Ultrastrong coupling between nanoparticle plasmons and cavity photons at ambient conditions
超强耦合是一种独特的电磁相互作用机制，它使得各种有趣的物理现象成为可能。传统上，这一制度已达到耦合多量子阱，超导人造原子，或二维电子气体的子带间跃迁的微腔谐振器。然而，采用这些平台需要苛刻的实验条件，如低温、强磁场和高真空。在这里，我们使用等离子体纳米棒阵列定位在谐振光学法布里-珀罗微腔的波腹，以达到在环境条件下的超强耦合（USC）制度，而不使用磁场。从光学测量中，我们提取的相互作用强度的值超过跃迁能量高达g/ω~0.55，深在USC制度，而纳米棒阵列仅占腔体积的~4%。此外，通过比较耦合和非耦合系统的共振能量，我们间接观察到高达~10%的基态能量的修改，这是USC的标志。我们的研究结果表明，等离子体激元微腔极化激元是一个很有前途的新平台，在室温下的光学和红外范围的超临界实现。
2019-12-16 physics.optics
Sub-ppb CO2 Detection based on Dissipative Whispering Gallery mode Microcavity Sensor
提出基于非功能化WGM微腔的耗散传感方案，通过共振深度变化实现CO2检测，检测限达0.12 ppb，比色散型传感器优五个数量级，兼具紧凑、低成本优势。
2025-10-17 physics.optics
Dissipative optomechanics of a single-layer graphene in a microcavity
我们研究了单层石墨烯与高Q值Fabry-Perot微腔在中间膜结构下的光机械耦合。在普通的耗散耦合系统中，机械振荡器调制与腔模的输入耦合相关的损耗;而在我们的系统中，石墨烯振荡器通过调制其吸收损耗与腔模耗散耦合。通过分析悬挂在腔场节点附近的石墨烯的带间跃迁效应，我们在不过度降低光学品质因数的情况下获得了强的可调谐耗散耦合。最后，我们发现在本耦合系统中，石墨烯的弯曲模可以被冷却到它的基态。这项研究为可见光范围内的石墨烯光学力学提供了新的见解。
2014-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Demonstration of mode splitting in an optical microcavity in aqueous environment
在水环境中，散射体诱导的模式耦合和随之而来的模式分裂的回音壁模式谐振器被证明。当粒子进入谐振器模式体积时，分裂的变化率强烈地取决于粒子溶液的浓度：浓度越高，变化率越高。利用模式分裂光谱检测到了粒径为50 nm、浓度低至5 × 10 ~（-6）wt%的聚苯乙烯纳米粒子。对水中模式分裂的观察为构建先进的基于谐振器的传感器铺平了道路，用于测量各种环境中的纳米颗粒和生物分子。
2010-11-04 physics.bio-ph physics.optics
Ultrasensitive Detection of a Protein by Optical Trapping in a Photonic-Plasmonic Microcavity
微腔和回音壁模式（WGM）生物传感器从监测由蛋白质结合在高度限制的场强的位点处引起的频率偏移获得它们的灵敏度，其中场强可以通过激发纳米颗粒层中的等离子体共振来进一步放大。在这里，我们提出了一种机制的基础上的光捕获的蛋白质的等离子体场增强的网站上实现超灵敏的检测，只有微升规模的样品体积，并在实时。我们展示了对应于几千个大分子的毫微微摩尔灵敏度。基于Mie理论的模拟与等离子体“热点”位置处的光学捕获概念吻合得很好。
2012-07-29 physics.optics
Influence of metal nanoparticles on whispering gallery modes of a microcavity
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；Indian Institute of Technology Patna（印度巴特那理工学院）；Applied Materials Inc.（应用材料公司）；Optoelectronics Research Centre, University of Southampton（南安普顿大学光电研究中心）；New York University Tandon School of Engineering（纽约大学坦登工程学院）
本文综述光子、等离激元及混合微腔系统的相关文献，涵盖其基础物理与多类应用，比较两类系统的应用输出，助力理解二者的效应及应用价值。
2026-08-20 physics.chem-ph physics.optics
Dissipative Quantum Feedback in Measurements Using a Parametrically Coupled Microcavity
微米和纳米级光学或微波腔用于广泛的经典应用和量子科学实验，从精密测量，激光技术到机械运动的量子控制。在任何光腔中，通过吸收的耗散光子损耗在某种程度上都会引入热光效应，从而对精确测量施加基本限制。在这里，我们从理论和实验上揭示，这种耗散光子吸收可以导致量子反馈通过在回路中的字段检测的吸收光场，导致腔内场的波动被压扁或antiquashed。引人注目的是，这修改了相干响应测量中的光学腔敏感性，并导致使用腔的非相干干涉光学机械测量中的过度噪声和相关性。我们实验观察这种意想不到的耗散动力学在低温（约8 K）和环境条件下的侧边冷却的光机械晶体cavitiess的光机械光谱。在机械运动的干涉量子测量中，耗散反馈引入了对光腔线宽和光机散射率的有效修正，并产生了过多的不精确噪声。这样的耗散反馈从根本上不同于量子非破坏反馈，例如，光学克尔压缩耗散反馈本身总是导致反压缩的环外光场，但在一定条件下，它可以增强共存的克尔压缩。我们的结果对未来的耗散工程，如耗散增强边带冷却和克尔压缩，量子频率转换，光子系统中的非互易性具有广泛的意义。
2022-05-05 physics.optics quant-ph
Circular dichroism mode splitting and bounds to its enhancement with cavity-plasmon-polaritons
区分不同旋向手性分子的能力对于化学和生命科学具有重要意义。由于大多数相关手性分子在UV区域具有其手性跃迁，因此检测其圆二色性（CD）信号与在该光谱范围内进行光学测量的实际实验挑战相关联。为了解决这个问题，在这里，我们研究的可能性转移CD信号的模型手征介质达到强耦合制度与光学微腔。具体来说，我们表明，通过强耦合手性等离子体纳米粒子的非手性法布里-珀罗微腔可以印上的混合模式分裂，强耦合系统的标志，耦合系统的CD光谱，从而有效地转移模型系统的手征共振到较低的能量。我们首先预测的效果，使用解析传输矩阵法以及数值时域有限差分（FDTD）模拟。此外，我们证实了理论预测的有效性，在涉及手性等离子体纳米粒子耦合到法布里-珀罗微腔的原理验证实验。
2019-09-13 physics.optics
Mechanical squeezing via unstable dynamics in a microcavity
我们从理论上证明了在远红失谐和超强耦合区，线性光机系统中的强力学量子压缩可以通过动力学不稳定性迅速产生.我们表明，这种机制，利用不稳定的多模量子动力学，特别适合悬浮光学力学，我们认为它的可行性的情况下，悬浮纳米粒子耦合到微腔通过相干散射。我们预测，对于亚毫米大小的空腔的粒子运动，最初的热和远高于其基态，成为机械压缩几十分贝的微秒时间尺度上。我们的研究结果带来了光学微腔在未解决的边带制度作为强大的机械挤压悬浮纳米粒子，因此作为量子增强的惯性和力传感的关键工具。
2022-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nanoantenna-Microcavity Hybrids with Highly Cooperative Plasmonic-Photonic Coupling
纳米天线通过将光能集中到远低于衍射极限的程度来提供对光的最终空间控制，而它们的品质因数（Q）受到大的辐射和耗散损耗的限制。另一方面，介电微腔能够通过延长的光子存储时间产生高Q因子，但具有衍射限制的光学模式体积。在这里，我们桥接两个世界，通过研究一个示例性的混合系统集成等离子体金纳米棒作为纳米天线与谐振介电光子晶体（PC）板作为低损耗微腔，更重要的是，通过协同结合它们的优势，产生更强的局部场增强比单独的实体。为了实现两种极性相反类型的纳米光子谐振元件之间的这种协同作用，我们表明，协调纳米天线的耗散损耗和低损耗腔的Q因子是至关重要的。与使用法布里-珀罗谐振器的天线-腔耦合方法相比，该方法已被证明成功地用于天线的局部场强度的谐振放大，我们从理论和实验上表明，耦合到适度Q PC引导谐振可以产生至少一个数量级的更大放大。协同纳米天线-微腔混合策略为进一步增强纳米级光-物质相互作用开辟了新的机会，从而使许多领域受益，例如非线性光学、纳米激光器、等离子体激元热载流子技术以及表面增强拉曼和红外吸收光谱。
2018-11-15 physics.optics
Estimation of Purcell factor from mode-splitting spectra in an optical microcavity
通过引入“分裂质量”Qsp，研究了超高Q光学微腔与亚波长散射体耦合时的散射过程。Qsp是一个无量纲参数，定义为散射体诱导的模分裂与耦合系统总损耗的比值。本文提出了一种由散射耦合腔透射谱的单次测量直接估算Purcell因子的简单关系式。聚苯乙烯（PS）和金（Au）纳米粒子，铒离子和甲型流感病毒粒子的实验表明，Purcell因子增强的优先散射到腔模式发生的散射体类型无关。实验确定的最高Qsp为单一的PS和Au纳米粒子分别为9.4和16.19，对应的Purcell因子的下限分别为353和1049。观察到的最高Qsp为31.2的Au粒子的合奏。这些值是迄今为止报道的最高Qsp和Purcell因子。
2011-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Resonances in dissipative optomechanics with nanoparticles: Sorting, speed rectification and transverse cooling
电介质粒子与激光驱动的光腔之间的相互作用产生了保守动力学和耗散动力学，可以用来悬浮、捕获和冷却纳米粒子。我们分析和数值研究的双模设置中，沿腔轴的光势取消，使所产生的动力学几乎是纯粹的耗散。对于激光驱动器的适当失谐，这种耗散的光机械动力学可以用于根据颗粒的尺寸对颗粒进行分类，以矫正它们的速度并增强横向冷却。
2013-03-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Artificial Kerr effect on the self-focusing of laser in a dissipative suspension of metallic nanoparticles
研究了激光束在耗散纳米颗粒悬浮液中的自聚焦现象。考虑了在初始高斯分布的激光场中，纳米粒子极化率的虚部对光学力的影响，进而对粒子重排的影响。结果表明，考虑到波的吸收，导致沿波传播方向的光力的产生，可以导致纳米颗粒的密度纵向分布。考虑到由于电子受到有质动力作用而导致折射率不均匀性产生的正常克尔效应和粒子受到偏振光力作用而产生的人工克尔效应所引起的振幅五阶非线性，用非傍轴方法导出了描述激光束非线性稳态演化的微分方程组。研究了不同频率下激光光斑尺寸的变化规律，确定了改善聚焦性能的最佳频率范围。结果表明，人工克尔效应导致粒子在传播轴附近的集中，可以降低发生自聚焦的阈值功率。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Characterisation of Nanoparticle Size Distributions in a Fluid using Optical Forces
我们介绍了一种方法来分析纳米粒子在流体中的物理性质，通过粘性阻力和光学力之间的竞争。通过使颗粒流过包含光学微腔的微流体装置，该光学微腔充当组合的光学陷阱和传感器，可以建立捕获事件的速率随不同力的变化。观察到一个明确的阈值行为，它提供了一个参数相结合的介电极化率和流体动力学半径的措施。该技术可以与其他分析技术结合应用，以提供溶液中颗粒的详细物理表征。
2021-11-29 physics.flu-dyn physics.optics
Tunable Polymer/Air Bragg Optical Microcavity Configurations for Controllable Light-Matter Interaction Scenarios
复杂的光学系统，如先进的光刻和加工技术实现的高质量微腔，为各种光-物质相互作用（LMI）研究铺平了道路。在外延、涂层技术或不稳定的开放腔结构中没有晶格匹配约束的情况下，聚合物光致抗蚀剂的亚微米精确光刻显影为基于材料的透明度和几何尺寸的各种光谱区域的聚合物微腔结构铺平了道路。我们介绍了一种新的方法的基础上的三维光刻胶，它可以用来实现微观光子法布里-珀罗腔结构的机械可调谐振器模式和聚合物/空气布拉格反射镜，直接在芯片或器件衬底。我们通过传输矩阵计算和计算机辅助建模证明，具有多达两个“空气布拉格”反射器的开放微腔包括交替的聚合物/空气镜对层，能够实现压缩诱导模式调谐，这可以使许多LMI实验受益，例如2D材料，纳米颗粒和分子。
2021-03-30 physics.app-ph physics.optics
Dynamics of particles trapped by dissipative solitons
能够最终控制其3D运动的纳米颗粒的光学机械操纵是当今光学、生物学、医学、微流体等之间最需要的联系之一，为从药物输送到活细胞，再到纳米纤维的新方法等众多新兴应用铺平了道路。在这封信中，我们提供了一种新型的光学操纵驱动的非线性效应和铺设之间的经典光学力学和非线性光学的接口。从理论上研究了光耗散孤立波与纳米介质相互作用的形成、稳定性和动力学性质。建立了描述光场和粒子相互作用的数学模型，得到了局域光波与纳米粒子相互作用的定态解，并研究了其分岔现象。结果表明，孤立波的线性稳定性受到粒子的影响，但在参数空间中存在孤立波保持稳定的区域。研究了在非均匀泵浦作用下含纳米粒子的孤立波的动力学行为。
2019-09-02 nlin.PS physics.optics
Extinction by plasmonic nanoparticles in dispersive and dissipative media
该研究利用广义 Mie 理论分离并阐明宿主耗散对等离激元纳米球 LSPR 消光的阻尼、频移及远离共振处的宽带增强机制。
2022-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
Dissipative and dispersive cavity optomechanics with a frequency-dependent mirror
本文研究了包含悬浮 Fano 镜的光力学系统，构建了包含色散与耗散耦合的量子模式理论，发现通过强光学模式耦合实现有效边带分辨，可在未分辨边带区实现室温基态冷却。
2024-03-06 physics.optics quant-ph
Strongly enhanced light-matter interaction in a hybrid photonic-plasmonic resonator
提出了一种由金属纳米粒子（MNP）和回音壁模式（WGM）微腔组成的光子-等离子体激元混合共振结构。结果表明，混合模式使光与物质之间产生了强相互作用，单原子的协同效应比裸WGM微腔中的协同效应提高了两个数量级以上.这种显著的改进源于两个方面：（1）MNP在发射极附近提供了高度增强的局部场，以及（2）令人惊讶的是，WGM的高- \textit{Q}性质可以在MNP的存在下保持。因此，本系统具有比单个微腔或单个MNP更大的优势，在量子光学、非线性光学和高灵敏度生物传感方面具有巨大的潜力。
2012-06-12 physics.optics quant-ph
Shape Measurement of Single Gold Nanorods in Water Using Open-access Optical Microcavities
针对溶液中单颗粒棒状形貌难以实时准确测量的问题，本文提出利用开放光学微腔分析透射激光偏振态变化以测定长径比，分辨率约1%。
2024-05-13 physics.optics
Experimental demonstration of multimode microresonator sensing by machine learning
实验研究了一种基于自干涉微谐振腔的多模微腔传感器。所提出的多模传感方法是通过记录由多个谐振模式组成的宽带传输谱来实现的。它不同于以往的耗散传感方案，其目的是测量微腔中单个谐振模式的传输深度变化。这里，通过结合耗散感测机制和机器学习算法，可以有效地融合从宽带频谱中提取的多模感测信息以估计目标参数。多模传感方法是免疫激光频率噪声和鲁棒性对系统的缺陷，因此我们的工作提出了一个伟大的一步，实际应用的微腔传感器的研究实验室之外。通过调节芯片上微加热器两端的电压，使其通过热光效应对透射率产生影响。作为原理验证实验，通过多模式感测方法检测电压。实验结果表明，在较大的测量范围内，通用回归神经网络的多模传感检测限降低到单模传感检测限的6.7%。
2020-10-04 physics.app-ph physics.optics
Collective Resonances in Nanoparticle Oligomers
在过去的几十年里，纳米结构人工光学介质的研究迅速扩大，再加上制造技术的改进，使以前无法实现的光学散射系统的调查。这种发展是补充新的动力，以了解从复杂的亚波长几何形状和纳米粒子系统的光学散射的物理。在这里，我特别调查的纳米粒子，被称为纳米粒子低聚物，这提供了一个直观的平台，分析和数值研究的形成和相互作用的集体共振紧密包装的安排的光学特性。我认为这两个等离子体纳米粒子，也高折射率介电纳米粒子，支持米氏型电和磁偶极共振。本研究的具体结果如下。(i)提出了一种新的光学Fano共振模型，它是基于相关散射体的非正交本征模之间的干涉。这被证明正确地描述Fano共振在等离子体和高折射率介电纳米颗粒低聚物。(ii)偏振无关的散射和吸收损耗被证明是强制执行的n倍离散旋转对称性，Cn（n \geq 3），和本征模的倒数简并。(iii)一种形式的圆二色性，出现从非正交共振的相互作用，并特别影响的辐射散射损耗的比例耗散吸收损耗所经历的倒易平面波。一般的理论结论（i）-（iii）的序列，以建立从纳米粒子系统的光学散射的理解，同时消除现有的歧义。
2017-09-26 physics.optics
Complex dynamics of optical solitons interacting with nanoparticles
在这封信中，我们进一步发展的非线性光学效应与纳米粒子的相互作用的基础上提出的光学操纵的方法。数值研究了耗散光孤子与纳米粒子的相互作用。结果表明，纳米粒子对孤子的吸引作用可以使孤子和纳米粒子形成稳定的束缚态。研究了孤子与不同数量的粒子的碰撞，结果表明孤子的碰撞可以导致粒子在孤子之间的释放或重新分布.结果表明，粒子介导的孤子之间的相互作用可以影响他们的动力学显着。所报道的效应可以成功地用于纳米粒子的光学操纵，并为在纳米尺度上有效控制其动力学铺平了道路。
2019-11-08 nlin.PS physics.optics
Fano-enhanced pulling and pushing optical force on active plasmonic nanoparticles
我们展示了可调的拉和推光学力周围的Fano共振等离子体纳米结构。等离子体纳米结构包含一个具有光学增益的球形核心和一个金属外壳，显示出比纯增益球大得多的光学拉力。在四极模处可以获得很大的场增强和巨大的拉力。光抽运的引入补偿了金属壳的损耗，使窄四极模与板偶极模之间产生强耦合，产生Fano共振。这种巨大的负力来源于Fano共振时电场的反转，对束缚电流和束缚电荷产生拉力。同时，洛伦兹力的分离有助于揭示增益系统中拉力的本质。我们已经表明，通过应用洛伦兹力密度公式，可以获得由色散和有损耗的超材料组成的复杂非均匀结构内部的力的正确值，而与电磁动量密度无关。我们的研究结果提供了一种实用的方法来操纵纳米粒子，并深入了解光-物质相互作用。
2017-04-21 physics.optics
Strong coupling between organic dye molecules and lattice modes of a dielectric nanoparticle array
与光相互作用的等离子体结构提供电磁共振，这导致高度的局部场限制，从而能够增强光-物质相互作用。等离子体结构通常由金属组成，然而，金属遭受非常高的欧姆损耗和加热。另一方面，由于高折射率材料的低耗散性质和强散射能力，它们可以作为替代材料。我们研究了由覆盖有有机染料分子膜（IR-792）的全电介质纳米颗粒阵列组成的系统的光学性质，并将这些电介质阵列与金属纳米颗粒阵列进行了比较。我们通过改变染料膜中的浓度来调节光-物质相互作用，并报告系统处于强耦合状态。我们观察到的纳米粒子阵列的表面晶格共振（SLR）和高达253 meV和293 meV的染料分子的吸收线之间的拉比分裂，分别为电介质和金属纳米粒子。拉比分裂线性依赖于染料分子浓度的平方根，我们进一步评估拉比分裂如何依赖于膜厚度为低染料分子浓度。对于厚度为260 nm的薄膜，我们没有观察到可见的拉比分裂。然而，拉比分裂在从540 nm到990 nm的厚度处演变。我们进行时域有限差分模拟来分析近场增强的电介质和金属纳米粒子阵列。电场分别被增强了1200和400倍，分别接近金和非晶硅的颗粒，并且模式在两种材料的颗粒周围延伸超过半微米。
2020-02-13 physics.optics
Enhancement of artificial magnetism via resonant bianisotropy
基于高折射率纳米颗粒的全电介质“磁光”纳米光子学允许在纳米尺度下控制光的磁分量而没有高耗散损耗。这种纳米颗粒的人工磁光响应源于这些结构内部激发的圆形位移电流，并且强烈依赖于光学材料的几何形状和色散。本文提出并分析了一种利用共振双各向异性效应提高磁响应的新方法。增强的关键机制是基于全介电二聚体纳米天线的两个电和磁共振纳米颗粒之间的电磁相互作用。结果表明，相对于入射照明方向的二聚体的适当的几何布置允许灵活的控制在所有的矢量分量的磁极化，剪裁后者在100%的动态范围和增强高达36%相对于性能的独立的球形粒子。所提出的方法为具有强磁响应的全介电超材料和超表面的设计提供了途径。
2015-07-08 physics.optics
Spectrally-engineered photonic molecules as optical sensors with enhanced sensitivity: a proposal and numerical analysis
我们报告了一个理论研究的集群倏逝耦合二维回音壁（WG）模式的光学微腔（称为“光子分子”）作为化学传感和生物传感平台。光子分子（PMs）支持模式与窄线宽，宽模式间距，大大增强了对环境的介电常数的变化的敏感性，并在PM倏逝场区域中存在单个亚波长尺寸的纳米粒子的数值设计。这种类型的光学生物传感器可以在各种材料平台上制造，并集成在单个芯片上，使其成为小型和强大的芯片实验室设备的有希望的候选者。所开发的方法和所设计的PM结构的近场显微镜，单纳米发射微腔激光，和腔控制的单分子荧光增强的可能的应用进行了讨论。
2006-03-27 physics.optics
Perfect absorption of a focused light beam by a single nanoparticle
耗散材料对电磁能量的吸收是最基本的电磁过程之一，它是众多应用问题的基础，包括传感和分子检测、雷达检测、无线功率传输和光电子学。完全吸收是当所有入射的电磁能量被系统吸收而没有散射时的特定状态。通常，入射能量通过平面波传递到吸收系统，因此该波的完美吸收需要无限延伸的平面结构。在这里，我们从理论上证明了一个有限的入射光束携带有限的电磁能量可以完全吸收的衬底上的一个有限大小的深亚波长散射体。我们解析地解决了自洽散射问题的偶极子近似，并找到一个封闭形式的表达入射场的空间谱和所需的粒子的复极化率。所有的分析预测证实了全波模拟。
2020-03-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Monolithic Graphene-Functionalized Microlaser for Multispecies Gas Detection
光学微腔增强的光-物质相互作用为开发快速精确的传感技术提供了强大的工具，促进了从细胞，纳米颗粒和大分子等生物化学目标的检测应用。然而，这种原始微谐振器的固有惰性限制了它们在气体检测等新领域的推广。在这里，功能化的微激光传感器是通过在铒掺杂的过模态微球中沉积石墨烯来实现的。通过使用980 nm泵浦，在单个器件中共同产生在微谐振器的不同模式族中激发的多条激光线。由于石墨烯诱导的腔内后向散射，这些分模激光器之间的干涉在电域（0.2-1.1 MHz）中以亚kHz的精度产生拍音。这允许从混合物中识别多种类气体，并对单个分子进行超灵敏的气体检测。
2023-01-19 physics.optics
Observation of strong and tunable light-induced dipole-dipole interactions between optically levitated nanoparticles
本研究在光学悬浮纳米粒子阵列中观测到强且可调的光诱导偶极-偶极相互作用，其源于光场相位相干性，并可通过偏振控制实现静电耦合，为可编程多体系统奠定基础。
2022-03-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
High finesse microcavities in the optical telecom O-band
光学微腔允许将光强烈地限制在小的模体积中并且具有长的光子寿命。这种限制显著增强了腔内光与物质之间的相互作用，其应用包括纳米颗粒的光学捕获和冷却、单光子发射增强、量子信息处理和传感。对于许多应用，直接进入模式体积的开放式谐振器是必要的。在这里，我们报告了一个可扩展的，开放式访问的光学微腔平台，模式体积< 30 $λ^3$和精细度接近$5x10^5$。这一结果大大超过了迄今为止法布里-珀罗腔所达到的最高光学增强因子。该平台为依赖于强光-物质相互作用的高性能量子设备提供了构建模块。
2021-04-06 physics.optics quant-ph
Limit Cycles in a Photonic Dimer with Tuneable Non-Hermitian Interactions
Universität Bonn（波恩大学）；Institut für Angewandte Physik, Universität Bonn（波恩大学应用物理研究所）；Kirchhoff-Institut für Physik（基尔霍夫物理研究所）
本文在光子二聚体中实验实现可调非厄米相互作用，发现其与相干隧穿共同稳定极限环，并绘制相图揭示Hopf分岔，验证了耗散相互作用可组织集体非线性动力学。
2026-09-09 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Spatial-mode-interaction-induced dispersive-waves and their active tuning in microresonators
光脉冲在介质波导和谐振器中的非线性传播为研究各种显著的相互作用提供了实验室。许多由此产生的现象在光学系统中找到应用。一个例子是色散波的产生，切伦科夫辐射的光学模拟。这些波在光谱学和计量学中常规使用的光纤光谱展宽器中具有重要作用。当孤子脉冲由于高阶色散而开始辐射功率时，色散波形成。最近，人们报道了在微腔中通过相位匹配色散波到耗散克尔腔（DKC）孤子来产生色散波。在这里，它示出的微腔内的空间模式的相互作用也可以用来诱导色散波。在DKC孤子产生中，这些相互作用通常是完全避免的。孤子的自频移也被证明诱导色散波频率的微调控制。这种机制和空间模式相互作用提供了一种新的方法来光谱控制这些重要的波。
2016-06-03 physics.optics
Quantum Embedded Superstates
光学超腔模式（超态），即，从开放腔的两个非正交模式的强耦合中出现的混合模式可以支持与连续体中的准束缚态（准BIC）相关联的散射光谱中的超箭头线。这些模式对于传感应用非常重要，因为它们使紧凑的系统具有前所未有的灵敏度。然而，这些准BIC传感器服从散粒噪声限制，这可能只在量子传感器中被克服。在这里，我们揭示了一个三能级量子系统（例如，原子、量子点、超导量子位）可以被定制以支持在强耦合机制中具有无限窄发射线的嵌入超态的量子模拟。值得注意的是，我们证明了这种系统与腔的耦合（例如，等离子体或电介质纳米颗粒、微腔、微波谐振器）使得能够实现具有显著降低的噪声的感测特性。我们的研究结果可以应用于从微波超导体到冷原子和量子点的大量量子平台，为量子传感和计算提供了有趣的机会。
2020-07-27 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Spectroscopy on a single nonlinear mode recognizes quantum states
Majulab, International Joint Research Unit UMI 3654, CNRS, Université Côte d’Azur, Sorbonne Université, National University of Singapore, Nanyang Technological University（马朱实验室，国际联合研究单位UMI 3654，法国国家科学研究中心，蔚蓝海岸大学，索邦大学，新加坡国立大学，南洋理工大学）；Laboratoire Kastler Brossel, Sorbonne Université, CNRS, ENS-Université PSL, Collège de France（卡斯特尔布罗塞尔实验室，索邦大学，法国国家科学研究中心，巴黎高等师范学院-巴黎文理研究大学，法兰西公学院）；Division of Physics and Applied Physics, School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学理学院物理与应用物理系）；School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sheffield（谢菲尔德大学数学与物理科学学院）；Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心）
通过单个非线性模式光谱分析实现量子态识别，利用线性回归在非平凡例子中有效表征压缩态参数。
2025-11-21 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Photoprotecting uracil by coupling with lossy nanocavities
我们分析了如何可以通过修改其电磁环境，使用纳米腔模式控制分子的光弛豫动力学。特别是，我们认为光弛豫的RNA核碱基尿嘧啶，这是自然的机制，以防止光损伤。在我们的理论工作中，我们确定了操作条件，在该条件下，与腔模式的强耦合可以打开一个有效的光保护通道，从而导致弛豫动力学的两倍比自然的。我们依赖于一个国家的最先进的化学详细的分子模型和非厄米哈密顿传播的方法来执行全量子模拟的系统耗散动力学。通过聚焦于光子衰减，我们的分析揭示了在分子极化激元学的背景下，腔诱导的耗散过程在改变化学反应速率中所起的积极作用。值得注意的是，我们发现，光弛豫效率是最大化时，满足光-物质耦合强度和光子衰减率之间的最佳权衡。该结果与增加纳米腔和等离子体激元器件的品质因数改善其性能的常见直觉形成对比。最后，我们使用一个详细的模型的金属纳米粒子表明，尿嘧啶弛豫的加速可以通过与纳米球伪模耦合观察到，而不需要复杂的纳米光子结构的实施。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.comp-ph
