Compact orbital-angular-momentum multiplexing via laser-written glass chips
本研究利用激光写入玻璃芯片实现紧凑型OAM复用与解复用，兼容光纤通信，为光通信容量提升提供新途径。
2025-03-31 physics.app-ph physics.optics
High-Fidelity Optical Monitoring of Laser Powder Bed Fusion via Aperture Division Multiplexing
本文提出孔径分割复用（ADM）方法，通过共用光学元件同时实现激光聚焦与高保真光学监测，并在LPBF试验台上验证其可分辨细至4.3微米的孔隙，为部件疲劳性能的过程内合格鉴定提供新途径。
2024-11-20 physics.optics
Frequency Multiplexing for Quasi-Deterministic Heralded Single-Photon Sources
基于光参量过程的单光子源由于其灵活性、室温工作和光子集成的潜力而被广泛应用于量子信息领域。然而，这些源的内在概率性质是实现大规模量子网络的主要限制。来自多个概率源的光子的主动前馈切换是一种很有前途的方法，可以用于构建确定性源。然而，利用空间和/或时间复用的该方法的先前实现方式在缩放到大量模式时遭受快速增加的切换损耗。在这里，我们通过频率复用打破了这一限制，在频率复用中，开关损耗保持固定，而不管模式的数量。我们利用布拉格散射四波混频的三阶非线性过程作为一种有效的超低噪声频率开关，并演示了三种频率模式的复用。我们实现了每秒$4.6\times10^4$多路复用光子的记录生成速率，其中超低$g^{2}(0)$ = 0.07，表明高单光子纯度。我们的可扩展的全光纤复用系统的总损耗仅为1.3 dB，与复用模式的数量无关，因此复用三种频率模式的4.8 dB增强显著克服了开关损耗。我们的方法提供了一个非常有前途的路径来创建一个确定性的光子源，可以集成在基于芯片的平台上。
2017-09-01 physics.optics quant-ph
Wavelength- and time-division multiplexing via pump current variation of a pulsed semiconductor laser -- a method of synchronization for quantum key distribution
半导体激光器波长对泵浦电流的依赖性是公知的现象，其通常归因于由于载流子注入而引起的有源层的折射率的变化。这种效应通常被认为是一个缺点，因为它会导致通过直流调制产生的脉冲的频率啁啾。在这里，我们表明，在高值的热阻的激光二极管，激射波长是红移由于热效应引起的折射率的变化，这种转变可能会显着超过（绝对值）的蓝移有关的折射率变化引起的载流子注入。我们提出利用泵浦电流的变化来调谐波长的能力，并使用相同的激光器来产生不同波长的量子比特和同步光脉冲用于量子密钥分发。为了证明所提出的同步方法，我们进行了数值模拟以及原理验证实验。
2023-01-27 physics.optics
Spatially multiplexed single-cavity dual-comb laser
单腔双梳状激光器是一种新型的超快激光器，在泵浦-探测取样、光学测距、气体吸收光谱等领域有着广泛的应用前景。然而，迄今为止，激光腔复用通常在激光器性能或相对定时噪声抑制方面进行权衡。本文提出了一种新的方法，用于复用单个激光腔以支持一对噪声相关模。这些模式共享所有腔内组件，并采取接近共同的路径，但不重叠在任何有源元件上。我们实现的方法与80 MHz的激光器提供超过2.4瓦的平均功率每梳次140 fs脉冲。我们达到了2.2 fs [20 Hz，100 kHz]的子周期相对定时抖动。通过这种新的多路复用技术，我们可以实现对重复率差Δfrep的缓慢反馈，使该量无漂移，低抖动和可调-这是实际应用中的关键组合，而这是以前单腔双梳系统所缺乏的。
2022-06-27 physics.optics
Nonlinear switching in a concentric ring core chalcogenide glass optical fiber for passively mode-locking a fiber laser
提出了一种基于非线性开关的全光纤锁模器件，该锁模器件工作在一种新型的同心环芯光纤结构中。考虑到锁模光纤激光器腔中的制造和耦合到其他部件的容易性，该设计特别有吸引力。研究了这种耦合器的非线性开关特性，得到了相对功率传输。分析表明，这种非线性开关用于锁模光纤激光器是可行的，且对制作误差具有一定的宽容性。
2014-01-30 physics.optics
Raman Laser Switching Induced by Cascaded Light Scattering
我们发现，在多模拉曼激光器中，级联光散射（CLS）不仅扩展了光学频率范围，而且还可以调制激光动力学。这种现象的起源是基于这样的事实，即许多拉曼激光模式直接相关通过CLS。耦合模方程仅描述单模级联拉曼激光器，不足以描述多模情况。在这项工作中，我们引入额外的条款来解释模式间的相互作用，从而揭示模式切换现象背后的物理机制。此外，模式切换控制单独由一个单一的模式泵回音壁模式（WGM）的石英拉曼激光器被证明。随着腔内泵浦功率的增加，同一模族中两个相邻的WGM之间发生激光开关。
2019-09-15 physics.optics
A phase-space approach to directional switching in semiconductor ring lasers
我们表明，半导体环形激光器的相空间的拓扑调查，可以用来设计开关方案，这是替代光脉冲注入的反向传播光。为了提供这些开关机制的物理洞察力，一个完整的分岔分析和调查的拓扑结构上进行的二维渐近模型。数值模拟证实了拓扑预测。
2009-12-08 physics.optics
Polarisation multiplexing ring-cavity fibre laser for dual-comb generation
本论文开发并表征了一种偏振复用环形腔光纤激光器，用于产生稳定双光梳，实现高精度双梳激光雷达测距，并分析了其动力学特性与恶劣环境下的应对策略。
2025-08-04 physics.optics
Passively Q-switching cylindrical vector beam fiber laser operating in high-order mode
实验研究了一种高阶模线性腔全光纤被动调Q柱面矢量光束（CVB）激光器。这种CVB光纤激光器不需要任何模式转换器，这通常会导致高插入损耗，它可以实现高效率。在该光纤激光器中，获得了稳定的调Q脉冲，斜率效率为39%。通过适当地调节偏振控制器，可以获得径向偏振和方位偏振光束。我们的工作证明了高次模直接振荡实现稳定调Q的CVB脉冲的可行性，并且在提高效率方面具有巨大的潜力。
2018-09-12 physics.optics
Ytterbium- and chromium-doped fibre laser: from chaotic self-pulsing to passive Q-switching
利用掺铬可饱和吸收光纤将自发混沌、自脉冲掺镱光纤激光器部分稳定到被动调Q工作模式。这种独创的全光纤激光器以高重复率产生持续稳定的平滑脉冲序列。
2011-04-29 physics.optics
Nanosecond-scale discrete wavelength switching in feedback-controlled single-gain-section multi-wavelength lasers
Vrije Universiteit Brussel (VUB)（布鲁塞尔自由大学）
本研究通过相控反馈实现单增益段多波长激光器的纳秒级离散波长切换，展示了其在高速全光网络中的应用潜力。
2026-02-25 physics.optics
Spatial multiplexing of soliton microcombs
双梳干涉测量法利用两个光学频率梳将光场的频谱映射到射频信号，而不使用移动部件，从而提高了速度和精度。然而，该方法由于与操作多个激光频率梳相关联的复杂性和苛刻的稳定性而变得复杂。为了克服这些挑战，我们演示了从单个光学微谐振器和单个连续波激光器同时产生多个频率梳。类似于空分复用，我们产生几个耗散克尔孤子状态-循环孤子脉冲驱动的连续波激光-在不同的空间（或偏振）模式的$\mathrm{MgF_2}$微谐振器。最多可同时产生三个不同的梳，具有良好的互相关性和大量的重复率差异，有利于快速采集和有效抑制孤子互调产物。双梳光谱与振幅和相位检索，以及呼吸孤子的光学采样，实现了自由运行的系统。与光子集成谐振器的兼容性可以使基于双梳和三梳的方法能够部署到当前技术仍然不切实际的应用中。
2018-09-12 physics.optics
Mode switching in ring lasers with delayed optical feedback
我们已经证明，一个相当弱的外部光反馈延迟可以导致模式切换的反传播模式。延迟时间应长于任何系统特征时间。从第一性原理出发，推导出了具有延迟光反馈的环形谐振腔的基本方程。导出了所需外反馈强度的解析表达式。除了常规行为外，系统还表现出复杂的混沌行为。
2013-12-25 physics.optics
Wavelength switching dynamics of two-colour semiconductor lasers with optical injection and feedback
本文研究了光注入反馈双色半导体激光器的波长开关动力学。这些器件包括开槽区域蚀刻到激光脊波导定制的输出光谱。实验测量表明，在这些设备的一个或两个模式的光注入可以诱导波长双稳态。调制光注入的测量开关动态被证明是在一个简单的速率方程模型的基础上与数值模拟非常一致。我们还通过实验证明了在较短的外腔长度下，延时光反馈可以引起波长双稳。数值模拟表明，这种双色光反馈系统可以提供快速的光存储功能的基础上注入的光脉冲，而不需要一个外部保持光束。
2012-07-10 physics.optics
Sub-MHz Self-Q-switching in Nd:LuAG Laser
报道了一台基于自调Q技术的紧凑型1064 nm脉冲Nd：LuAG激光器，在泵浦功率为21.32W时，输出功率高达6.61W，光-光转换效率约为31%。脉冲的时间宽度在532.2 ns至652.6 ns的范围内，并且重复频率在488.6 kHz至551.9 kHz之间变化。据我们所知，这是第一次报道的自调Q Nd：LuAG激光器。提出了Nd：LuAG自调Q的可能原因，并分析了导致高重复频率的因素。该紧凑腔产生高功率、高重复频率的脉冲，不仅表明自调Q技术是产生高功率、高重复频率脉冲的有效方法，而且丰富了Nd：LuAG晶体的特性。
2018-07-05 physics.optics
Damage threshold and focusability of mid-infrared free-electron laser pulses gated by a plasma mirror with nanosecond switching pulses
闪烁型自由电子激光（FEL）的脉冲训练结构的存在导致聚焦时固体靶的立即损伤。研究表明，采用等离子体镜对中红外自由电子激光脉冲进行选通，可以显著提高激光损伤阈值。虽然我们采用的开关脉冲具有纳秒的持续时间，这并不能保证干净的波前的选通FEL脉冲，高的可聚焦性是通过观察到的光谱展宽的一个因素2.1，当我们紧紧地聚焦到Ge板上的选通FEL脉冲实验证实。
2013-10-29 physics.optics
Pulse formation mechanisms switching in hybrid mode-locked fiber laser
本文实验与数值研究了SA与NPE被动混合锁模光纤激光器中SA主导、NPE主导及共同主导三种脉冲形成机制的切换，首次提出定制滤波模拟增益谱方法，为单腔多波长锁模激光器奠定基础。
2023-08-05 physics.optics
Reversible Mode Switching in Y coupled Terahertz Lasers
电独立的太赫兹量子级联激光器（QCL）以Y配置光学耦合。双频，电子可切换的发射是在一个QCL使用非周期性光栅，使用计算机生成的全息图技术设计，直接纳入QCL波导通过聚焦离子束铣削。2.9 THz附近的多模发射被抑制，而是在2.88和2.92 THz的可切换光栅选择频率下发生激光发射。这种光子控制和切换行为经由倏逝模耦合被选择性地且可逆地转移到第二未修改的QCL，而不转移固有的光栅损耗。
2013-03-07 physics.optics
Detection of carbon monoxide using a polarization-multiplexed erbium dual-comb fiber laser
本研究提出一种基于偏振复用、增益共享的全保偏铒单腔双光梳激光器，具备宽重复频率差调谐能力，无需主动稳定即可实现一氧化碳的双光梳光谱检测原理验证。
2024-05-28 physics.optics
Two and three photon excited luminescence of single gold nanoparticles: Switching between plasmon- and electron-hole-pair emission by ultrashort laser pulses
在这项工作中，我们使用飞秒激光脉冲的800 nm波长的激发和表征单金纳米粒子的多光子发光发射。对于激发与100 fs的激光脉冲，我们观察到一个两个和三个光子的辐射电子空穴对复合为主的发射，而发射是由辐射等离子体衰变激发与500 fs的脉冲。对于具有不同长径比的单个金纳米棒，我们研究了粒子等离子体激元和电子空穴对之间的相互作用，这使我们能够开发一个定量模型来充分描述单个金纳米颗粒的双光子和三光子发光发射。
2018-12-04 physics.optics
Switching between normal and anomalous Laser Induced Periodic Surface Structures
本文报道了激光诱导周期性表面结构在正常和反常之间转换机制的研究。我们已经表明，对于高损耗金属，正常和异常模式之间的切换机制依赖于结构形成过程中固有的两种不同反馈之间的相互作用：沿着表面的长距离、低强度的类似偶极的光的散射，其控制平行于激光偏振的异常波纹，以及短距离、高强度的等离子体激元-极化激元波，其由近场偶极辐射引发并负责产生垂直于极化的波纹，即，e.正常结构。通过管理这两个反馈，我们证明了在同一表面上产生正常和异常激光诱导的周期性表面结构。与以前的研究相比，我们已经表明，热氧化机制可以形成正常和异常类型的结构，而烧蚀机制只涉及在正常结构的形成。与氧化型异常结构的形成不同，烧蚀型正常结构的形成不存在固有的负反馈，是自调节纳米波纹的形成。这种反馈需要通过在给定的激光重复率下调节扫描速度和脉冲能量来人为地施加。利用非线性激光光刻技术，在不同的表面上以极高的工业上可接受的速度形成了大面积的高规则纳米光栅。
2017-10-31 physics.optics
Topological Switching via Exceptional Point Pairs in an Optical Microcavity Laser
Department of Mathematics and Research Institute for Basic Sciences, Kyung Hee University（庆熙大学数学系与基础科学研究院）；Research Institute of Mathematics, Seoul National University（首尔大学数学研究院）；Korea Research Institute of Standards and Science（韩国计量科学研究院）；Digital Technology Research Center, Kyungpook National University（庆北国立大学数字技术中心）；School of Computational Sciences, Korea Institute for Advanced Study（韩国高等科学研究院计算科学学院）
本文提出利用光学微腔中的例外点对配置，通过拓扑结构实现稳健的模式切换控制和可调Q因子，提升光学开关和逻辑门应用的性能。
2025-02-13 physics.optics
Cascade-gain-switching for generating 3.5-um nanosecond pulses from monolithic low-cost fiber lasers
我们提出了一种新的激光器配置，可以输出3.5- $μ$ m纳秒激光脉冲的基础上一个简单的单片光纤结构。级联增益开关，通过两个连续的增益开关过程将纳秒脉冲的波长从1.55 $μ$ m转换为3.5 $μ$ m。级联增益开关不需要使用特殊波长的昂贵泵浦源和用于Q开关或锁模的大体积有源或无源调制元件，而仅需要电调制的1.55- $μ$ m脉冲激光器和两个连续波（CW）975-nm激光二极管的泵浦。它们都是光纤通信应用的标准产品，可以大大降低中红外激光脉冲产生的成本。为了研究这种配置的可行性，我们数值模拟级联增益开关过程的综合速率方程模型。在单次激发状态下，对于稳定的3.5- $μ$ m脉冲激光，CW 975-nm泵浦应在1.55- $μ$ m脉冲泵浦之前至少$\sim500$ $μ$ s开启。结果表明，1.55- $μ$ m泵浦脉冲宽度对中间1.97- $μ$ m脉冲的时间形状有较大影响，而对产生的3.5- $μ$ m脉冲的影响则可以忽略。当泵浦功率小于$\sim4$ W时，增大连续泵浦功率可以显著提高输出峰值功率，缩短脉冲。在重复脉冲模式下，我们发现当重复频率为$<=100$ kHz时，可以稳定地输出3.5- $μ$ m脉冲训练序列。随着重复率增加，达到稳定操作的持续时间增加。当重复频率大于100 kHz时，不能建立稳定操作，因为消耗$Er^{3+}$离子的$^4I_{11/2}$能级上…
2018-05-27 physics.optics
Pulsing mechanism based on power adiabatic evolution of pump in Tm-doped fiber laser
提出了一种基于泵浦功率绝热演化的掺铥光纤激光器脉冲产生机制。与调Q和增益开关不同的是，脉冲激光技术是在受激发射和吸收之间的平衡下进行探索的。当激光器达到连续稳态后，如果泵浦功率的时间涨落不破坏受激发射和吸收之间的平衡，则称泵浦功率的时间涨落为功率绝热演化。在泵浦功率绝热演化下，激光上下能级粒子数密度被钳位到稳态值，输出激光的时间形状与泵浦光的时间形状一致。基于泵浦功率的绝热演化，可以通过将脉冲泵浦添加到连续泵浦来产生激光脉冲。此外，激光脉冲的时间轮廓、持续时间和峰值功率都可以精确控制。在三种抽运方案中，只要抽运脉冲宽度大于一定值，抽运光的功率都可以实现绝热演化。对脉冲机制的研究突出了一种替代脉冲技术，该技术具有优于Q开关和增益开关的优点。
2019-03-31 physics.optics
Scalable photonic reinforcement learning by time-division multiplexing of laser chaos
National Institute of Information and Communications Technology（信息通信研究机构）；Saitama University（埼玉大学）；University of Yamanashi（山梨大学）；Nagahama Institute of Bio-Science and Technology（长滨生物科学与技术学院）；Nagoya University（名古屋大学）；Tokyo University of Science（东京理科大学）
强化学习涉及动态和不确定环境中的决策，并构成人工智能的关键要素。在我们以前的工作中，我们通过实验证明了激光器的超快混沌振荡动力学可以有效地解决双臂强盗问题，这需要关于一类称为探索-开发困境的困难权衡的决策。然而，在该研究中仅采用了两种选择，因此，基于激光-混沌的强化学习的可扩展性应该得到澄清。在这项研究中，我们展示了一个可扩展的，流水线的原则，解决多臂强盗问题，通过引入时分复用的混沌振荡超快时间序列。本报告介绍了成功解决多达64个武器的强盗问题的实验演示。还提供了详细的分析，包括在不同的物理条件下产生的激光混沌信号之间的性能比较，这与时间序列中固有的扩散性相吻合。这项研究通过利用光波的高带宽和实用的使能技术为超快强化学习铺平了道路。
2018-03-26 cs.AI cs.ET physics.data-an
Improved current saturation and shifted switching threshold voltage in In2O3 nanowire based, fully transparent NMOS inverters via femtosecond laser annealing
基于各种类型的非硅纳米线的晶体管在各种应用中显示出巨大的潜力，特别是对于那些需要透明和低温衬底的应用。然而，对于电路功能性的关键要求，诸如饱和源极-漏极电流以及以与低温衬底兼容的方式匹配各个纳米线晶体管的阈值电压，尚未实现。在这里，我们表明，飞秒激光脉冲可以退火个别晶体管的基础上氧化铟纳米线，提高饱和的源漏电流，并永久地转移的阈值电压的正方向。我们应用这种技术，并成功地移动了NMOS反相器的开关阈值电压，提高了它们的噪声容限，在耗尽和增强模式。我们的演示提供了一种方法来修剪个别纳米线晶体管的参数，并建议潜在的大规模集成的硅基电路块和系统。
2010-07-07 physics.optics
Wideband saturable absorption in few-layer molybdenum diselenide (MoSe2) for Q-switching Yb-, Er- and Tm-doped fiber lasers
我们制作了一个独立的二硒化钼（MoSe 2）饱和吸收剂嵌入到聚合物薄膜的液相剥离的几层MoSe 2薄片。MoSe 2-聚合物复合材料用于基于镱（Yb）、铒（Er）和铥（Tm）增益光纤的Q开关光纤激光器，分别在1060 nm、1566 nm和1924 nm处产生具有千赫兹重复率的微秒持续时间脉冲序列。这样的工作波长对应于MoSe 2中的子带隙可饱和吸收，这在边缘状态的上下文中解释，建立在对其他半导体过渡金属二硫属化物（TMD）基可饱和吸收体的研究的基础上。我们的工作为不断增长的具有显著光学特性的TMD目录增加了几层MoSe 2，这为光子器件提供了新的机会。
2015-06-12 physics.optics
Indirect but Efficient: Laser-Excited Electrons Can Drive Ultrafast Polarization Switching in Ferroelectric Materials
为了提高下一代铁电电子器件的效率，需要新的控制铁电极化开关的技术。虽然大多数先前的研究试图通过激发声子来诱导偏振切换，但这些实验技术需要复杂且昂贵的太赫兹源，并且尚未完全成功。在这里，我们提出了一种新的机制，通过激光调谐的基础动态势能面快速，有效地切换FE偏振。使用含时密度泛函计算，我们观察到超快开关的FE极化BaTiO 3在200 fs内。激光脉冲可以引起电荷密度重新分布，从而降低原始FE电荷顺序。这种激励导致理想的和高度定向的离子力，总是相反的原始FE位移。我们的新机制使FE偏振与光脉冲，可以从现有的800 nm实验激光源产生的可逆切换。
2019-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Broadband Continuous Frequency Tuning in Non-Hermitian Laser Arrays Enabled by Mode-Switching Boundary Topology
National Key Laboratory of Infrared Detection Technologies, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海技术物理研究所红外探测技术国家重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Key Laboratory of Artificial Structures and Quantum Control, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院人工结构与量子控制重点实验室）；Division of Physics and Applied Physics, School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学物理与数学科学学院物理与应用物理系）
通过非厄米特激光阵列中的模式切换边界拓扑实现无移动部件的宽带连续频率调谐，实验验证了10 GHz的调谐范围，并扩展至163 GHz。
2026-02-06 physics.optics
Single camera high repetition rate two-color formaldehyde planar laser-induced fluorescence thermometry with a wavelength-switching burst mode laser
本文提出一种基于波长切换突发模式激光器和单相机的双色甲醛 PLIF 测温方案，利用甲醛特征峰值测量低温燃烧区，并在 20 kHz 高重复率下成功验证了层流扩散火焰与湍流约束射流温度场测量。
2021-08-06 physics.flu-dyn physics.optics
Fast Polarization Switching Demonstration Using Crossed-Planar Undulator in a Seeded Free Electron Laser
为了研究物质的对称性，需要在很宽的光谱范围内实现光源的快速偏振转换。在这封信中，我们报告的交叉平面波荡器技术在种子自由电子激光，这对充分控制和快速切换的短波长辐射的偏振有很大的希望的第一个实验演示。在实验中，成功地实现了种子激光二次谐波相干辐射偏振态的切换。实验结果证实了理论分析的正确性，为交叉平面波荡器技术在种子X射线自由电子激光中的应用奠定了基础。
2013-11-18 physics.acc-ph physics.optics
Interaction-free all-optical switching at low light Intensities in a multi-atom cavity QED system
提出了一种在腔QED系统中实现无相互作用的全光开关的方案，该系统由腔中的三能级原子和自由空间控制激光耦合而成。信号光场耦合到谐振腔中，信号光场在谐振腔中的透射和反射形成两个输出通道。我们发现，自由空间控制激光诱导破坏性的量子干涉的激发腔内正常模式，它可以用来打开或关闭的反射和传输通道的输出信号光。当控制光耦合到原子时，输入信号光几乎被全反射，这意味着控制光和信号光没有通过腔限制原子的直接耦合。我们提出的分析和数值计算表明，这种类型的无相互作用的全光开关耦合腔原子系统可以实现高开关效率和低光强。
2013-11-04 physics.optics
All-optical switching with bacteriorhodopsin
利用细菌视紫红质（bR）实现了全光无镜开关和双稳态。低功率532 nm激光束调制635 nm处的cw激光束的透射，其对应于bR光循环中O-激发态的峰值吸收。该开关具有类似于非门的特征;其开关对比度取决于调制激光器的脉冲宽度和平均功率。开关特性的相位可以通过改变调制激光器的脉冲宽度和频率来控制。基于速率方程的方法，考虑六态模型的bR光循环的模拟成功地再现了实验结果。
2003-10-09 physics.bio-ph physics.optics
Layer-Selective Magnetization Switching in the Chirped Photonic Crystal with GdFeCo
在这里，我们提出了一个磁光子结构的层选择性磁化开关与超短激光脉冲的不同波长。它是基于一个啁啾磁光子晶体（MPC）包含磁性GdFeCo和磁介质层。在每个工作波长下，激光脉冲仅将一个GdFeCo层加热到必要的水平，这导致其磁化反转，而不会对其他层的磁化产生任何影响。此外，MPC磁化状态的磁光读取进行了讨论。可以使所考虑的MPC的横向尺寸足够小以作为用于数据存储的单位单元来操作。
2020-10-22 physics.optics
100 Mfps ghost imaging with wavelength division multiplexing
Graduate School of Natural Science and Technology, Kanazawa University（金泽大学自然科学技术研究学院）；Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Science and Engineering, Kanazawa University（金泽大学理工学研究院机械工程学部）
本研究通过波长分割复用技术实现100Mfps的超快光子鬼成像，突破传统帧率限制，适用于快速动态过程研究。
2025-12-20 physics.optics
Single-shot laser-induced switching of an exchange biased antiferromagnet
磁有序的超快操纵挑战了我们对磁性材料的基本性质和动力学性质的理解。到目前为止，Single Shot磁开关仅限于亚铁磁合金和多层膜。在铁磁（FM）/反铁磁（AFM）双层膜中，交换偏置（He）来自两层之间的界面交换耦合，反映了反铁磁的微观取向。在这里，我们证明了Single Shot开关的反铁磁体（改变的符号和振幅的他）与一个单一的飞秒激光脉冲在IrMn/CoGd双层的可能性。我们展示了切换为不同的层厚度和组合物的宽范围的注量。原子模拟预测超快开关和恢复的AFM磁化的时间尺度为2 ps。这些结果提供了最快和最节能的方法来设置交换偏置，并为超快自旋电子器件的潜在应用铺平了道路。
2023-02-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Single-laser pulse toggle switching in CoHo and CoDy single layer alloys : when domain wall motion matters
本文报道了CoHo和CoDy单层合金中单脉冲全光学切换开关现象，提出一种涉及微秒尺度畴壁重组的新反转机制，并通过超短激光脉冲后的不平衡磁化分布加以解释。
2025-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
2D-Material-Assisted Bistable Switching of Gap Plasmons Disclosed By Femtosecond Pulse Scattering Spectra
用飞秒激光泵浦镜上纳米球等离子体天线，每个天线在间隙中具有单层石墨烯或MoS2片。实验观察到散射线宽和峰值强度随激光功率变化趋势的突变。动态等离子体激元演化的理论模型将这种转向归因于两个等离子体激元态之间的转换，四波混频效率的通用转换阈值约为0.14%。这种双稳态是由非线性隙电流到隙等离子体激元的强反馈以及四阶和高阶波混频的参与引起的。这项工作揭示了一种途径，使能源效率的非线性等离子体元件。
2020-12-23 physics.optics
Steady information transfer through free-space employing orthogonal aberration mode division multiplexing
在本文中，我们提出并实验证明通过自由空间的信息传输使用的激光束编码与多个正交的像差模式在其相位分布。我们使用Zernike多项式，形成一个完整的基函数来表示像差模式。用户信息被编码为多个泽尼克模式的振幅，其线性组合用于定义发射站中激光束的波前。因此，它需要单相调制设备，因为多路复用是数字地完成的，从而提供了所使用的模式的数量和类型的灵活性。接收站使用波前传感器，该波前传感器从被解码以检索用户信息的单个测量给出所有像差模式的直接测量。传输机制使得能够使用多个模式和每个模式的多个强度来编码用户信息和外部扰动补偿，利用正交模式的完整性。
2019-10-04 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Gain-switched semiconductor laser driven soliton microcombs
通过注入锁定芯片级微谐振器到连续波（CW）III-V族激光器中，产生了耗散克尔孤子（DKS）。这一进步使完全集成的混合微梳系统能够以交钥匙模式运行，并可以获得微波重复率。然而，CW驱动的DKS表现出低的能量转换效率和高的光功率阈值，特别是当重复率在微波范围内时，这便于用现成的电子器件直接检测。有效的DKS可以通过时空结构光（即，脉冲泵浦），然而，迄今为止，这需要复杂的级联调制器用于脉冲合成。在这里，我们展示了一个光子集成的方法来脉冲泵浦。通过在X波段和K波段微波范围内主动切换注入锁定III-V族半导体激光器的偏置电流，我们用相干皮秒激光脉冲泵浦晶体和集成微谐振器，实现具有稳定重复频率的DKS产生，并将所需的平均泵浦功率降低一个数量级，达到几毫瓦的创纪录水平。此外，我们揭示了泵浦脉冲的相位分布的关键作用，并首次实施相位工程的脉冲泵浦方案，无论是访问一个多模激光制度的增益开关模式或应用外部啁啾，以支持强大的单孤子产生。我们的工作利用了增益开关技术和脉冲泵浦技术的优点，并建立了不同的紧凑型频率梳平台，提高了节能芯片级微梳的潜力相结合的优点。
2021-02-20 physics.optics
Coherence switching of a degenerate VECSEL for multimodality imaging
我们展示了一种基于VECSEL（垂直外腔面发射激光器）的简并源，其具有可调节的空间相干度，该空间相干度是电泵浦的，机械紧凑的，并且支持连续波发射。激光器的工作模式可以在大量互不相干的空间模式和少模工作模式之间切换，并且功率损耗很小。该技术允许多模态成像，其中低空间相干照明用于传统的高速视频显微镜，高空间相干照明用于提取流动过程的动态信息。对人类心脏病的重要动物模型非洲爪蟾胚胎心脏功能成像进行了初步论证。
2015-12-29 physics.optics
Optimal Modulation Current for Gain-Switching Lasers
本文证明指数上升电流是驱动半导体激光器进入增益开关模式的最优选择，提出光脉冲与delta函数相似度指标，开发多种近似电路并实验验证新型驱动电路优于直接驱动。
2023-10-26 cs.SY eess.SY math.OC
High-speed generation of vector beams through random spatial multiplexing
复矢量模式由于其迷人的特性和在各种研究领域中的许多应用而成为最近的热门话题。尽管这种模式可以以各种各样的方式产生，但数字全息术是最灵活和通用的方式之一。沿着这条线，数字微镜器件（DMD）由于其高刷新率而在最近获得普及，这允许以kHz速率生成矢量模式。尽管如此，大多数技术要么受到可以生成的矢量模式的多样性的限制，要么受到它们可以切换的速度的限制。在这里，我们提出了一种基于随机编码的概念的技术，该技术允许以仅受DMD的刷新率限制的速度生成任意矢量波束。我们的技术将在光通信、激光材料加工和光学操纵等研究领域具有重要意义。
2020-12-23 physics.optics
Thermal Switching of Lasing Regimes in Heavily Doped Er3+ Fiber Lasers
脉冲短腔重掺铒光纤激光器在通信和传感领域有着广泛的应用前景。在这里，我们展示了这些激光器在两种配置，分布反馈激光器，并比较它与经典的法布里-珀罗型激光器。我们已经成功地创建激光器，稳定的功能与小到50毫米的腔。脉冲特性，如振幅，频率和持续时间，是在一个很好的协议与我们的理论分析，其中考虑到自发发射。我们观察到了热开关效应，它包括当激光腔冷却到液氮温度时，脉冲区变为CW。我们从理论上表明，这种效果可以解释为负责脉冲制度的上转换过程的减弱。上转换过程的减慢是由于该过程中的能量不匹配，而这可以通过与声子的相互作用来克服。在低温下，声子的数量减少，脉冲关闭。
2018-09-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Efficient Hotspot Switching in Plasmonic Nanoantennas using Phase-shaped Laser Pulses controlled by Neural Networks
我们提出了一种新的程序操纵近场的等离子体纳米天线使用神经网络控制的激光脉冲整形。作为模型系统，我们数值研究了宽带激光脉冲照射下L型纳米天线的二次谐波响应的空间分布。我们首先表明，一个训练有素的神经网络可以用来预测的纳米天线的二次谐波热点的相对强度为一个给定的光谱相位，它可以被用来确定性地切换个别热点上和关闭的子衍射长度尺度通过成形的激光脉冲的光谱相位。然后，我们证明了在$90~\mathrm{nm} \times 150~\mathrm{nm}$ nano-L上训练的神经网络可以另外有效地预测具有不同纵横比的天线中的热点强度，在最小的进一步训练之后，对于不同的频谱相位。这些结果可能导致机器学习和光学控制在纳米天线和纳米光子组件中的新应用。
2018-10-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Reducing multi-photon rates in pulsed down-conversion by temporal multiplexing
我们提出了一种简单的技术，以减少从脉冲自发参量下转换的高阶光子事件的发射率。该技术使用锁模超快激光器的腔外控制，以同时增加重复频率并降低来自泵浦光束的每个脉冲的能量。我们将我们的方案应用到光子量子门中，在2光子和4光子实验中，非经典干涉可见度得到了改善，在2光子情况下，量子门保真度和纠缠态的产生也得到了改善。
2012-02-21 physics.optics quant-ph
Interaction-induced mode switching in steady-state microlasers
我们证明，由于强模式的相互作用，通过交叉增益饱和，一个新的激光模式的发病可以关闭现有的模式通过一个负功率斜率。在这种相互作用引起的模式切换（IMS）的过程中，两个涉及的模式保持它们的身份，即它们不改变它们的空间场图案或激光频率。对于一个固定的泵浦轮廓，IMS的发生的一个简单的解析判据给出的自我和交叉相互作用系数和非相互作用的阈值，这是验证的二维微盘激光器的例子。当空间泵浦分布随着泵浦功率的增加而变化时，即使在固定泵浦分布的情况下不会发生IMS，也可以诱导IMS，如我们所示的两个耦合激光腔。我们的研究结果适用于稳态激光，因此不同于动态模式切换或跳跃。IMS在鲁棒、灵活的全光交换中具有潜在的应用前景。
2016-01-22 physics.optics
Fast and wide-range wavelength tuning of a III-V/Si3N4 external-cavity laser via two-step pulsed heating
本研究提出结合双微环Vernier滤波器与热泵浦的III-V/Si3N4外腔激光器，采用两步脉冲加热实现101/104 nm波长切换，调谐速率达8.91/9.68 nm/μs，可用于频率捷变光系统。
2026-08-14 physics.optics
Single shot all optical switching of intrinsic micron size magnetic domains of a Pt/Co/Pt ferromagnetic stack
我们证明了在铁磁Pt/Co/Pt叠层中的磁化反转可以由单个飞秒激光脉冲引起。我们发现，开关点的大小是可比的本征磁畴的大小。它需要$\sim$ 4 mJ.cm $^{-2}$的吸收能量密度，超过该能量密度，激发的斑点分裂成多畴结构。开关过程与后续激光脉冲来回发生，并且与螺旋度无关。此外，磁化反转的动态发生在小于一微秒的时间尺度内。这些结果表明，所有的铁磁薄膜中的光开关需要与特定的磁畴尺寸匹配的激光光斑。
2017-10-27 physics.app-ph physics.optics
Multiplexing spectral line shape of waveguide transmission by photonic spin-orbit interaction
本文提出利用两个螺旋粒子的手性偶极干涉与横向自旋轨道相互作用，在介电波导上实现多种可复用的光谱线形（如法诺、EIT等），并具有线形-动量锁定特性，为多功能纳米光子器件提供新途径。
2023-06-17 physics.optics
Fast electro-optic switching for coherent laser ranging and velocimetry
3D成像在一系列领域的增长推动了对高性能波束控制技术的需求。自动驾驶汽车和医学成像等不同领域都可以从高速、适应性强的波束控制方法中受益。我们提出了一个单片，亚微秒电光开关作为一个解决方案，满足可靠性，速度，动态寻址能力和紧凑性的需要。在这里，我们展示了一个实验室规模的，固态激光雷达指向系统，使用电光开关发射调制相干光到自由空间，然后收集反射信号。我们使用相干检测的反射光，同时提取的范围和轴向速度的目标在每个电子可寻址的输出端口。
2019-06-05 physics.app-ph physics.optics
Studying all-optical magnetization switching of GdFe by double-pulse laser excitation
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie（马克斯·玻恩非线性光学和超快光谱学研究所）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, CSIC（马德里材料科学研究所，西班牙国家研究委员会）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）
本研究通过双脉冲激光激发GdFe亚铁磁合金，结合磁畴成像技术探究脉冲注量与时间延迟对全光磁化翻转的影响，揭示了再翻转的时间窗口与脉冲叠加效应，并通过原子自旋动力学模拟验证了结果，为超快全光磁存储的速度极限研究提供了依据。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Magnetic on-off switching of a plasmonic laser
表面等离子体激元的纳米模体积已经使等离子体激元激光器和凝聚体具有超快操作。大多数等离子体激光器基于贵金属，使光学模式结构对外部场呈惰性。在这里，我们展示了主动磁场控制激光在Co/Pt多层纳米点的周期性阵列浸没在IR-140染料溶液。我们利用纳米粒子的磁性结合模式剪裁来控制激光作用。在圆极化激发下，角分辨光致发光测量揭示了纳米点磁化反转时激光作用和非激光发射之间的转变。我们的研究结果引入磁化作为外部控制等离子体纳米激光器的一种手段，与通过激励、增益介质或衬底的调制互补。此外，结果显示了如何在激光机制中观察到磁化对固有微弱的光的影响，激发了拓扑光子学的研究。
2021-08-30 physics.app-ph physics.optics
