Waveguide engineering of graphene's nonlinearity
石墨烯最近被证明具有巨大的非线性，然而，这种非线性的效用是有限的，由于高损耗和小的相互作用体积。我们发现，通过对石墨烯的非线性进行波导工程，我们能够显着增加非线性参数，并将开关光功率降低到亚瓦级。我们的设计利用了混合等离子体激元波导，并通过调节其费米能级来仔细操纵石墨烯的折射率。通过费米能级定制石墨烯基波导中的非线性参数的能力提供了待实现的非线性光学器件的范例。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced optical nonlinearities in air-cladding silicon pedestal waveguides
光波导中的三阶非线性光学效应在光开关、光波长转换、光学频率梳产生和超快光信号处理等领域有着广泛的应用。因此，具有高非线性的集成波导平台的发展是非常重要的非线性集成光子学。在这里，我们报告的空气包层硅基座波导的非线性增强的观察。我们观察到增强的非线性光谱展宽相比，传统的绝缘体上硅波导。在中心波长为1555 nm处，空气包层硅基座波导的非线性折射率系数比传统的绝缘体上硅波导的非线性折射率系数大5%左右。我们观察到增强的光谱展宽从自相位调制的光脉冲在基座波导。光与基座结构中受限声学声子的相互作用产生较大的非线性折射率系数。实验结果与理论模型吻合较好。
2016-10-30 physics.optics
Pulse trapping inside one-dimensional photonic crystal with relaxing cubic nonlinearity
本文从理论上研究了具有弛豫立方非线性的一维光子晶体中的脉冲俘获效应。我们分析了光局域化对脉冲强度的依赖关系，并解释了其物理机制与结构内部动态非线性腔的形成有关。我们搜索的参数（弛豫时间和脉冲持续时间）的最佳值的范围，并表明，脉冲捕获可以观察到只有正的非线性系数。我们认为这种效应对于实现光存储和光限幅是有用的。
2010-05-11 physics.optics
Pockels effect induced strong Kerr nonlinearity in a lithium niobate waveguide
State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University（浙江大学光学工程研究所极端光子学与仪器国家重点实验室）；ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, Zhejiang University（浙江大学杭州全球科创中心）；Jiaxing Key Laboratory of Photonic Sensing & Intelligent Imaging, Intelligent Optics & Photonics Research Center, Jiaxing Research Institute, Zhejiang University（浙江大学嘉兴研究院智能光学与光子学研究中心光敏与智能成像嘉兴市重点实验室）
利用波克尔斯效应在锂铌酸波导中诱导强 Kerr 非线性，实现高输出功率和宽波长范围的四波混频效果，为光谱学等应用提供新可能。
2025-12-11 physics.optics
Light dynamics in glass-vanadium dioxide nanocomposite waveguides with thermal nonlinearity
研究了激光在具有热光非线性的SiO2-VO 2纳米复合光波导中的传输。我们发现，大的修改的吸收系数以及嵌入到SiO2的主机介质，伴随着超导体到金属相变的VO 2纳米粒子的折射率的显着变化可能会导致在近红外波段的光限幅。
2009-03-24 nlin.PS physics.optics
Photo-induced second-order nonlinearity in stoichiometric silicon nitride waveguides
我们报道了在化学计量比的氮化硅波导中通过低压化学气相沉积生长的二次谐波产生的观察。使用具有大截面的准矩形波导，其高度为1 μm，宽度从0.6 μ m到1.2 μm，长度从22 mm到74 mm。使用在1064 nm波长处以20 MHz的重复频率提供6 ps脉冲的锁模激光器，15%的输入功率通过波导耦合，使得在波导中可获得的最大平均功率高达15 mW。二次谐波输出被观察到具有几分钟到几个小时的延迟后，最初的泵浦辐射，显示出快速增长率之间的10 $^{-4}$到10 $^{-2}$ s $^{-1}$，最短的延迟和最高的增长率在最高的输入功率。在第一次初始积累之后，二次谐波随着泵浦激光功率的每次新开启而立即产生。相位匹配被发现是目前独立的所使用的波导宽度，虽然后者改变的基本和二次谐波相速度。我们解决的二阶非线性和相位匹配的存在下，涉及一个初始的，依赖于功率的建设，相干光电效应。该效应通过三阶非线性和多光子吸收导致空间图案化的电荷分离，其产生具有适于准相位匹配的周期的空间周期性的、半永久的、DC场诱导的二阶极化率。在$^2$截面为0.9 × 1 μm，长度为36 mm的波导中，测得的最大二次谐波转换效率为0.4%，对应于532 nm处的53 μW，13 mW的IR输入耦合到波导中。相应的$χ^{(2)}$等于3.7 pm/V，如从所测量的转换效率中得到的。
2017-10-30 physics.optics
Two-color pulse compounds in waveguides with a zero-nonlinearity point
本文研究了具有单个零色散和零非线性点的波导中非相干耦合双频脉冲复合。在这样的波导中，由负非线性支持，孤子动力学甚至可以在正常色散的域中获得。我们演示了孤立波阱对弱脉冲的捕获，形成非线性光子学亚原子和类分子束缚态的脉冲。我们研究了拉曼效应对这些脉冲化合物的影响，发现根据精确的子脉冲结构，它们会减速、加速或完全不受影响。我们的研究结果扩展了系统的范围，在该系统中，两个频率的脉冲化合物可以预期存在，并展示进一步的独特和意想不到的行为。
2022-11-01 physics.comp-ph physics.optics
Dynamics of localized solutions in three core coupled waveguides with quasi-periodic nonlinearity
Universidade Federal de Goiás（戈亚斯联邦大学）；Universidade Federal da Paraíba（帕拉伊巴联邦大学）
本文研究具有准周期非线性的三个耦合波导系统中的孤子动力学，分析不同调制参数下孤子的演化与行为，揭示其复杂特性，为非线性光学和光子器件应用奠定基础。
2026-08-24 nlin.PS physics.optics
Single-photon transport in one-dimensional coupled-resonator waveguide with second order nonlinearity coupling to a nanocavity containing a two-level atom and Kerr nonlinearity
研究了在非级联结构下，二阶非线性材料与附加腔耦合的一维波导中的可控单光子散射，其中附加腔中嵌入二能级原子并填充有克尔非线性材料.在考虑二阶非线性耦合的情况下，我们分析了三种不同耦合形式的传输特性：（1）二能级原子被激发时没有克尔非线性;（ii）在没有二能级原子的情况下，克尔非线性被激发。(iii)二能级原子和克尔非线性都被激发。透射和反射振幅的离散坐标方法获得的三种情况。结果表明，三种不同的耦合形式都可以调节光波导的传输特性，表明该方案可以作为单光子开关来控制单光子在一维耦合谐振波导中的传输和反射。我们将结果与[Phys. Rev. A 85，053840（2012）]进行了比较，并发现了优势。
2020-01-16 physics.optics quant-ph
Jackiw-Rebbi states and trivial states in interfaced binary waveguide arrays with cubic-quintic nonlinearity
本文系统地研究了界面二元波导阵列中存在的两种局域态--一种是量子相对论Jackiw-Rebbi态的光学模拟，另一种是平凡局域态。用打靶法可以精确地计算出这些非线性局域态的分布。与Kerr非线性的情况一样，我们证明了这些非线性局域态在具有五阶非线性的情况下也具有与其他介质中所有其他已知的非线性局域结构完全不同的显著特征。也就是说，在界面二元波导阵列中，具有较高峰值振幅的非线性局域态的分布可以完全包络具有较低峰值振幅的非线性局域态。我们发现，高值的饱和非线性参数可以帮助产生和稳定这些强烈的局域态在传播过程中，特别是在负系数的立方非线性项的情况下。
2019-11-21 physics.comp-ph physics.optics
Evaluation of graphene optical nonlinearity with photon-pair generation in graphene-on-silicon waveguides
我们通过对自发四波混频产生的光子对的符合测量来评估硅基石墨烯波导的非线性系数。我们观察到的时间相关的光子对从波导在各种转移布局的石墨烯片。使用耦合波方程对实验结果进行简单分析表明，原子级薄的石墨烯片将硅波导的非线性增强了10倍。结果表明，纯$χ^{(3)}$基石墨烯的有效非线性折射率为$10^{-13}$ m $^2$ /W量级，为石墨烯基非线性光学在片上纳米光子学中的应用提供了重要的启示.
2020-03-20 physics.optics quant-ph
Discrete soliton collisions in a waveguide array with saturable nonlinearity
研究了饱和非线性耦合波导模型中两个运动呼吸子/孤子的对称碰撞。饱和性允许具有高功率的呼吸器的存在。观察到三个主要机制：呼吸融合，呼吸反射和呼吸创建。最后一个政权似乎是排他性的饱和非线性系统，并已在连续模型中观察到。在某些情况下，可以观察到“对称性破缺”，我们证明这是一个数值伪影。
2005-06-14 nlin.PS physics.optics
Self-organization of frozen light in near-zero-index media with cubic nonlinearity
从理论上证明了立方非线性近零折射率介质中冻结光的存在性。由于发散的波长和消失的群速度，光被停止到静止状态，通过非线性有效地呈现出一个正折射率捕获腔，该腔被刻在一个稍微负折射率的介质中。通过数值求解麦克斯韦方程组，我们发现了一个孤立的家庭仍然方位甜甜圈，我们进一步研究，通过绝热微扰理论，描述孤子在损耗介质中的蒸发或冷凝在积极泵浦材料。我们的研究结果表明，在光学数据处理和存储，量子光存储器，和基于孤子的激光器没有腔的应用。此外，在行星际介质和大气中也可以发现近零折射率条件，在那里我们为罕见的球形闪电现象提供了另一种解释。
2015-07-15 physics.optics
Spatial nonlinearity in anisotropic metamaterial plasmonic slot waveguides
研究了由具有正克尔型非线性的各向异性材料芯和两个半无限金属区域构成的等离子体缝隙波导的主要非线性解。首先，我们表明，对于一个高度各向异性的对角椭圆形核心，非对称模式的分叉阈值从GW/m的各向同性的情况下的阈值降低到50 MW/m的一个表示强烈增强的空间非线性效应，和非对称模式的色散曲线的斜率保持正值，至少在分叉附近，这表明一个稳定的模式。其次，我们表明，对于双曲的情况下，没有物理意义的非对称模式，有效的非线性的符号可以成为负的。
2016-09-06 nlin.PS physics.optics
Effects of pulse collisions in a multilayer system with noninstantaneous cubic nonlinearity
对超短脉冲在一维非线性光子晶体中的传输进行了数值模拟。在这种多层膜系统中，三次非线性的弛豫是产生脉冲自陷效应的原因。在本文中，我们研究了这种效应的进一步影响。结果表明，捕获的光吸收额外的低强度脉冲，不能自陷\textit{per se}。另一方面，当光由于两个这样的脉冲的碰撞而被捕获时，这样的低强度脉冲是所谓的诱导捕获的对象。我们认为这种效果的条件在这两种情况下的共同和反传播脉冲。
2013-03-04 physics.optics
Analysis of a Quantum Nondemolition Measurement Scheme Based on Kerr Nonlinearity in Photonic Crystal Waveguides
讨论了利用光子晶体波导中克尔效应引起的交叉相位调制实现光子数量子非破坏测量的可行性。特别地，我们推导了两个模式在PCW中的传播方程以及它们之间的三阶非线性耦合。减小的群速度和小的截面积的PCW导致增强的相互作用相对于散装材料。我们表明，在原则上，这样的实验可能是可行的与当前的光子技术，虽然它们是有限的材料特性。我们的传播方程的分析是足够的一般适用于研究孤子的形成，全光开关，并可以扩展到涉及其他订单的非线性过程。
2006-03-16 physics.optics quant-ph
Cascaded two-photon nonlinearity in a one-dimensional waveguide with multiple two-level emitters
提出并理论研究了一种利用少量原子和光子实现一维级联光学非线性效应的模型。在我们的系统中的光学非线性介导的共振相互作用的光子与二能级发光体，如原子或量子点在一维光子波导。当发射极具有不同的跃迁能量时，波导中的多光子传输是非互易的。我们的理论提供了一个清晰的物理理解的起源，在级联非线性的存在下，非互易性。我们展示了各种双光子非线性效应，包括光子之间的空间吸引力和排斥力，背景荧光可以通过改变发射器的数量和发射器之间的耦合（由分离控制）来调节。
2013-08-17 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Calculated threshold of supratransmission phenomena in waveguide arrays with saturable nonlinearity
本文研究了半无限离散的非线性薛定谔方程，该方程在驱动力的作用下在一边具有饱和非线性项。该方程模拟了耦合光折变波导阵列的动力学行为。据报道，当驱动力的频率在禁带中时，只要驱动振幅高于临界值，能量就可以沿着晶格传输。这种非线性隧穿被称为超传输。在这里，我们解释的来源，超传输使用几何插图。给出了超透射临界振幅的近似表达式。
2019-01-28 nlin.PS physics.optics
Onset of Identical Synchronization in the Spatial Evolution of Optical Power in a Waveguide Coupler
研究了六波导耦合器中光功率的空间演化，发现Kerr非线性作为无序参数破坏同步，而强耦合常数作为拮抗剂可恢复同步行为。
2024-07-08 nlin.CD physics.optics
Ultra-slow light pulses in a nonlinear metamaterial
我们发现的解析表达式的阈值强度发射超慢光脉冲的超材料同时立方电和磁非线性。分别由介电常数，磁导率，电立方非线性，磁立方非线性和脉冲持续时间所起的作用被清楚地识别和讨论。
2008-03-28 physics.optics
Ultrabroadband supercontinuum generation and frequency-comb stabilization using on-chip waveguides with both cubic and quadratic nonlinearities
使用氮化铝光子芯片波导，我们产生的光频梳超连续谱从500 nm到4000 nm的0.8 nJ的种子脉冲，并表明，可以通过改变波导的几何形状定制的频谱。由于氮化铝具有二次和三次非线性，光谱特征同时来自许多非线性机制：超连续谱产生，差频产生，二次谐波产生和三次谐波产生。作为综合多个非线性过程的应用之一，我们利用直接光电探测的方法来测量和稳定激光梳的载波包络偏移频率。此外，我们在3000 nm至4000 nm区域产生约0.3 mW，这对于分子光谱学是潜在有用的。从可见光到中红外线的宽带光产生与简化的自参考相结合，为现场的光谱学和计量学提供了一条通往稳健梳状系统的道路。
2017-04-12 physics.optics
Lithium niobate waveguides with high-index contrast and preserved nonlinearity fabricated by High Vacuum Vapor-phase Proton Exchange
采用高真空气相质子交换（HiVac-VPE）工艺，在LiNbO_3介质中制备出了高约束、非线性系数和传输损耗均不降低的波导。折射率对比度，折射率分布，非线性和晶体相仔细研究。折射率分布的原始分析表明，波导包含子层，其深度取决于交换持续时间。研究了高真空真空度真空包埋波导通道波导在通信波段的传输特性、传输损耗和二次谐波响应。结果表明，HVAC-VPE是在LN晶体中制备高效非线性光子集成电路的非常有前途的技术。
2019-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Waveguides with Absorbing Boundaries: Nonlinearity Controlled by an Exceptional Point and Solitons
本文揭示了在具有弱非线性有源芯和吸收边界的平面波导中存在连续族的单模导孤子。TE和TM偏振孤子的稳定传输伴随着所有其他模式的衰减，即波导具有保守和耗散系统的特性。如果波导的线性谱具有例外点，这发生在TM偏振的情况下，则最初聚焦（散焦）的材料非线性可以变为有效地散焦（聚焦）。当表面阻抗环绕例外点时，由于携带的本征模的几何相位而发生这种情况。反过来，有效非线性的变化确保了暗（亮）孤子的存在，尽管聚焦（散焦）克尔非线性的核心。异常点的存在也会导致有效非线性的反常增强。在实际应用中，波导的非线性可以通过控制吸收包层的性质来控制。
2017-07-19 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Pinned modes in lossy lattices with local gain and nonlinearity
我们引入了一个离散的线性有损系统与嵌入的“热点”（HS），即，一个网站进行线性增益和复杂的立方非线性。该系统可用于模拟光学或等离子体激元波导阵列，其中特定芯的选择性激发是可能的。以隐式解析形式构造了钉扎到HS上的局部模式，并对其稳定性进行了数值研究。在线性增益和立方增益/损耗的参数空间中获得了模式的稳定区域。一个重要的结果是，不饱和的立方增益和自散焦非线性的相互作用可以产生稳定的模式，虽然他们可能会不稳定的有限振幅扰动。另一方面，立方损耗和自散焦的相互作用产生了双稳态。
2012-09-14 physics.optics
Ultrafast nonlinear dynamics of thin gold films due to an intrinsic delayed nonlinearity
利用长程表面等离子体激元，光可以在金属纳米波导中传输，从而实现超小型光电子器件。金是一种重要的等离子体波导材料，但尽管其线性光学特性已被相当好地理解，但其非线性响应仍在研究中。我们考虑脉冲在非线性薛定谔方程模拟的镀金条形波导中的传播。金的非线性响应占的双温度模型，揭示了它作为一个延迟的非线性内在的黄金。其结果是，所测量的非线性强烈依赖于脉冲持续时间。到目前为止，这个问题只被解决唯象，但我们提供了一个准确的估计的定量连接，以及一个唯象的理论来理解增强的非线性响应的黄金厚度减少。与以前的工作相比，功率损耗方程的分析模型得到了改进，现在可以应用于高激光峰值功率的情况。我们展示了新的适合文献中的实验数据，并提供了更新的值为实部和虚部的非线性极化率的金为各种脉冲持续时间和金层厚度。我们的模拟表明，非线性损耗抑制了与低功率激光脉冲的有效非线性相互作用。因此，我们建议设计适用于中红外的波导，其中有质动力瞬时非线性可以主导延迟热电子非线性，并为高效的超快非线性光学提供合适的等离子体平台。
2017-06-28 physics.optics
Exploiting the optical quadratic nonlinearity of zincblende semiconductors for guided-wave terahertz generation: a material comparison
详细分析和比较了CdTe、GaP、GaAs和InP介质波导在太赫兹波段的模式相位匹配光差频产生（DFG）。从DFG方程的形式出发，我们导出了一个非常一般的品质因数（FOM）的定义。反过来，这种FOM使我们能够比较不同的配置，考虑到线性和非线性的磁化率色散，太赫兹吸收，并严格评估波导模式的属性。最有效的波导发现与此过程中预测接近量子效率极限与输入光功率的顺序为kWs。
2009-06-19 physics.optics
Single envelope equation modelling of multi-octave comb arrays in microresonators with quadratic and cubic nonlinearity
利用单包络方程数值研究了二次和三次非线性谐振腔中可见光到中红外波段光学频率梳的产生。在近红外波段，通过径向极化的锂离子回音壁谐振器（WGR）的低功率连续波泵浦，可以激活梳状线之间的相位匹配二次混频过程。我们研究了单独和共存的腔内双谐振二次谐波产生和参量振荡过程，发现调制不稳定性可能导致形成耦合梳状阵列延伸到多个倍频程。在时域中，频率梳可以对应于脉冲串或隔离脉冲。
2016-02-25 physics.optics
Heralded pure single-photon sources using nanophotonic waveguides with quadratic and cubic nonlinearities
本文提出利用自发四波混频与和频产生在AlGaAs和LiNbO$_3$纳米光子波导中的相互作用，开发集成纯预示单光子源，显著提升了光子对的光谱纯度并放宽了设计限制，为室温片上光子探测及量子信息处理应用铺平道路。
2024-11-12 physics.optics
Nonlinearity Induced Anomalous Mode Collapsing and Non-chiral Asymmetric Mode Switching around multiple Exceptional Points
围绕二阶例外点（EP）的动力学包围和相应的手征驱动的非绝热模态动力学在各种非厄米特系统的拓扑研究中引起了极大的关注。然而，在多状态系统中，围绕多个二阶EP的动力学包围还有待探索。在这里，利用一个独特的设计的平面增益-损耗辅助三模支持光波导与本地克尔非线性，我们遇到多个二阶EP。明智地，选择一个特定的参数空间，通过改变不平衡的增益-损耗分布，我们同时包围多个EP，并探索光束动力学对相应的手性或非手性方面的设备。当通过设计的波导传播时，由于多个EP周围相应的非绝热修正，三个耦合模被塌陷为特定的主导模。即使在没有手性的情况下，在这里，对于波导的相同拓扑结构，相同量的聚焦和散焦型非线性给出不同的主导输出，而不管输入的选择如何。这种独特的拓扑鲁棒紧凑方案的非线性引起的非对称和非手性光动力学应该提供一个有前途的机会，切换或检索选择模式从集成器件中的多模信号。
2019-07-19 physics.optics
Recovery of graded index profile by cubic spline function
本文提出了一种利用三次样条插值函数由渐变波导的有效折射率恢复折射率分布的方法。通过对几种典型折射率分布的数值分析，证明了该插值模型可以很好地再现折射率分布。该方法可以可靠地反演多模（多于4个导模）和少模（2-4个导模）波导的折射率分布。
2004-11-18 physics.optics
Custom nonlinearity profile for integrated quantum light sources
提出一种设计具有任意有效非线性分布的非线性波导的方法，通过局部改变场传播方向调制波混频过程，简化了波导制造工艺，并成功生成完美纯的预示单光子。
2023-04-07 physics.optics quant-ph
Directional Quasi-Phase Matching in Curved Waveguides
在不允许双折射相位匹配或周期性极化的材料中，我们建议使用波导来利用二阶非线性的张量结构，用于非线性相互作用的准相位匹配。特别是，我们集中在弯曲波导中的传播方向，电场极化和非线性之间的相互作用可以周期性地改变非线性相互作用的强度和符号，以实现准相位匹配。
2010-08-12 physics.optics quant-ph
Two-dimensional solitons in conservative and parity-time-symmetric triple-core waveguides with cubic-quintic nonlinearity
我们分析了一个由三个二维非线性薛定谔方程组成的系统，该系统由线性项耦合并具有五阶非线性（聚焦-散焦）。我们考虑两个版本的模型：保守和奇偶时间（$\mathcal{PT}$）对称。这些模型描述了三芯非线性光波导，在$\mathcal{PT}$对称的情况下具有平衡的增益和损耗。我们得到了孤子解的族，并讨论了它们的稳定性。后者的研究是使用线性稳定性分析和检查的进化方程系统的直接数值模拟。在保守和$\mathcal{PT}$对称的情况下，发现了稳定的孤子.此外，还研究了保守孤子与$\mathcal{PT}$对称孤子之间的相互作用和碰撞。
2016-01-13 cond-mat.other nlin.PS physics.optics
Supercontinua from integrated gallium nitride waveguides
本研究探索集成氮化镓波导中的超连续谱生成，利用其高非线性和大带隙避免多光子吸收，实现近4微米波长覆盖及片上f-2f干涉测量，为宽带非线性光子学提供新平台。
2024-08-27 physics.optics
Observation of higher-order solitons in defocusing waveguide arrays
我们在实验上观察到了具有离焦饱和非线性的波导阵列中的高阶孤子。这种孤子可以包括几个同相亮点，并且在临界功率阈值以上是稳定的。我们阐明了非线性饱和对所观察到的复孤子态的存在和稳定性的影响。
2007-05-11 nlin.PS physics.optics
Field renormalization in Photonic Crystal waveguides
为了将非线性的变化包含在非线性薛定谔方程中，提出了一种新的策略。这种依赖于重正化的技术特别适合于纳米结构光学系统，其中非线性表现出比散装材料大两个数量级的大变化。我们表明，它考虑到在一个简单而有效的方式，在纳米结构中的非线性，这是由几何参数，如有效模面积和组指数的特异性。非线性薛定谔方程的重正化为物理学研究提供了契机，揭示了光子晶体波导在研究新的非线性传播现象方面的潜力。
2015-06-08 nlin.PS physics.optics
Exact States in Waveguides With Periodically Modulated Nonlinearity
我们引入了一个一维模型的基础上的非线性薛定谔/Gross-Pitaevskii方程的局部非线性受到空间周期调制的Jacobi dn函数，与三个自由参数，包括周期，振幅，和内部形状因子。一个精确的周期性的解决方案是为每一组参数，这是更重要的物理实现，我们解决了逆问题，并预测产生一个特定的精确的空间周期性状态的调制的周期和幅度。数值稳定性分析表明，周期态在大周期时变得调制不稳定，在无限周期极限时又恢复稳定，这相当于一个亮孤子被钉扎在局域非线性调制模式上.本文还简要地讨论了具有局域调制结构的耦合系统中的精确暗-亮孤子复合体。该系统可以在平面光波导和雪茄形原子玻色-爱因斯坦凝聚体中实现。
2017-11-07 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Optomechanical self-channelling of light in a suspended planar dual-nanoweb waveguide
结果表明，光机械力可以引起非线性自沟道光在平面双平板波导。本文从理论上研究了两个平行的、间距约为100 nm的石英微珠支撑在光纤毛细管中的系统，并提出了一种分析其非线性光学力学特性的迭代方法。稳态场分布和机械变形轮廓，表明自沟道是可能的，在现实的结构，在发射功率低至几毫瓦。自沟道模式的微分光学非线性可以比相应的电子克尔非线性高一千万倍。它本质上也是宽带的，不利用共振效应，可以被看作是机械响应的极端非局域性的结果，事实上是所谓的“可访问”孤子的一个显着例子。
2011-08-25 physics.optics
Observation of modulation instability in a nonlinear magnetoinductive waveguide
本文报道了非线性磁感应波导中调制不稳定性的数值和实验研究。通过数值模拟，我们发现具有三阶非线性的磁感应波导的电路模型中存在调制不稳定性。我们利用变容二极管加载的开口环谐振器制作了微波非线性磁感应波导，并观察了波导中调制不稳定性的产生。实验中产生调制不稳定性的条件与数值分析结果基本一致。
2013-05-27 physics.optics
Nonclassical Light in a Three-Waveguide Coupler with Second-Order Nonlinearity
本文研究三波导非线性耦合器中的压缩态产生，采用相空间和微扰方法分析参数影响，确定最佳压缩度，为量子技术中非经典光源开辟新途径。
2024-06-25 physics.optics quant-ph
Enhancement of transmission quality in soliton-based optical waveguide systems by frequency dependent linear gain-loss and the Raman self-frequency shift
研究了具有弱线性增益损耗、立方损耗和延迟拉曼响应的孤子型非线性光波导中的传输稳定性。我们通过数值模拟与扰动的非线性薛定谔传播模型，传输质量与频率无关的线性增益和立方损耗的波导没有改善延迟拉曼响应的存在，由于缺乏一个有效的机制抑制辐射发射。与此相反，我们发现，延迟拉曼响应的存在导致显着增强的传输质量的波导与频率相关的线性增益损耗和立方损耗。在后者的波导中的传输质量的增强是通过分离的孤子的光谱从辐射的光谱由于拉曼诱导的自频移和有效的抑制辐射发射由于频率相关的线性增益-损耗。进一步的数值模拟表明，在具有频率相关的线性增益-损耗、立方损耗和延迟拉曼响应的波导中的传输质量的增强类似于在具有线性增益、立方损耗和具有变化的中心频率的引导滤波器的波导中的传输质量的增强。
2018-04-09 nlin.PS physics.optics
Self-referenced frequency combs using high-efficiency silicon-nitride waveguides
我们利用氮化硅波导自参考的电信波长的光纤频率梳通过超连续产生，使用11.3 mW的光功率入射在芯片上。这比使用非线性光纤的传统方法低大约十倍，并且通过低损耗（<2 dB）输入耦合和氮化硅的高非线性实现，其可以在入射能量仅为110 pJ的情况下提供两个倍频程的光谱展宽。超连续谱产生后，通过将780 nm色散波光与光纤激光器的倍频输出混合来实现自参考。此外，在更高的光功率，我们证明了f到3f的自参考直接从波导输出的同时超连续谱和三次谐波产生的干扰，而不使用外部倍频晶体或干涉仪。这些混合梳系统结合了光纤激光器频率梳的性能与光子波导的高非线性和紧凑性，并应导致低成本，完全稳定的频率梳的便携式和星载应用。
2017-04-12 physics.optics
Ultrahigh free-electron Kerr nonlinearity in all-semiconductor waveguides for all-optical nonlinear modulation of mid-infrared light
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）；Center for Biomolecular Nanotechnologies（生物分子纳米技术中心）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche（国家研究委员会光子和纳米技术研究所）；Department of Physics, Sapienza University of Rome（罗马大学物理系）；Center for Life Nano- and Neuro-Science（生命纳米与神经科学中心）
本研究通过全半导体波导实现超高水平自由电子 Kerr 非线性，用于中红外光的高效非线性调制，为光子集成电路发展提供新途径。
2025-03-06 physics.optics quant-ph
Amplification and cross-Kerr nonlinearity in waveguide quantum electrodynamics
我们探讨了嵌入在波导中的三能级发射器（3LE）的放大和交叉克尔非线性，并由两个光束驱动。在最近的实验中，证明了相干放大和交叉克尔非线性，分别与V型和梯形3LE耦合到一个开放的超导传输线携带两个微波场。在这里，我们考虑$Λ$，V，和梯形3LE，并比较相干和非相干放大的效率，以及在所有三个发射器的交叉克尔相移的幅度。利用Heisenberg-Langevin方程组方法研究了初始处于相干态的探测光和驱动光的散射。我们特别计算的制度的探测和驱动功率时，3LE作为一个相干放大器最有效地，并推导出放大的探测光子的二阶相干。最后，我们应用Kramers-Kronig关系关联的振幅和相位响应的探测光束，这是用来寻找在这些系统中的相干放大和交叉克尔相移。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Generation of stable multi-vortex clusters in a dissipative medium with anti-cubic nonlinearity
我们证明了在具有奇异反立方（AC）非线性的耗散光学介质模型中涡旋孤子的产生，通过将携带涡旋的高斯输入发射到由具有附加AC项的五次复Ginzburg-Landau方程建模的介质中。后一项对光束传输的影响进行了详细研究。给出了由AC项决定的基孤子和涡旋孤子在r> 0时的渐近形式的解析结果。数值模拟确定参数域，维持稳定的耗散孤子的涡团的形式。集群中的涡的数量等于嵌入高斯输入中的涡度。
2019-05-12 nlin.PS physics.optics
Nonlinear dynamical tunneling of optical whispering gallery modes in the presence of a Kerr nonlinearity
利用耦合回音壁模研究了光学微腔中克尔非线性效应对动态隧穿的影响。我们选择的模型系统是“分插滤波器”，它包括一个光学微腔和两个耦合到腔的波导。由于倏逝场在波导上的散射，微腔中的回音壁模形成双峰，其在光谱中表现为分裂。由于这些双峰可以被看作是两个不同的动态状态之间的动态隧穿与空间重叠的光谱特征，克尔非线性对双峰的影响进行了数值研究的立方非线性和动态隧穿之间的关系在更一般的上下文中。在数值实现的模型系统，它是观察到的双峰显示在其传输曲线的克尔非线性腔中的增加的一个转折。同时，一个旋转模式在传输中变得比另一个占主导地位，因为双重态中的两个状态具有不均匀的线宽。通过使用耦合模理论，基本模式动力学的现象的理论建模和澄清。
2015-12-15 physics.optics
Vector cnoidal and solitary plasmon polariton waves in a planar waveguide
本文研究了非磁性金属和介质层构成的异质结构平面等离子体波导中非线性表面等离子体极化激元波的动力学。本文所得到的非线性方程组及其解析解描述了单脉冲在波导中激发的矢量椭圆余弦和孤立等离子体激元波。在金属的克尔非线性和异质结处非线性饱和的影响下，产生了非线性等离子体激元波。激发的非线性表面等离子体激元波的周期和包络形状随激发条件和激发电磁脉冲的功率而变化。
2022-03-09 nlin.PS physics.optics
Families of spatial solitons in a two-channel waveguide with the cubic-quintic nonlinearity
我们提出了八种类型的空间光孤子，这是可能在一个模型的平面波导，包括一个双通道的捕获结构和竞争（五阶）非线性。在被困光束的家庭是对称和反对称孤子的“宽”和“窄”类型，复合状态，建立作为组合的宽和窄光束相同或相反的符号（“单极”和“双极”状态，分别），和“单面”宽和窄光束被困，基本上，在一个单一的通道。通过特征值的小扰动的家庭的稳定性进行了研究，并在直接模拟验证。三个物种-窄对称，广泛反对称，单极复合状态-是不稳定的扰动与真正的本征值，而其他五个家庭是稳定的。不稳定状态不会衰减，而是自发地将自己转变为持续的呼吸者，在某些情况下，表现出动力学对称性破缺和混沌内部振荡。一个值得注意的特征是宽反对称态和窄反对称态之间的稳定性交换：在两个通道合并为一个的极限下，前者变得稳定，而后者失去稳定。定态的不同分支由四个分支连接，在强通道间耦合和弱通道间耦合的模型中，四个分支具有不同的形式。
2008-02-05 nlin.PS physics.optics
Six-wave mixing induced by free-carrier plasma in silicon nanowire waveguides
介观硅结构中的非线性波混频是一种具有广泛影响和应用的基本非线性过程。特别是硅纳米线波导，具有很大的三阶克尔非线性，使突出和丰富的四波混频动力学和功能。除了克尔效应之外，在硅波导中，双光子吸收产生高的自由载流子密度，并以自由载流子色散和自由载流子吸收的形式产生相应的五阶非线性。然而，这些五阶自由载流子非线性效应是否会导致六波混频动力学仍然是一个悬而未决的问题，直到现在。在这里，我们报告的演示自由载流子诱导的六波混频在硅纳米线。独特的功能，包括六波混频效率和它的较高的灵敏度的逆失谐依赖性，最初观察和验证的分析预测和数值模拟。此外，观察到不同的激光失谐的非对称边带产生，导致自由载流子六波混频和克尔四波混频动力学之间的相敏相互作用。这些发现为研究纳米尺度平台上的非线性多波相互作用提供了新的途径。
2016-09-22 physics.optics
Kerr Nonlinearity Induced Nonreciprocity in dissipatively coupled resonators
针对线性情形无非互易性的双谐振器-波导耗散耦合系统，论文基于 Hamiltonian 与输入-输出关系证明 Kerr 非线性及双稳性可产生显著且可独立监测的非互易激发。
2024-04-26 physics.optics
One- and two-dimensional solitons under the action of the inverted cubic-quintic nonlinearity
研究证明晶格势与自散焦三次、自聚焦五次构成的反号CQ非线性可在半无限带隙中支持多种一维和二维稳定孤子。
2025-10-05 nlin.PS physics.optics
Numerical Study on Space-Time Pulse Compression
本文用数值方法研究了正克尔非线性、平面波导衍射、反常色散和正常色散共同作用下高斯脉冲在平面波导中的传输特性。研究了色散和衍射的相对强度、非线性强度以及脉冲的初始空间啁啾和初始时间啁啾对脉冲压缩参数的影响，如最大压缩因子和到最大压缩点的距离。
1997-02-28 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
Enhanced four-wave-mixing and 3rd order optical nonlinearity in SiN nanowires integrated with graphene oxide films
将层状2D氧化石墨烯（GO）膜与氮化硅（SiN）波导集成，以实验证明通过四波混频（FWM）增强的克尔非线性。由于SiN波导与高非线性GO膜之间存在强的光物质相互作用，混合波导的四波混频性能得到了显著改善。基于无转移、逐层GO涂覆方法以及标准光刻和剥离工艺制造具有均匀涂覆和图案化GO膜的SiN波导，从而精确控制膜厚度、放置和涂覆长度。详细的四波混频测量进行了不同数量的GO层和不同的泵浦功率的制造设备。通过优化非线性和损耗之间的权衡，我们获得了7.3 dB的四波混频转换效率的显着改善均匀涂覆的设备与1层的GO和9.1 dB的图案化的设备与5层的GO。我们还获得了显着增加的图案化设备的四波混频带宽。详细分析了方向图长度和位置对四波混频性能的影响。基于四波混频测量，还提取了三阶非线性对层数和泵浦功率的依赖关系，揭示了关于二维层状GO膜的有趣的物理见解。最后，我们得到的混合波导的有效非线性参数的增强超过100倍。这些结果验证了通过并入2D分层GO膜可实现的SiN波导的增强的非线性光学性能。
2020-06-25 physics.app-ph physics.optics
