持受激发射完整，从而打开了无反转激光的可能性。在这里，我们表明，激光无反转自然产生的强烈飞秒激光脉冲在空气中的传播过程中。它是由分子电离和分子排列的组合触发的，这两者在强光场中都是不可避免的。这种效应可以使许多分子气体中的宽带辐射无反转放大，为遥感提供不寻常的机会。
2020-01-22 physics.atom-ph physics.optics
Iris-assisted Terahertz Field-Induced Second Harmonic Generation in Air
太赫兹场诱导二次谐波产生（TFISH）是一种宽带太赫兹光探测技术。我们表明，通过放置在太赫兹和光场的相互作用体积的虹膜，TFISH信号增加了几十倍，在大气中。虹膜辅助的TFISH放大的特点是在不同的气压和探针强度，并提供了一个优雅的平台，研究在气相中的非线性相位匹配。
2019-06-24 physics.optics
Unidirectional Amplification and Shaping of Optical Pulses by Three-Wave Mixing with Negative Phonons
利用寻常波和后向波的三波混频特性，可以大大提高受激喇曼散射的频率转换效率。这种过程通常归因于负折射率等离子体超材料。这项工作证明了用现成的晶体取代这种超材料的可能性，这种超材料对工程师来说非常具有挑战性，这种晶体支持具有反向相速度和群速度的弹性波。这项工作的主要目标是研究在短脉冲制度的指示非线性光学过程的具体性质，并表明它能够消除基本的不利影响的快速阻尼的光学声子的过程中有关。在这些应用中，有可能创造出一系列独特的光子器件，如单向拉曼放大器和飞秒脉冲整形器，这些器件具有大大改善的操作特性。
2013-04-26 physics.optics
Atomic optical amplifier with narrow bandwidth optical filtering
利用法拉第反常色散滤光片（FADOF）的超窄带宽和高噪声抑制性能，在相干放大原子受激发射的同时，实现了铯原子1470 nm受激放大法拉第反常色散滤光片（SAFADOF）。SAFADOF能够显著放大非常微弱的激光信号并抑制噪声，以便在强背景中获得干净的信号。实验结果表明，对于50 pW的微弱信号，在13 MHz的带宽内，增益因子可大于25000（44 dB）。具有这种能力，以放大微弱信号与低背景的贡献，SAFADOF发现弱信号检测的突出的潜在应用。
2017-10-13 physics.optics
Beyond the diffraction limit via optical amplification
在之前的文章中，我们提出了一种克服望远镜衍射极限的方法。我们参考了理论和最近的数值模拟，并测试是否确实有可能使用光子放大来提高望远镜或显微镜的角分辨率超过衍射极限。一个重要的补充是，建议选择受激光子与自发光子之比高于平均值的事件。我们发现，放大器增益为200时，如果分析仅限于入射天文光子的十分之一，则望远镜的衍射极限将超过10倍。对于百分之一的光子，70的增益就足够了。
2016-04-23 astro-ph.IM physics.optics
Self-Amplification-Assisted Highly Efficient Integrated Laser
针对稀土离子掺杂薄膜铌酸锂基片级激光源输出功率低、量子发射效率有限的问题，提出级联放大器辅助的自放大高效集成激光器方案，在掺铒TFLN上实验验证了效率提升，为光通信、量子器件等领域集成应用提供可行路径。
2023-12-01 physics.app-ph physics.optics
Raman amplification and ISRS in SDM links: Analytical evaluation and closed-form models for optical transmission
University of L’Aquila（拉奎拉大学）
本文针对SDM链路中的Raman放大与ISRS现象，提出闭合形式模型，考虑模式耦合与非线性效应，验证与仿真一致，并探讨泵浦与光纤配置对增益及模式依赖增益的影响。
2026-04-10 physics.optics
Low power, chip-based stimulated Brillouin scattering microwave photonic filter with ultrahigh selectivity
高选择性、可重构微波滤波器在射频信号处理中具有重要意义。微波光子（MWP）滤波器特别令人感兴趣，因为它们提供灵活的重新配置和比电子滤波器高一个数量级的频率调谐范围。然而，迄今为止，所有MWP滤波器都受到关键参数（如调谐范围、分辨率和抑制）之间的权衡的限制。在集成MWP滤波器的情况下，这个问题更加严重，阻碍了通向紧凑、高性能滤波器的道路。在这里，我们展示了第一款基于芯片的MWP带阻滤波器，具有超高抑制、MHz范围内的高分辨率和0-30 GHz频率调谐功能。这种记录性能是通过使用来自紧凑型光子芯片的超低布里渊增益和光学谐振辅助RF信号消除的新方法来实现的。研究结果指出了为无线通信和国防应用创建节能和可重新配置的集成MWP信号处理器的新方法。
2014-12-13 physics.optics
Stimulated generation of deterministic platicon frequency microcombs
近年来，在芯片级非线性谐振器中产生耗散克尔孤子的研究取得了显著的进展，从并行通信、自参考振荡器到双梳状光谱。通常工作在反常色散制度，独特的驱动协议和这些非线性谐振器中的色散已被检查，以实现孤子和类孤子的时间脉冲形状和相干频率梳产生。正常的色散制度提供了一个补充的方法来桥接非线性动力学的研究，包括方脉冲形成平顶高原，或platicons的可能性。在这里，我们报告的观察方脉冲形成芯片级频率梳，通过受激泵浦在一个自由光谱范围和氮化硅环+55 fs 2/mm正常群速度色散。通过一个不同的边带调制频率调谐的platicon频率梳检查在光谱和时间测量。利用二次谐波自相关和互相关方法，在19 GHz平频梳上观测到脉宽为17 ps的明亮方波脉冲，并通过非线性动力学模型和边界极限讨论，利用激光辅助热稳频，克服了热光拖曳效应，将锁模方法扩展到了脉宽为2 ps的方波脉冲态.
2022-03-23 physics.optics
Parametric attosecond pulse amplification far from the ionization threshold from high order harmonic generation in He$^+$
利用三维含时薛定谔方程，首次研究了He原子$^+$激发态高次谐波产生过程中，单原子水平下100 eV左右的阿秒相干脉冲的参量放大.我们提出了远离电离阈值的放大过程的阿秒动力学，并解决其背后的物理问题。一个特定的中心光子能量的放大需要种子XUV脉冲在时间上与驱动激光场完全同步，用于受激复合到He $^+$基态，并且仅在几个特定的激光周期中产生，与实验测量一致。我们的模拟表明，放大的光子能量区域可以通过改变激光场的峰值强度来控制。我们的研究结果为实现具有广泛应用的紧凑型阿秒脉冲强XUV激光器铺平了道路。
2020-05-25 physics.atom-ph physics.optics
Mid-infrared Assisted THz Phonon Amplification in a 2D Semiconductor for Room Temperature Detection
School of Physics and Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院）；School of Mathematics and Physics, Queens University Belfast（贝尔法斯特女王大学数学与物理学院）
本研究提出一种中红外辅助的声子放大方法，通过强激子-声子耦合实现室温下超过80%的声子放大，具有低功耗、高稳定性和高灵敏度，为二维半导体中的声子探测和放大提供新平台。
2026-05-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Mid-infrared spontaneous and stimulated emission dynamics in black phosphorus
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司基础研究实验室）；NTT Nanophotonics Center, NTT, Inc.（NTT公司纳米光子学中心）
本研究开发结合波长上转换与超导单光子探测的时间分辨中红外发射显微镜，揭示黑磷在约70K时的发射类型转变及泵浦阈值以上的受激发射现象，阐明其载流子动力学并确立相关研究方法。
2026-08-05 physics.optics
Langmuir mechanism of low-frequency stimulated Raman scattering on nanoscale objects
提出了一种类似于等离子体中朗缪尔波机制的受激光散射的简单物理机制。所提出的机制是基于光波与水环境中纳米级物体（病毒或纳米颗粒）上不可避免地存在的非补偿电荷之间的偶极相互作用。烟草花叶病毒和聚苯乙烯纳米球的实验数据支持建议的物理机制。实验结果表明，所提出的机理很好地解释了实验观察到的受激放大谱线频率。特别地，当改变pH时，较低频率线的不存在和生成线的偏移是由于在离子溶液环境中出现的离子摩擦。实验观察到的选择规则也证实了偶极相互作用类型。它已被证明，微波辐射对纳米级物体的声振动频率应该出现在这样的散射条件下。我们证明，这样的条件也允许局部选择性加热纳米级物体几十到几百度K。这种效应受光照射参数控制，可用于选择性地影响某些类型的病毒。
2021-05-05 physics.app-ph physics.optics
Parametric amplification of optical phonons
通过受激发射或非线性光学相互作用对光的放大对现代科学和技术产生了变革性的影响。其他玻色子激发的放大，如固体中的声子，可能会开辟新的显着的物理现象。在这里，我们报告的光学声子放大的实验演示。利用相干中红外光场驱动碳化硅中Si-C伸缩模的大振幅振荡。在非线性声子激发时，第二探测脉冲在整个reststrahlen带的所有波长处经历参量光学增益，这反映了光学声子波动的放大。从第一性原理计算出发，我们证明了高频介电常数和声子振子强度与晶格坐标的平方关系。在这里探索的实验条件下，这些振荡然后在两倍的光场的频率，并提供了一个参数驱动晶格波动。声子四波混频中的参量增益是一种通用的机制，可以推广到固体的所有极性模，作为控制相变动力学、放大多体相互作用或控制声子-极化激元波的新手段。
2017-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Gain-assisted superluminal microwave pulse propagation via four-wave mixing in superconducting phase quantum circuits
研究了微波场在超导相位量子线路中实现的四能级级联量子系统中的传播和放大。结果表明，通过增加系统的泵浦频率，系统的正常色散转变为反常色散，从而获得增益辅助的超光速微波传输。此外，还证明了受激微波场是通过四波混频产生的，系统能级没有任何反转布居（无反转放大），并且所产生脉冲的群速度可以通过外部振荡磁通量来控制。我们还证明了在某些特定的参数下，超导相位量子线路系统可以实现无吸收超光速微波传输。
2015-02-23 physics.optics quant-ph
Intense optical parametric amplification in dispersion engineered nanophotonic lithium niobate waveguides
集成光子学中的强放大是计算、通信、传感和量子信息处理最期望的光学功能之一。半导体增益和立方非线性，如四波混频和受激拉曼和布里渊散射，已经成为芯片上研究最多的放大机制之一。或者，具有强二次非线性的材料平台在增益和带宽方面具有许多优势，其中纳米光子锂离子材料是最有前途的候选材料之一。在这里，我们将准相位匹配与色散工程相结合，在纳米光子晶体锂酸盐波导中实现了强烈的光参量放大。我们测量了一个宽带相敏片上放大大于45 dB/cm的2.5毫米长的波导。我们进一步确认高增益操作的退化和非退化制度，通过放大真空波动的宏观水平在6毫米长的波导，与片上增益超过100 dB/cm的600 nm的带宽约2 $μ$ m。我们的研究结果为片上少周期非线性光学、中红外光子学和量子光子学开启了新的可能性。
2022-03-15 physics.optics quant-ph
Efficient generation of new orbital angular momentum beams by backward and forward stimulated Raman scattering
携带轨道角动量（OAM）的激光束提供了额外的自由度，并且已经发现了从光通信和光学操纵到量子信息的广泛应用。超强OAM光束的有效产生和操作是一个必须满足的巨大挑战，目前限制了超强OAM光束在高能量密度物理研究中的潜在应用。在这里，我们第一次从理论上和数值上证明了一个新的OAM状态的泵浦光产生的种子脉冲与OAM朗缪尔波所产生的后向和前向受激拉曼散射机制的耦合。通过在非线性状态下操作，利用了从泵浦到放大种子光束的高能量传递效率，因为这显著减小了放大系统的尺寸，并促进了对用于科学和工业应用的高强度OAM激光束的访问。
2022-01-28 physics.optics physics.plasm-ph
Lasing oscillation condition and group delay control in gain-assisted plasmon-induced transparency
在等离子体诱导透明窗口中，研究了具有两个失谐谐振腔的增益辅助等离子体波导。相位图研究了不同增益系数和频率失谐时两个谐振器的功率传输率和群延迟。激光振荡条件下的增益系数与频率失谐量成二次方关系。在低于阈值的放大区，光谱不仅具有大的群延迟，而且具有高的透过率和窄的线宽。这与损耗补偿机制和无源情况下的情况相反，在无源情况下，线宽和峰值透射率之间总是存在权衡。
2012-12-10 physics.optics
Detection of infrared light through stimulated four-wave mixing process
红外光学测量在工业和科学领域有着广泛的应用，但红外线探测器成本高，性能不如可见光探测器。四波混频（FWM）过程允许通过检测相关的可见光在红外范围内进行检测。实验研究了热$^{85}$ Rb原子蒸气室中的受激四波混频过程，其中$1530~$ nm的弱红外信号激光诱导四波混频过程，并被放大转换成$780~$ nm的强四波混频光，后者更容易被探测到。通过研究输入激光频率对产生的四波混频光的依赖关系，我们找到了最佳的单光子和双光子失谐量。此外，随着信号强度的降低，功率增益迅速增加，这与我们的理论分析一致。结果，在$0.1~μ$ W的信号激光功率下，功率增益可以达到500，并且探测到的光子数增加了250倍。最后，我们通过对受激四波混频过程的响应速率的研究，实验证明了我们的放大过程可以在频域的宽频带内工作。
2022-10-10 physics.atom-ph physics.optics
Low-threshold stimulated emission using colloidal quantum wells
半导体纳米晶体可以使用廉价的、可扩展的、基于溶液的技术来合成，并且它们作为可调谐光发射器的实用性已经在各种应用中得到证明，包括生物标记和发光器件。相比之下，胶体纳米晶体用于光放大和激光发射受到所需的高输入功率密度的限制。在这项工作中，我们表明，胶体纳米片（NPL）产生放大的自发发射（ASE）与泵注量阈值低6 μ J/cm 2和增益高达600 cm-1，都比胶体纳米晶体的最佳报道值的4倍改善;此外，增益饱和发生在泵注量两个数量级高于ASE阈值。我们将这种特殊的性能归因于大的光学截面，缓慢的俄歇复合速率，以及NPL系综的窄发射线宽。NPL将量子阱作为光学增益介质的优势带到了胶体系统中，为生产高效的溶液处理激光器提供了可能性。
2013-12-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
$\mathcal{PT}$-symmetric cavity magnomechanics with gain-assisted transparency and amplification
Zhejiang Normal University（浙江师范大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Zhejiang Institute of Photoelectronics（浙江省光电子研究所）
研究PT对称腔体磁机械系统，通过非厄米特耦合实现增益辅助透明与放大，展示可调制的量子信号处理与传感应用。
2025-12-09 math-ph math.MP physics.optics
Low noise amplication of an optically carried microwave signal: application to atom interferometry
本文报道了一种放大$λ$ =852nm激光所载微波信号的新方案。放大是通过一个半导体锥形放大器完成的，这个方案被用来驱动原子干涉仪中的受激拉曼跃迁。边带产生的放大器，由于自相位和幅度调制，进行了研究和表征。我们还证明，放大器不会引起任何显着的相位噪声的拍频信号。最后，由于放大过程的干涉仪的性能的退化被示出是可以忽略的。
2010-03-01 physics.atom-ph physics.optics
Time-frequency analysis of microwave signals based on stimulated Brillouin scattering
提出了一种基于受激布里渊散射（SBS）辅助频率-时间映射（FTTM）的微波信号时频分析新方法。提出了两种时频分析链路，即并行SBS链路和时分SBS链路。利用并行SBS链路可以对微波信号进行实时时频分析，特别是与光子集成技术相结合，为实时时频分析提供了一种很有前途的解决方案。通过对多种格式的信号进行仿真分析，验证了该方法的可行性。时分SBS链路具有结构简单、可重构的特点，利用时间分段累加技术，可实现对周期信号的超高分辨率时频分析。对时分SBS链路进行了实验研究。对系统的多维可重构性进行了实验研究。分析带宽为3.9 GHz，分析频率可达20 GHz，频率分辨率为15 MHz，分别被证明。
2021-09-07 eess.SP physics.optics
Collective stimulated Brillouin scattering modes of two crossing laser beams with shared ion acoustic wave
本研究针对惯性约束聚变中多束激光交叠的场景，基于线性动力学模型推导了共享离子声波的两束交叉激光集体受激布里渊散射对流放大的精确解析解，分析了多种参数的影响，发现面外模式在特定条件下的重要性，为相关实验的现象理解与评估提供支撑。
2021-05-26 physics.optics physics.plasm-ph
Nanoparticle-assisted STED nanoscopy with gold nanospheres
我们证明了受激发射耗尽（STED）显微镜与20 nm的金纳米球涂覆荧光二氧化硅。与先前的STED与混合等离子体荧光标记的演示相比，当前的实现提供了一个更小的标记和更好的分辨率提高高达2.5倍，超出共聚焦显微镜的衍射极限。这是在比仅基于染料的常规STED低约2倍的强度下并且在水性环境中实现的，证明了与生物成像的相关性。最后，我们还显示，在这种情况下，第一次在光漂白率降低3倍相比，标准的染料为基础的STED，从而使更明亮的图像。
2016-10-31 physics.bio-ph physics.optics
Stimulated emission from NV centres in diamond
受激发射是激光器工作的基本过程，从而产生相干光子输出。尽管自20世纪80年代以来，带负电荷的氮空位（NV $^-$）中心被讨论为潜在的激光介质，但迄今为止还没有明确的观察到NV $^-$系综的受激发射。缺乏证明的原因包括短的激发态寿命和零声子线周围的光对中性电荷态的光电离的发生。在这里，我们展示了从NV $^-$状态的声子边带中使用光的受激发射的理论和实验证据。我们的系统使用532 nm的连续波泵浦激光器和扫过NV $^-$的声子边带的脉冲激励激光器。最佳的受激发射表现在附近的三声子线在700 nm。当激发激光波长从700 nm减小到620 nm时，我们还发现了从受激发射到光电离的转变。虽然在零声子线的激光被电离抑制，我们的研究结果打开了基于NV中心的金刚石激光器的可能性，可调谐的声子边带。这将NV磁力计的应用从单中心纳米级传感器扩展到新一代超精密集成激光传感器，该传感器利用了激光系统的对比度和信号放大。
2016-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Optical Mixing Controlled Stimulated Scattering instabilities: Suppression of SRS by the Controlled Introduction of Ion Acoustic and Electron Plasma Wave Turbulence
在LLE的Omega激光设备上进行的一系列实验中，我们证明了由于存在外部控制水平的离子声波（IAW，通过在Mach-1表面交叉两个蓝色光束）和电子等离子体波（EPW，通过在第十临界密度等离子体周围交叉蓝色和绿色光束），通过光学混合产生的SRS在规定的光谱窗口中的抑制。我们进一步观察到当与蓝色泵浦光束交叉时绿色光束的SRS后向散射，在没有蓝色泵浦光束的情况下，（绿色光束）后向散射特征小五倍。这是绿色光束与蓝色光束交叉时放大的直接证据。另外的证据来自透射绿光束测量。这些技术的组合可以允许抑制NIF或LMJ上的大规模黑腔的光入口孔附近的不可接受的SRS水平。
2012-11-10 physics.optics physics.plasm-ph
Revealing Hidden Inversion Symmetry Breaking in ZrTe$_5$ via Phonon-Assisted Heterodyne Amplification
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料中心）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学汤川研究所）；Zhangjiang Institute for Advanced Study, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学张江高等研究院）
本文利用太赫兹场诱导二次谐波产生（TFISH）结合声子辅助外差放大，在块体ZrTe$_5$中直接观测到平衡态反演对称性破缺，识别出沿a轴的体极性畸变，为理解其电子和拓扑性质提供了关键结构约束。
2026-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Multiple radio frequency measurement with an improved frequency resolution based on stimulated Brillouin scattering with a reduced gain bandwidth
报道了一种基于受激布里渊散射（SBS）和频率-时间映射的光子辅助多射频（RF）测量方法，该方法具有高精度和高频率分辨率。双音信号通过双并行马赫-曾德尔调制器在光载波上进行单边带（SSB）调制，以构造一个SBS增益和两个SBS损耗，从而减小SBS增益带宽。未知RF信号也被SSB调制在已经由扫描信号调制的载波上，因此未知RF信号与扫描光载波一起被转换为扫描光信号。通过在不同的特定时间扫描光信号，将RF频率映射到时域，来检测带宽减小的SBS增益谱。进行了实验。同时测量0.3至7.6 GHz的RF频率，均方根误差小于1 MHz。此外，测量的频率分辨率可以远低于10 MHz，这是目前采用SBS效应的RF频率测量方法中的最佳结果。
2021-04-23 eess.SP physics.optics
Waveguiding-assisted random lasing in epitaxial ZnO thin film
采用脉冲激光沉积法在c-蓝宝石衬底上生长了氧化锌薄膜。表面发射光谱的泵浦功率依赖性，使用四倍266 nm激光器获得，揭示了室温下的受激发射（阈值为900 kW/cm 2）。时间相关的光谱分析加上增益测量的单发，侧发射，用氮激光器泵浦的光谱显示随机激射指示存在的自形成的激光腔。有人建议，在外延系统，而不是无序散射元素的三维配置中的随机激光，是由于在薄膜中的波导。波导使光在随机形成的闭环内被放大，闭环充当激光腔。
2013-06-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical amplification of surface plasmon polaritons in a graphene single layer integrated with a random grating
在本文中，我们设计和模拟了太赫兹（THz）可控有源等离子体波导结构的基础上，是放置在一个随机的硅光栅衬底上的单石墨烯层。所提出的太赫兹有源等离子体激元波导结构中的光学增益由光激发的石墨烯单层中的受激发射过程提供，该过程导致表面等离子体激元（SPP）波的放大。我们使用一个随机的光栅衬底，以引入安德森局域化的SPP波传播通过石墨烯单层，以提高其在谐振频率的光放大。结果表明，石墨烯表面等离子体的共振峰的增强因子可以高达175。我们还分析了它们对应的场强沿石墨烯单层的分布，发现它们的强度和局域化位置彼此不同。通过研究该结构的透射率随泵浦和温度的变化，发现随着温度和外泵浦强度的增加，其共振峰频率发生蓝移。此外，我们表明，增加环境温度由60 K可以显着降低输出放大强度的一个因素为70。所提出的基于石墨烯的THz等离子体激元波导结构的这种性质使其在温度传感应用和开/关可切换激光器件中是有用的。
2021-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spatial Coherence of Light in Collective Spontaneous Emission
该研究发现含11,000个辐射原子的光学薄系综可不经粒子数反转和受激辐射，而依靠Dicke超辐射与亚辐射的集体耦合自发产生空间相干光。
2021-12-14 physics.optics quant-ph
Microwave assisted coherent and nonlinear control in cavity piezo-optomechanical system
我们提出了一个腔压电光学机械系统，微波和光学自由度耦合通过超高频机械谐振器。利用三个相互作用模之间的相干性，我们证明了光放大，相干吸收和更一般的非对称Fano共振。强大的压电驱动器进一步允许访问的大振幅引起的光学机械非线性，与高次谐波通过多声子散射的光学透明性被证明。
2014-04-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
