Short-wave infrared broadband up-conversion imaging by using a noncritical phase matched bulk KTiOPO$_4$ crystal
本研究采用非临界相位匹配KTiOPO4晶体实现短波红外宽带上转换成像,克服孔径与走离限制,分辨率较周期极化晶体提升6倍和2倍,带宽覆盖生物与大气窗口。
2025-09-25 physics.optics
Frequency conversion of vortex states by chiral forward Brillouin scattering in twisted photonic crystal fibre
本文利用扭曲光子晶体光纤中的手性前向受激布里渊散射激发手性弯曲声子,实现了不同波长下后向传播圆偏振涡旋模式间的频率转换,为经典与量子领域的涡旋态操控提供了新途径。
2024-01-17 physics.optics
Space-time coupling in the up-conversion of broadband down-converted light
研究了宽带光参量下转换(PDC)的上转换过程,重点研究了和频辐射的时空光谱特性。我们表明,非相干分量的SFG频谱的特点是由一个歪斜的雪茄形状的几何形状在时空中由于空间走离和群速度之间的基本和所产生的SFG字段的不匹配的补偿。的光学系统的理论建模和实验测量的结果都示出。
2013-08-11 physics.optics quant-ph
Enhanced Nonlinear Frequency Conversion Bandwidth through Birefringence induced Mode Hybridization
本文提出在X切薄膜铌酸锂上利用双折射诱导的模式混合实现宽带非线性频率转换,同时满足准相位匹配与准群速度匹配,在微环谐振腔中实现13 nm带宽的二次谐波产生,助力片上量子信息网络与多通道光信息处理。
2024-06-04 physics.optics
Integrated Microcomb-Driven Vortex Electromagnetic Waves for Broadband Forward-looking Sensing
Nanjing Normal University(南京师范大学);Nanjing University of Aeronautics and Astronautics(南京航空航天大学);Hohai University(河海大学)
本文提出了一种基于芯片级微梳的微波光子架构,通过生成15种可编程OAM模式的涡旋电磁波,实现了宽带前向传感的高分辨率和高纯度。
2026-03-05 physics.optics
Resonant, broadband and highly efficient optical frequency conversion in semiconductor nanowire gratings at visible and UV wavelengths
使用流体动力学的方法,我们研究体和表面诱导的二次和三次谐波产生的半导体纳米线光栅在吸收区具有共振非线性。我们展示了谐振,宽带和高效的光学频率转换:与传统的智慧相反,我们表明谐波产生可以充分利用谐振非线性的光谱范围内的非线性光学系数的提升远远超出了什么是可实现的透明,长波长,非谐振制度。使用峰值功率密度约为500 MW/cm 2的飞秒脉冲,我们预测在硅纳米线阵列中的三次谐波转换效率约为1%,在几乎任何所需的UV或可见光波长,包括负介电常数的范围。我们还预测表面的二次谐波转换效率为0.01%,取决于电子有效质量,作为一个整形共振的结果,和发病的五阶非线性效应的信号的行为。这些显着的发现,所产生的非线性共振色散,场定位和相位锁定的综合效应,可以显着地扩展硅光子学的操作光谱带宽,并强烈建议,无论是线性吸收或集肤深度不应该是激励因素,以排除半导体或金属从列表中的有用或实用的非线性材料在任何光谱范围。
2019-05-11 physics.optics
Influence of multi-line CO laser focusing on broadband sum-frequency generation in ZnGeP2
通过实验和数值模拟研究了多线CO激光聚焦对ZnGeP2非线性晶体宽带和频产生光谱特性的影响。实验上观察到多谱线CO激光器的最大频率转换,而不是单线CO激光器的紧聚焦。紧密聚焦导致加宽和频产生频谱并增加总的(即在频谱上积分的)频率转换效率。这些影响是由于增加相位匹配带宽和角色散。数值计算表明,多谱线CO激光器的最大转换效率发生在0.4倍于单线的焦距处。
2017-02-14 physics.optics
Pulse Shaping of Broadband Adiabatic SHG in Ti-Sapphire Oscillator
实验证明了利用可调谐锁模钛宝石振荡器产生宽带二次谐波的有效性。通过设计绝热非周期极化磷酸钛氧钾(KTP)晶体,我们实现了35 nm以上波长的宽带高效平坦转换。此外,我们已经表明,这种有效的平坦转换,我们可以形成和控制宽带二次谐波脉冲。更具体地说,我们指定了abs值和π阶跃的光谱相位,这允许波长可调谐的强泵浦-探测和宽带二次谐波输出的幅度调制。这样的光谱相位用作用于非线性光谱学和成像的其他脉冲成形应用的概念证明。
2018-04-08 physics.optics
Arbitrary polarization conversion for pure vortex generation with a single metasurface
光学涡旋光束的纯度取决于其能量在不同方位角和径向模式之间的传播。这种扩散越小,涡流纯度越高,其产生和检测的效率越高。有几种方法来产生具有明确定义的轨道角动量的涡旋光束,但只有少数存在允许选择纯径向模式。这些通常由具有相当复杂的布置的许多光学元件组成,包括有源腔谐振器。在这里,我们表明,它是可能的,以产生纯涡旋光束使用一个单一的超颖表面板与偏振器相结合。我们推广了现有的理论,考虑任意输入偏振态的双折射纳米柱的独立相位和振幅控制。高纯度,相当大的创建效率和无法通过的紧凑性,使所提出的方法一个强大的复杂的振幅调制工具,纯涡旋产生,即使在大拓扑电荷的情况下。
2020-06-18 physics.optics
Agile and Broadband All-Optical Wavelength Conversion with Multi-Wavelength Lasers
本文提出利用单片集成多波长激光器,通过载流子增益调制和模间耦合,实现无需外部探针的1.3 THz范围、10 GBd全光波长转换,具有敏捷切换和广播能力,并验证了透明转换与净增益。
2025-09-09 physics.optics
Highly tunable broadband coherent wavelength conversion with a fiber-based optomechanical system
现代信息网络是建立在工作于不同光波长的混合系统上的。高度期望用于在不同波长之间转换光子的相干互连。虽然相干互连传统上是用非线性光学效应实现的,但这些系统需要苛刻的实验条件,例如相位匹配和/或腔增强,这不仅在实验实现中带来困难,而且还设置了窄的工作带宽(通常在MHz至GHz范围内,如由腔线宽所确定的)。在这里,我们提出并实验证明相干信息传输的两个正交传播的不同波长的光束之间的光纤为基础的光学机械系统,它不需要任何种类的相位匹配或腔增强的泵浦光束。相干过程表现为光机械诱导的透明和吸收现象。我们的方案不仅大大简化了相干波长转换的实验实现,而且还将工作带宽扩展到光纤(数十THz),这将使广泛的基于相干光学的应用,如光学传感,光谱学和通信。
2021-09-21 physics.optics
Broadband Low-loss Unidirectional Reflection On-chip with Asymmetric Dielectric Metasurface
本文提出一种沿传播方向锥形化并采用双翻转结构的非对称介质超表面,在多模波导中于200 nm带宽内实现低损耗前向传输、>80%模式转换和90%背向反射抑制。
2025-06-07 physics.optics
Broadband and Accurate Electric Tuning of On-Chip Efficient Nonlinear Parametric Conversion
提出一种带半周长光栅的分段光子晶体微环谐振器,通过互补热光控制器解耦光栅反射峰与微环谐振,实现宽带精确的电可重构非线性参量转换,调谐范围超5 THz,转换效率超25%。
2024-11-13 physics.optics
Broadband terahertz emission from two-color fs-laser-induced microplasmas
研究了双色飞秒激光诱导微等离子体的太赫兹辐射。在最强的聚焦条件下,微等离子体被示出作为点源的宽带太赫兹到远红外辐射,其中的发射带宽由等离子体密度确定。半解析建模使我们能够确定重要的激光参数的标度律。特别是,我们发现,光到太赫兹转换效率至关重要地取决于聚焦条件。我们使用这种洞察力来证明通过麦克斯韦一致的三维模拟,只有10- $μ$ J激光能量的转换效率远远高于$10^{-4}$可以实现。
2017-03-31 physics.optics
Broadband frequency conversion via adiabatically tapered $χ^{(2)}$ waveguide in photonic integrated circuits
我们提出在光子芯片上利用集成的氮化铝波导实现基于$χ^{(2)}$非线性效应的光频率转换。结果表明,在渐变波导中,频率转换具有更宽的带宽,并且在带宽内效率几乎不变,这对短脉冲是有利的。我们证明了分析和数值的“面积法”的频率转换,即带宽和效率的产品是保守的,只要峰值转换效率不饱和。绝热结构在泵浦功率或互作用长度方面表现出更高的饱和阈值,优于传统的均匀波导设计。利用我们的方法,可以在光子芯片上实现短脉冲的高效率和波前保持转换,这必将在可扩展的片上信息处理中找到应用。
2016-09-29 physics.optics quant-ph
Alignment-free ultra-broadband parametric frequency conversion in lead-halide perovskites
Institute of Science and Technology Austria (ISTA)(奥地利科学技术研究所);International Laser Centre(国际激光中心);RCQI, Institute of Physics SAS(斯洛伐克科学院物理研究所量子凝聚态与量子信息研究中心);King Abdullah University of Science and Technology(阿卜杜拉国王科技大学);School of Materials Science and Engineering (MSE), Nanyang Technological University(南洋理工大学材料科学与工程学院);Center for Renewable Energy and Storage Technologies (CREST), Division of Physical Science and Engineering (PSE), King Abdullah University of Science and Technology(阿卜杜拉国王科技大学物理科学与工程学部可再生能源与储能技术研究中心)
本研究展示在铅卤钙钛矿单晶中无需相位匹配工程、角度对准或色散优化即可实现超宽带四波混频,产生明亮、相干、高准直的连续可调谐发射,归因于表面附近弛豫的相位匹配约束和巨大的χ(3)非线性响应。
2026-05-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Quantum-optical Description of Phase Conjugation of Vector Vortex Beams in Stimulated Parametric Down Conversion
提出了一种量子光学方法来描述两个I型晶体“三明治”结构中受激参量下转换,该结构考虑了矢量涡旋光束的参量相互作用。我们分析了种子矢量光束相位共轭发生的条件。然后,我们使用两种策略来定义广义斯托克斯参数来描述矢量涡旋光束的相位共轭。这些允许几何表示,如高阶庞加莱球。我们的研究结果对于描述和设计矢量涡旋光束的受激和自发参量下转换实验是有用的。
2020-05-04 physics.optics quant-ph
Realization of ultra-broadband IR up-conversion imaging
具有高性能的超宽带成像器件在包括成像、遥感和通信在内的各种技术应用中有着巨大的需求。基于p-GaAs同质结界面功函数内光电发射探测器-发光二极管(LED)器件实现了一种超宽带上变频器。该器件表现出从可见光到太赫兹(THz)的超宽响应,具有良好的再现性。在中红外(MIR)区域中的峰值响应度在10.5微米处为140 mA/W。HIWIP-LED显示出覆盖所有红外大气窗口以及THz区域的超宽带上转换的巨大潜力,并且进一步证明了CO2激光器的MIR光斑的无像素成像。此外,建议的上变频器还执行作为一个近红外和可见光探测器在零偏下,通过使用一个双功能LED。由于其超宽响应,HIWIP-LED上变频器在稳定、高性能的超宽带无像素成像和多功能分析系统中具有很大的潜力。
2022-05-24 physics.app-ph physics.optics
Ultra-broadband UV/VIS spectroscopy enabled by resonant dispersive wave emission of a frequency comb
本研究提出一种基于充气空芯光纤谐振色散波发射的超宽带紫外-可见频率梳光源,覆盖超240太赫兹,调谐范围340-465纳米、转换效率1.5%,验证了二氧化氮吸收光谱应用且保留了种子光梳相干性,为紫外/可见超宽带双梳光谱研究奠定基础。
2024-11-03 physics.optics
Efficient and broadband optical parametric four wave mixing in chalcogenide-PMMA hybrid microwires
基于新型非线性材料(如硫族化物(ChG)、硅(Si)和其他半导体)的器件的最新发展已经彻底改变了非线性光子学领域[1,2,3]。在这些材料中观察到的非线性效应中,四波混频(FWM)是发现最多应用的过程,包括波长转换[4]、光学再生[5,6]、光学延迟[7]、时域解复用[8]、时间掩蔽[9]和负折射[10]。尽管已经在包括硫属化物[11,12,13,14]、硅[15,16]、铋[17]和二氧化硅[18,19]的几种介质中观察到FWM,但是仍然存在对实现高效和宽带FWM同时提供紧凑性、低功耗和与光纤兼容性的器件的持续追求。在这里,我们展示了10 cm长的聚合物包覆硫族化物(As 2Se 3)的微丝,实现FWM-LED的亚瓦阈值(70-370 mW)波长转换与12 dB带宽为190 nm宽,转换效率高达21 dB的制造。这表示与之前在锥形和微结构硫族化物光纤中的演示相比,带宽增加了3-30 \times,转换效率提高了30-50 dB [11,13,14]。这些性质与低损耗(< 4 dB)、易于制造以及As 2Se 3从近红外到中红外区域(115 \mum)的透明性相结合[20]使得该器件成为用于激光器、光学仪器和光学通信器件的有前景的构建块。
2012-03-26 physics.optics
A Broadband Conversion Loss Measurement Technique for Terahertz Harmonic Mixers
本文提出一种基于三混频器线性方程组求解的宽带变频损耗测量方法,利用LO频率偏移实现单边带测量,无需镜像抑制滤波器,并成功表征了2.2–3 THz的WM-86肖特基二极管×4谐波混频器。
2024-02-07 physics.ins-det physics.optics
Waveguide cavity optomagnonics for broadband multimode microwave-to-optics conversion
腔光磁学已经成为研究相干光子-自旋相互作用以及可调谐微波-光转换的一个很有前途的平台。然而,当前在亚铁磁晶体中实现的腔光磁器件在体积上仍然比现有技术的腔光机械器件大几个数量级,导致非常有限的磁光相互作用强度。在这里,我们展示了一种基于集成波导的腔体光磁器件及其在微波-光转换中的应用。通过设计一个亚铁磁脊形波导,以支持多个磁振子模式与最大模式重叠的光场,我们实现了高的磁光协同性,这是三个数量级以上的抛光YIG球上获得的先前记录相比。此外,我们实现了可调谐转换的微波光子在8.45 GHz左右的1550 nm的光与宽转换带宽高达16.1 MHz。该系统的独特功能在量子光学和磁振子之间的交叉点的新应用。
2020-05-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Subwave spikes of the orbital angular momentum of the vortex-beams in a uniaxial crystal
我们从理论上预言了垂直于晶体光轴传输的椭圆涡旋光束的圆偏振分量中,中心光涡旋的转换过程所引起的轨道角动量的巨大尖峰。我们在实验上观察到了晶体长度亚波长偏差内的转换过程。我们发现光束的轨道总角动量是守恒的。
2011-08-11 physics.optics
Design of an all-fiber broadband mid-IR source through wavelength translation
采用掺铒ZBLAN光纤作为泵浦源,利用四波混频技术,设计了一种基于全光纤结构的3-4.25 μ m中红外光源,光源长度约为50 cm,功率转换效率> 28%。
2013-02-05 physics.optics
Novel Fiber Design for Wideband Conversion and Amplification in Multimode Fibers
我们提出了一种工作原理,以实现宽带和高度可调谐模式转换和放大利用多模光纤中的模间四波混频。通过适当设计一个简单的阶跃折射率石英光纤的带宽为30纳米。
2017-10-16 physics.optics
Microwave Q-band oscillator at 49GHz for broadband frequency conversion based on a Kerr optical soliton crystal micro-comb
报道了一种基于集成微环谐振器产生的相干克尔光微梳的宽带微波频率转换器。相干微梳显示与孤子晶体动力学一致的功能,FSR为48.9GHz。我们使用它来演示一个高性能的毫米波本振器在48.9GHz的Q波段的微波频率转换。实验结果表明,在40 GHz频率范围内,输出射频功率与中频功率之比为6.8 dB,杂散抑制比大于43.5 dB。实验结果与理论结果吻合良好,验证了基于相干光微梳的微波频率转换器的有效性,并具有减小尺寸、降低复杂度和潜在成本的能力。
2019-07-22 physics.app-ph physics.optics
Broadband and robust adiabatic second-harmonic generation by a temperature gradient in birefringently phase-matched lithium triborate crystal
相位匹配的非线性过程表现出转换效率和接收带宽之间的折衷。绝热非线性过程中,相位失配沿相互作用长度缓慢变化,使我们能够克服这种权衡,允许一个有效的频率转换与宽光谱和热带宽。到目前为止,相位失配条件的变化主要是基于铁电晶体中的准相位匹配。然而,该解决方案限于低功率源。在这里,相反,我们研究的绝热二次谐波的相位匹配三硼酸锂晶体,使我们能够处理更高的功率水平。相位失配的变化通过沿晶体诱导温度梯度来实现。通过使用50 mm长的晶体,绝热过程提供了18 ° C的温度带宽,比相同晶体保持在固定相位匹配温度时所实现的温度带宽宽5.4倍。对于0.9毫焦耳泵浦脉冲,转换效率超过60%。
2019-09-19 physics.optics
THz-to-Optical Conversion in Wireless Communications Using an Ultra-Broadband Plasmonic Modulator
未来的无线通信网络必须处理每条链路数十甚至数百Gbit/s的数据速率,这需要未分配的太赫兹(THz)频谱中的载波频率。在这种情况下,THz链路与现有光纤基础设施的无缝集成对于通过光传动系的可靠和几乎无限的容量来补充无线网络的固有便携性和灵活性优势是非常重要的。在技术层面上,这需要新的设备和信号处理概念,用于THz和光域之间的数据流的直接转换。在这里,我们报告的第一个演示的太赫兹链路,无缝集成到光纤网络使用直接太赫兹到光(T/O)转换在无线接收器。我们利用一个超宽带硅等离子体调制器具有超过0.36太赫兹的3 dB带宽的T/O转换的50 Gbit/s的数据流,在0.2885太赫兹载波上传输超过16米长的无线链路。无线发射机的光-太赫兹(O/T)转换依赖于单向传播载波光电二极管中的光混合。
2018-11-06 physics.app-ph physics.optics
Vortex beams with tunable "all-with-visible-light" dye-doped liquid crystal q-plates for broadband application
Instituto Universitario de Física Aplicada a las Ciencias y las Tecnologías, Universidad de Alicante(阿利坎特大学应用物理科学与技术大学研究所);Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal, Universidad de Alicante(阿利坎特大学系统信号理论与物理工程系);Departamento de óptica, Farmacología y Anatomía, Universidad de Alicante(阿利坎特大学光学、药理学和解剖学系)
本研究提出了一种利用商用可变螺旋板制造具有宽频应用的可调全可见光染料掺杂液晶q-板,实现高质量光学涡旋的生成。
2026-03-10 physics.optics
Near-unity efficiency optical vortex generation in van der Waals materials
Hanyang University(汉阳大学);Sungkyunkwan University(成均馆大学);National University of Singapore(新加坡国立大学)
利用贝塞尔光束在范德瓦耳斯晶体中实现近100%效率的涡流生成,通过分析与实验验证了其高转换效率及拓扑电荷转换机制。
2026-05-07 physics.optics
Controllable generation and spatial phase-modulation of vortex beams in cascade-type atomic ensembles
本研究提出四能级级联型原子系统,利用共存的反向四波混频过程实现高低频涡旋光束可控生成与空间相位调制,在量子非线性光学等领域有应用潜力。
2024-04-17 physics.optics
Broadband second harmonic generation in whispering gallery mode resonators
非线性材料中的光学频率转换过程在波长上受到可获得的相位匹配和所需的高泵浦功率的限制。在这封信中,我们报告了一种新的宽带相位匹配(PM)技术的高品质因数(Q)回音壁模式(WGM)谐振器的双折射晶体材料。该技术依赖于两个相互作用的WGM,一个具有恒定的相速度,另一个具有空间振荡的相速度。因此,相位匹配周期性地发生。该技术可以用WGM谐振器实现,其盘平面平行于晶体的光轴。在该配置中使用单个β硼酸钡(BBO)谐振器,我们实验证明了从近红外的780 nm到紫外(UV)的317 nm的谐波波长的有效二次谐波产生(SHG)。实验测得的倍频转换效率高达4.6%(mW)-1。这种宽带相位调制技术为非线性光学在WGM谐振腔中的应用开辟了一条新的途径。这也是首次报道的在WGM谐振腔中直接倍频产生连续紫外光
2013-03-15 physics.optics
Ultra-broadband mid-infrared generation in dispersion-engineered thin-film lithium niobate
薄膜锂酸盐(TFLN)是一种新型的小型、低功耗非线性光学器件平台,已广泛应用于近红外频率转换。最近的工作已经将这些设备扩展到中红外波长,其中广泛可调谐的源可以用于化学传感。为此,我们证明了一个固定的1微米泵和一个可调谐的电信源之间的高效和宽带差频产生均匀极化TFLN蓝宝石利用色散工程可在严格限制的波导。我们同时显示了1-2个数量级的提高转换效率和5倍的增强工作带宽的中红外产生相比,传统的锂离子波导。我们还研究了表面吸附水的中红外损失对这些器件性能的影响。
2022-06-10 physics.optics
Broadband highly efficient nonlinear optical processes in on-chip integrated lithium niobate microdisk resonators of Q-factor above 10^8
我们展示了宽带高效的光学非线性过程中的片上集成的锂(LN)微盘谐振器。采用飞秒激光写入和化学机械抛光方法制备的微谐振器的Q值稳定在10^8以上,接近LN的本征材料吸收极限。利用毫米级X切LN微盘的自然准相位匹配和密集的光谱模式,在不引入畴反转的情况下,在同一个LN微盘中观察到了宽带非线性过程,包括光学参量振荡(OPO)、二次谐波(SHG)、三次谐波和四次谐波。OPO阈值和倍频绝对转换效率分别为19.6微瓦和66%,均超过目前片上LN微谐振器的最高水平。超高Q LN微盘谐振器实现的宽带和高效的非线性频率转换有望实现频率转换器和纠缠光子源等非线性光子器件的高密度集成。
2021-03-11 physics.optics
A broadband vortex beam generation by reflective meta-surface based on metal double-slit resonant ring
本文提出一种基于金属双缝谐振环的简单反射式超表面单元,利用几何相位在0.52–1.1 THz实现2π相位覆盖,并通过15×15阵列产生多拓扑荷宽带涡旋波束。
2024-04-16 physics.app-ph physics.optics
Single-mode Dispersion-engineered Nonlinear Integrated Waveguides for Ultra-broadband Optical Amplification and Wavelength Conversion
针对集成波导色散工程导致多模及性能下降问题,提出结合波导横截面与弯曲截断高阶模式的方法,在氮化硅波导中实现单模与色散工程同步,获得约300 nm放大带宽及200 nm内100 Gbit/s无惩罚全光波长转换。
2024-09-24 physics.optics
Broadband X-waves with orbital angular momentum
我们描述了最小的无衍射和无色散的超光速波包(X波和一般的超光速局域波),它可以携带一定数量的单位$m$的轨道角动量(OAM)每光子。即使它们的频谱足够宽以合成单极脉冲,OAM也会施加具有与OAM单位一样多的零的时间脉冲形状,因此产生$|m|/2$时间振荡。宽带频谱中的所有频率都显示出来,就像彩虹一样,从漩涡附近的蓝色频率到波周边的红色频率。同时,整个波包经历与$|m|$成比例的蓝移。由于径向红移和OAM蓝移,中心涡旋周围的明亮环的颜色与OAM无关,并且仅由宽带源光谱决定。鉴于OAM的X波具有非常特殊的性质,它们的生成和使用,而不是标准的拉盖尔-高斯模式,可以提高基于OAM的通信和量子密码系统的性能,以及OAM生成高次谐波和阿秒脉冲的效率。
2021-10-10 physics.optics
Broadband Light Harvesting from Scalable Two-Dimensional Semiconductor Heterostructures
本文提出基于单层TMDCs的无图案平面半导体薄膜宽带吸收体,以超薄、可大面积气相生长材料实现可见光平均吸收逾70%,并预测光伏PCE达15.54%、比功率超过300 W g^-1。
2024-07-06 physics.optics
Realization of vortex pair and its application in optical tweezers
光子的轨道角动量作为光的基本性质之一,引起了人们的广泛关注。本文从理论上证明了在均匀各向同性介质中,当线变局部线偏振(LVLLP)光束被高数值孔径(NA)物镜强聚焦时,无自旋态光可以发生OAM转换.高NA物镜在此充当调制器,其使得能够对空间上分离的输入SDLLP光束的左右圆形振动的两个分量进行自旋到轨道OAM转换。因此,发生从线性状态到共轭OAM状态的部分转换,导致两个焦点的纵向分量具有相反方向的螺旋相位。此外,这种定制的光场可以用于在光镊中识别和分离手性物体。
2020-03-31 physics.optics
Tunable spectral correlations of highly multimode visible light via broadband quantum frequency conversion
Cornell University(康奈尔大学);NTT Research, Inc.(NTT研究所);Yale University(耶鲁大学)
本文提出利用超短脉冲泵浦的光学参量放大器和绝热频率转换,在超过45 THz带宽内实现并测量了超过400个频率模的可见光压缩态,展示了以少量硬件资源生成和操控部分可编程多模量子态的方法。
2026-10-07 physics.optics quant-ph
Two-Stage Lithium Niobate Nonlinear Photonic Circuits for Low-Crosstalk and Broadband All Optical Wavelength Conversion
针对现有单阶段全光波长转换器串扰高的问题,提出集成二次谐波模块、转换模块及泵浦滤波器的两阶段TF-PPLN光子电路,实现25dB以上边道抑制比、110nm带宽与-15.6dB效率,适用于经典与量子光子系统。
2025-08-03 physics.app-ph physics.optics
Broadband Spatio-Spectral Mode Conversion via Four-Wave Mixing
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Brigham Young University(杨百翰大学)
通过四波混频实现宽带空间-光谱模式转换,提供高效单光子耦合效率框架,用于可扩展的量子网络
2026-08-07 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Photo-to-heat conversion of broadband metamaterial absorbers based on TiN nanoparticles under laser and solar illumination
本文从理论上研究了TiN纳米粒子在聚二甲基硅氧烷(PDMS)中的随机混合超柔性材料的光热加热。由于TiN纳米颗粒的等离子体性质,入射光在宽带范围(300-3000 nm)内被完全吸收,从而在这些超材料内产生热量。在不同强度的808 nm近红外激光照射下,我们预测的温升作为时间的函数与最近的实验数据吻合得很好。对于给定的激光强度,温度升高随着TiN纳米颗粒的浓度而非单调地变化,因为随着添加等离子体纳米结构而增强的热导率和吸收的能量导致对加热过程的相反影响。当该模型扩展到太阳能加热,光热行为定性相似,但温度升高小于13 $K$。本文的研究结果对今后宽带理想吸收体光热转换的实验研究具有指导意义。
2023-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Complete conversion between one and two photons in nonlinear waveguides with tailored dispersion
高效率的光子对产生是许多光量子技术长期追求的目标,相干光子转换过程是实现这一目标的有希望的候选者。从理论上证明了如何通过对宽带量子混频的频率色散进行剪裁来控制非线性光波导中窄带泵浦光子和宽带光子对之间的相干转换。我们发现,完全确定性的转换,以及泵浦光子复苏可以在有限的传播距离实现。我们还发现,高转换效率可以实现鲁棒性在长的传播距离。这些结果表明,色散工程是一种很有前途的方式来调整和优化相干光子转换过程。
2021-10-06 physics.optics quant-ph
Integrated, bright, broadband parametric down-conversion source for quantum metrology and spectroscopy
本研究提出一种利用群速度匹配铌酸锂波导的集成双色SPDC源,在低功率CW激光泵浦下实现高亮度与宽带宽,产生强时频纠缠光子对,克服了传统高功率激光驱动块状晶体SPDC源的波长范围限制和确定性分束难题。
2024-02-27 physics.optics quant-ph
Optomechanically amplified wavelength conversion in diamond microcavities
不同颜色光之间的高效、低噪声转换是连接具有不同工作波长的量子光学技术的必要工具。光机械介导的波长转换和放大是实现这一技术的一种潜在方法,并在这里证明了由单晶金刚石制造的微盘-一种可以容纳各种量子发射器的材料。频率上转换被证明与$\sim$ 45%的内转换效率使用窄和宽带探测场,和光机械频率转换与放大被证明在光学制度的第一次。
2019-12-12 physics.optics
Generating compressed broadband terahertz pulses using aperiodically poled electro-optic crystals
介绍了一种利用非周期极化结构差频抽运光产生压缩宽带太赫兹脉冲的技术。所设想的晶体的泵浦脉冲格式和极化使得出射的太赫兹脉冲被压缩。该方法避免了由非共线方法和外部压缩的需要导致的泵浦脉冲失真。它对于产生几个到几十个周期的中间持续时间的脉冲特别有效。例如,在低温冷却的碳酸锂中可获得百分之几范围内的转化效率。
2018-06-26 physics.optics
Efficient broadband frequency conversion via shortcut to adiabaticity
University of the Basque Country UPV/EHU(巴斯克国立大学);Shanghai University(上海大学)
本文提出通过捷径到绝热性技术优化频率混合过程,实现高效宽带频率转换并提高系统鲁棒性。
2022-10-13 physics.optics quant-ph
Composite solitary vortices of three-wave mixing in quasi-phase-matched photonic crystals
本研究在三维棋盘格式准相位匹配光子晶体中实现三波混频复合涡旋孤子的稳定传播,发现四种模式组合的四类孤子中仅涡旋加倍型可长距离稳定,深化了三维QPM-PhC涡旋光束操控的认知。
2024-08-17 physics.optics
Broadband polarization transformation via enhanced asymmetric transmission through arrays of twisted complementary split-ring resonators
本研究提出一种具有扭曲互补开口环共振器(CSRRs)堆叠的双手征超材料平板,以实现高效的宽带极化转换。通过使线偏振电磁波穿过厚度约为工作波长十分之一的这种板,可以使线偏振电磁波的偏振沿特定方向旋转。微波实验验证了理论预测的转换效率高达96%,覆盖带宽的24%的中心波长。具有圆对称性的CSRs提供了增加的层间耦合强度,这产生了高效率的宽带响应和原始极化的强隔离。
2011-09-17 physics.optics
Broadband Vector Vortex Coronagraph Testing at NASA's High Contrast Imaging Testbed Facility
本文在NASA高对比度成像试验台测试宽带矢量涡旋日冕仪,实现了10%和20%带宽下1.6×10^{-9}和5.9×10^{-9}的原始对比度,较此前提升10倍,并分析了限制误差项及未来改进方向。
2022-08-02 astro-ph.IM physics.optics
Near-infrared to visible upconversion imaging using a broadband pump laser
我们提出了一个从近红外到可见光谱的上转换成像实验。使用专用宽带泵浦激光器来增加图像中转换的解析元素的数量,我们获得了高达56x64的空间元素,具有2.7 nm宽的泵浦光谱,是窄带激光器可访问的元素数量的10倍以上。在视场,分辨率和转换效率方面的结果与模拟吻合得很好。我们的实验计算灵敏度与直接InGaAs相机检测相比,毫不逊色。
2018-02-16 physics.optics
Bragg-Berry mirrors: reflective broadband q-plates
我们报告的实验实现的平面镜,使宽带产生的光学涡旋反射。这种效应是基于与手征单轴介质的圆布拉格反射现象相关的几何Berry相位。我们展示了利用空间图案化的手性液晶薄膜从衍射和非衍射近轴光束中产生的反射光学涡旋。证明了在整个可见光区自旋-轨道产生光学相位奇异性的光谱宽带特性。我们的研究结果不依赖于任何双折射延迟的要求,因此促进了新一代的强大的光学元件的自旋轨道光子技术的发展。
2016-08-30 physics.optics
Observing the nonclassical nature of ultra-broadband bi-photons at ultrafast speed
我们以创纪录的高速观察超宽带双光子的非经典性质,与Hong-Ou-Mandel干涉或和频产生的标准技术相比,将测量时间减少了四个数量级。我们测量的宽带双光子的量子态,振幅和相位,与成对的“马赫-曾德尔”量子干涉仪,其中在一个非线性晶体中产生的双光子增强(建设性干涉)或减少(相消干涉)在另一个晶体,这取决于双光子的相位。我们通过观察条纹可见度对内部损耗的依赖性来验证干涉的量子性质。由于相消干涉等同于试图在第二晶体中(通过上转换)消除在第一晶体中(通过下转换)产生的双光子,所以条纹可见度是宽带光的量子双光子纯度的量度。测量加速是由于在单个双光子的上转换效率中来自强泵浦($\!\sim\!10^{7-9}$)的大的类零差增益,这使得能够使用完整的超高光子通量的简单光电检测而不是单光子/符合计数。
2014-12-07 physics.optics quant-ph