Controlling the emission from semiconductor quantum dots using ultra-small tunable optical microcavities
我们报道了耦合到新型开放式光学微腔中的CdSe/ZnS核壳量子点的自发发射控制。腔体通过聚焦离子束铣削制造，并且提供小于立方微米的模体积。量子点发射光谱、空间模式和寿命都通过腔的存在而基本上被修改，并且可以通过主动地改变腔长度来调谐。在室温下实现了75%的发射率的增加，这归因于“坏发射器”制度中的珀塞尔效应。我们展示了对来自点的发射的高度控制，包括近单模操作和检测来自单个纳米晶体的强发射的能力。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Stokes Soliton in Optical Microcavities
孤子是一种通过自感势阱抵抗色散的波包。它们在许多领域中被研究，但由于它们在光纤波导中的形成和控制相对容易，因此在光学中特别众所周知。除了它们许多有趣的性质之外，孤子对于锁模激光器中光学连续谱的产生是重要的，并且被认为是远距离传输数据的自然方式。近年来，在微腔中实现了孤子，从而为微加工技术的应用带来了新的动力。本文报道了一种以前在光学系统中没有观测到的孤子--斯托克斯孤子。斯托克斯孤子的形成和再生是通过优化其在空间和时间上的拉曼相互作用来实现的。斯托克斯和初始孤子属于不同的横模族，并受益于一种形式的孤子捕获，这是新的微腔和孤子激光器一般。新的光孤子的发现可以影响光子学其他领域的工作，包括非线性光学和光谱学。
2016-06-16 physics.optics
Quantum nonlinear optics with polar J-aggregates in microcavities
我们发现，具有永久电偶极矩的有机染料分子嵌入微腔中的系综可以在单光子水平上导致强的光学非线性。由于它们的永久偶极子，发色团之间的强长程静电相互作用引入了微腔中光-物质耦合的所需非线性。我们得到了在激子-光子与腔场强耦合的影响下，弱探测场的吸收谱。使用现实的参数，我们表明，一个单一的腔光子可以显着修改介质的吸收和色散响应的探测光子在不同的频率。最后，我们表明，该系统是在一个广泛的透明窗口染料二聚体的腔诱导透明的制度。我们说明了我们的研究结果使用伪异氰氯化物（PIC）J-聚集体在目前可用的光学微腔。
2014-09-05 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
High-Q Lithium Niobate Microcavities and Their Applications
铌酸锂（LN）是一种优良的非线性光学和电光材料，在经典非线性光学、光纤通信和量子光子学中有着广泛的应用。在这里，我们回顾了最近的发展，薄膜LN技术，使LN光子器件和微腔的小型化与小品质因数。我们讨论了LN器件的设计原理，利用最大的非线性系数，各种设备的制造方法和由此产生的设备性能，以及LN微腔的当前和潜在的应用。
2020-11-16 physics.app-ph physics.optics
Metasurface-Stabilized Optical Microcavities
我们证明了稳定的光学微腔抵消相位演变的腔模式使用非晶硅超颖表面作为两个腔端镜之一。精心的设计使我们能够将电信波长处的超颖表面散射损耗限制在2%以下，并且使用分布式布拉格反射器作为超颖表面衬底确保了高反射率。我们的第一个演示实验实现了电信波长微腔的品质因数高达4600，光谱谐振线宽低于0.4 nm，模式体积下降到低于2.7 $λ^3$。然后，我们表明，该方法引入了前所未有的自由，以稳定模式与任意的横向强度分布和设计腔增强全息模式。我们的方法将介电超颖表面的纳米级光控制能力引入腔电动力学，并且使用广泛的半导体制造工艺直接在工业上可扩展。
2022-08-13 physics.optics
Design of resonant microcavities: application to optical gyroscopes
我们从理论和数值上研究了旋转对旋转参考系中微腔谐振频率的影响。当腔体旋转大于一定值时，腔体的旋转会引起谐振频率的偏移，且与腔体的旋转速率成正比。在该值以下，存在旋转速率的区域，其中不存在与旋转速率成比例的频率偏移。我们发现，设计腔对称性为$C_{nv}$（$n\ge 3$）可以消除这个区域。
2007-11-22 physics.gen-ph physics.optics
Exceptional points in anisotropic planar microcavities
平面微腔允许控制和操纵自旋极化，表现在由于固有极化模式分裂而引起的光学自旋霍尔效应等现象中。在这里，我们研究了一个透明的旋转对称性破缺的微腔，实现了在腔平面的单轴腔材料的光轴对齐。我们表明，在平面内的光学各向异性引起的例外点的色散关系，这发生成对的，圆偏振，是偏振涡旋的核心。这些例外点是系统的非厄米特特性的结果，并且与吸收双轴系统中的奇异光轴密切相关。
2016-09-24 physics.optics
Giant optical nonlinearities from Rydberg-excitons in semiconductor microcavities
半导体量子阱激子和腔光子的混合激发--激子-极化激元的实现具有重要的技术和科学意义。特别是，激子之间的短程碰撞相互作用，使探索到一个丰富的非平衡和流体动力学效应，出现在弱非线性极化激元凝聚。然而，增强光学非线性的能力将使量子光子学应用成为可能，并在可扩展和可工程化的固态环境中开辟光子多体物理学的新领域。在这里，我们概述了一条路线，利用激子之间的巨大相互作用在里德伯态腔耦合半导体的能力。我们证明，在这样的系统中的光学非线性可以大大提高了几个数量级，并诱导单光子水平的非线性过程。
2017-11-05 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Purcell factor enhanced scattering efficiency in optical microcavities
研究了硅纳米晶嵌入超高Q值环形微腔中的光学微腔散射过程。使用一种新的测量技术的基础上可观察到的模式分裂，我们表明，光散射是高度优先的：超过99.8%的散射光子通量被散射到原来的双简并腔模式。大的俘获效率归因于进入腔模的散射率增加，这是由于态的光密度超过自由空间值的增强，并且与自发发射中的Purcell效应具有相同的起源。实验确定的Purcell因子为883。
2005-05-18 physics.optics
Bistability in Microcavities with Incoherent Optical or Electrical Excitation
我们考虑一个量子阱嵌入在一个零维微腔与亚波长光栅镜，其中的x-线偏振激子模式是强耦合到腔光子，而y-偏振激子保持在弱耦合制度。在非相干光或电泵浦下，我们证明了与参量散射过程相关的极化激元双稳性。这种双稳态对于构造具有光或电非相干泵浦的极化激元器件是有用的。
2013-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnon-photon coupling in the YIG-based disk and ring microcavities
本文针对光磁微腔中光与磁振子模式重叠小的问题，提出采用YIG盘形和环形结构，将模式耦合提升至约4.5 kHz，并证明小盘在约100 μW光功率下理论转换效率可达1。
2025-09-23 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Ultra-compact and wide-spectrum-range thermo-optic switch based on silicon coupled photonic crystal microcavities
我们设计、制作并实验验证了一种紧凑型热光门开关，它包括一个位于绝缘体上硅衬底上的3.78 μ m长的耦合L0型光子晶体微腔。在每个L0光子晶体微腔的中心插入一个纳米孔。相同的微腔之间的耦合引起耦合的光子分子的成键和反键状态。数值模拟和实验验证了耦合光子晶体微腔的透射谱具有6 nm宽的平底谐振，比微腔具有更宽的工作光谱范围。集成的微型加热器与硅芯直接接触，以有效地驱动器件。该开关的消光比为20 dB，开关功率为18.2 mW，热光调谐效率为0.63 nm/mW，上升时间为14.8 μ s，下降时间为18.5 μ s。在传输频带上测得的片上损耗低至1 dB。
2016-01-19 physics.optics
What is- and what is not- Electromagnetically-Induced-Transparency in Whispering-Gallery-Microcavities
电磁诱导透明（EIT）和奥特勒-汤斯分裂（ATS）是光场与多能级原子之间相干相互作用的两个突出例子。它们已经在涉及原子、分子、元结构和等离子体的各种物理系统中被观察到。近年来，通过一个或多个光学微腔的相互作用谐振模式实现EIT和ATS的全光学模拟的兴趣越来越大。尽管EIT和ATS的物理基础存在差异，但它们都是通过吸收或透射光谱中的透明窗口来量化的，这通常会导致对其起源的混淆。在EIT中，透明窗口是不同跃迁路径之间Fano干涉的结果，而在ATS中，透明窗口是强场驱动相互作用导致能级分裂的结果。能够客观地判断在光谱中观察到的透明窗口是由于EIT还是ATS，对于澄清所涉及的物理和实际应用至关重要。在这里，我们报告了一个系统的研究，导致EIT，法诺，和ATS的途径，在两个耦合的回音壁模式（WGM）微环形谐振器的系统。此外，我们首次报告的应用赤池信息准则辨别EIT和ATS的全光学类似物，并澄清它们之间的过渡。
2014-04-23 physics.optics quant-ph
Consequences of a wave-correction extended ray dynamics for integrable and chaotic optical microcavities
射线光学是描述介质光学微腔及其远场发射的一种有效而通用的工具。而通常众所周知的射线光学在平面界面产生合理的结果，半经典和边界曲率引起的修正将变得更加重要的腔尺寸进一步减小。在本文中，我们总结了各种射线光学光学的光学微谐振器的描述，另外特别注意混沌与非混沌（可积或近可积）谐振器几何形状之间出现的差异，分别。而在混沌的情况下，远场图案是已知的不稳定的流形与泄漏区域的重叠，它的结果从发射的轨迹与最小的非零衰减率在非混沌的情况下。我们提出了一个增强的射线光学描述，扩展波启发（半经典）校正，并讨论其后果的射线动力学。特别是，我们发现明确的迹象，吸引子的存在下产生的非哈密顿性质的相空间中的扩展射线动力学。我们说明了它们对远场发射的影响，并表明它可以大大不同于传统的射线描述结果。
2017-08-21 physics.optics
Ultra-sensitive detection of mode splitting in active optical microcavities
研究了有源微腔中的散射诱导模分裂。在激光阈值以下，通过光学增益的品质因数增强允许在波长扫描透射光谱中分辨分裂模式的谐振凹陷，否则在无源谐振器中将检测不到所述谐振凹陷。在激光区，模式分裂表现为两个激光模式具有极窄的线宽。这些激光模式在检测器中的混合导致其频率对应于分裂量的外差拍频信号。激光机制不仅允许模式分裂测量的灵敏度，而且通过消除对谐振模式周围的波长扫描的需要而提供了容易获得的方案。有源微腔中的模式分裂对于提高亚波长散射体探测的灵敏度和研究强耦合区的光与物质相互作用具有直接的影响。
2010-07-02 physics.gen-ph physics.ins-det physics.optics
Phase Space Engineering in Optical Microcavities II: Controlling the far-field
光学微腔支持具有非常高的品质因数Q的回音壁模式（WGM）。然而，WGM通常显示远场各向同性发射轮廓，并且在不破坏相关联的高Q的情况下修改该远场轮廓仍然是一个挑战。使用2D环形腔，我们提出了一个程序能够实现这两个明显矛盾的目标。经典相空间的性质通过经典相空间与波动相空间的对应关系揭示了波动力学的一些特征。具体而言，环形腔具有良好分离的混合相空间，这一特性被证明在WGM的发射特性中至关重要。虽然在远场中的方向性的发病可以通过腔孔中心的距离的参数变形来实现，这种贡献提出了一种方法来控制通过第二个参数，孔半径的发射轮廓。经典动力学的影响，以控制和预测的场发射将被证明。
2010-05-06 physics.optics
Non-Hamiltonian dynamics in optical microcavities resulting from wave-inspired corrections to geometric optics
我们介绍和调查台球系统与调整后的射线动力学，占修改的常规反射的射线，由于普遍的波效应。我们表明，即使是很小的修改的镜面反射法律有戏剧性的后果上的相空间的经典台球。这些包括非哈密顿动力学区域的创建，对称性的破坏，以及周期轨道的稳定性和形态的变化。专注于光学微腔，我们表明，我们调整后的动力学提供了失踪的射线对应先前观察到的波现象，我们描述了如何在实验中观察其签名。我们的研究结果也适用于声波和超声波，在波长与系统尺寸相当的所有情况下都很重要，考虑到电子和光子器件尺寸的系统减小，这种情况越来越有可能发生。
2008-09-19 cond-mat.mes-hall nlin.CD physics.optics
All-optical nonlinear phase modulation in open semiconductor microcavities
University of Sheffield（谢菲尔德大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N)（法国国家科学研究中心纳米科学与技术中心）；Department of Materials, University of Oxford（牛津大学材料系）
研究利用开放半导体微腔实现超低功率光-光相位调制，在强光-物质耦合下实现交叉相位调制，为量子信息处理和非线性量子光学带来进展，为可扩展量子光学技术开辟新途径。
2026-07-22 cond-mat.other physics.optics
Optical microcavities as quantum-chaotic model systems: Openness makes the difference!
光学微腔是光的开放台球，然而，电磁波可以被限制在介质边界处的全内反射。这些共振器丰富了量子混沌领域的模型系统，是光线和波动动力学对应关系的理想测试场，通常被认为是理所当然的。使用相空间方法，我们表明，这一假设必须对长波长的限制进行校正。将Husimi函数的概念推广到介电界面，我们发现弯曲的界面由于干涉效应（称为Goos-Haenchen位移）需要对菲涅耳定律进行半经典校正。它伴随着所谓的菲涅耳滤波，这反过来又修正了斯涅耳定律。这两个贡献在临界角附近尤其重要。它们具有类似的幅度，并且对应于可以被并入调整后的反射定律中的独立相空间方向上的射线位移。我们表明，从射线波对应的偏差可以直接理解与调整后的反射法，并讨论其后果的相空间动力学在光学台球。
2009-01-08 physics.optics
Micropascal-sensitivity ultrasound sensors based on optical microcavities
回音壁模式微腔由于其光学和机械共振特性，提高了超声检测的灵敏度，已被广泛应用于高灵敏度的超声检测。腔光机系统的超声灵敏度从根本上受到热噪声的限制。在这项工作中，我们从理论和实验上研究了WGM微盘超声传感器的热噪声限制的灵敏度，并通过改变微盘的半径和厚度，以及在盘周围使用沟槽结构来优化灵敏度。使用半径为300 μ m、厚度为2 μ m的微盘，在82.6kHz处获得了1.18 μ Pa Hz^{-1/2}的峰值灵敏度，据我们所知，这是腔式光机械超声传感器的记录灵敏度。这种高灵敏度可以提高空气耦合超声感测技术的检测范围。
2022-11-15 physics.app-ph physics.optics
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
Unconventional optical microcavities hosting multiple exceptional points
近年来，在非厄米量子系统中发现的隐藏奇点（称为例外点），由于其独特的非常规物理效应，引起了物理学界的极大兴趣。有效地为这样的系统的EP出现作为一个迷人的拓扑缺陷，两个相互作用的本征态的系统合并。在这项工作中，我们报告发生EP通过避免交叉之间的耦合共振态在光学微腔与空间变化的增益损耗分布，光学模拟的非厄米系统。通过适当定制的系统开放度和耦合强度，内部耦合谐振可以在同时存在损耗和增益的介质中表现出EP。研究了当系统的控制参数以包围EP的方式发生动态变化时，复能量平面上的能量本征值和相应的本征态的特征行为.在这封信中，我们第一次利用上述方案来分析光学性能的稳定性和刚度的微腔同时托管这样多个EP。
2016-03-07 physics.optics
Third-order Self-action Effects in Photonic Microcavities
研究了光子微腔中的三阶非线性光学效应。在薄的非线性微腔间隔物中观察到显著的光散焦。当激发微腔模时产生与辐射强度成正比的大非线性偏振旋转角时，检测到偏振自作用效应。
2009-02-16 physics.optics
Magneto-optical switching in microcavities based on a TGG defect sandwiched between periodic and disordered one-dimensional photonic structures
利用磁光材料来制造光子晶体为通过施加磁场来实现光学调谐提供了独特的机会。在这项研究中，我们模拟了微腔的透射光谱，其中布拉格反射器由二氧化硅（SiO2）和氧化钇（Y2O3）和缺陷层由TGG（Tb3Ga5O12）制成。我们表明，应用程序的外部磁场的微腔的缺陷模式的调谐结果。在模拟中，我们考虑了材料的折射率和费尔德常数的波长依赖性。一个约22 nm的缺陷模式的磁场为5 T，在低温（8 K）的调谐，证明。此外，我们还讨论了利用无序光子结构作为反射器来调谐微腔的可能性。在存在磁场的情况下，这种微腔在宽范围的波长中显示出共振的移位。本研究提出一种非接触式光学调谐方法。
2017-02-08 physics.optics
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
Integrated, ultrafast all-optical polariton transistors with sub-wavelength grating microcavities
IBM Research Europe – Zurich（IBM欧洲苏黎世研究中心）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；AMO GmbH（AMO有限公司）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Bergische Universität Wuppertal（伍珀塔尔大学）
本文提出一种基于子波长光栅微腔的超快全光极子晶体管，利用硅光子学技术实现室温下皮秒级开关和60倍放大，为超高速全光逻辑电路提供关键组件。
2025-06-17 cond-mat.other physics.optics
Design of photonic microcavities in hexagonal boron nitride
我们提出并设计了六方氮化硼（hBN）光子晶体腔（PCC），用于各种光子和量子应用。二维（2D）hBN薄片含有在室温下超亮且光稳定的量子发射体。为了实现这些发射器与光学谐振器的最佳耦合，因此需要由单片hBN制造腔，以使腔光学模式与发射器之间的重叠最大化。在这里，我们使用hBN的各向异性指数设计2D和1D PCC。研究了衬底和材料吸收的影响，并计算了自发发射率的增强。我们的结果是有希望的未来量子光子实验与hBN。
2017-09-11 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
Phase Space Engineering in Optical Microcavities I: Preserving near-field uniformity while inducing far-field directionality
光学微腔在过去的十年里受到了广泛的关注，从腔QED的基本问题到微激光器和生物传感器等具体应用。后一种应用中的主要问题是难以在远场中获得光的定向发射，同时在腔内保持高能量密度（即高品质因数）。为了提高我们对这些系统的理解，我们研究了环形腔（一个介质盘与一个圆孔），其中的距离腔孔中心，d，被用作一个参数来改变腔谐振的属性。我们目前的结果表明，如何可以影响远场的方向性，同时保持均匀性（因此品质因数）的近场简单地通过增加d的值。有趣的是，均匀的近场和远场到均匀的近场和定向远场之间的过渡是相当突然的。我们可以很好地解释这种行为与一个简单的模型，支持完整的数值计算，我们预测，效果也将被发现在一个大类的本征模的腔。
2010-05-06 physics.optics
Spin-to-Orbital Angular Momentum Conversion in Semiconductor Microcavities
我们实验证明了一种利用平面半导体微腔产生携带轨道角动量的光束的技术。尽管是各向同性系统，但以半导体微腔为特征的横电-横磁（TE-TM）偏振分裂允许将入射激光束的圆偏振转换为透射光场的轨道角动量。这一过程意味着腔内光场形成了一对光学半涡旋，即拓扑实体。
2011-03-01 cond-mat.other physics.optics
High-Speed Tunable Microcavities Coupled to Rare-Earth Quantum Emitters
片上光子器件的电光控制是实现高效集成光子学的重要手段。由于其大的电光系数和高的非线性，绝缘体上钛酸锂（LNOI）是用于片上光子学的新兴平台[1]。将量子发射器集成到LNOI中将其在经典光子学中的多用途扩展到量子计算和通信[2，3]。在这里，我们将单一的稀土离子（REI）的量子发射体在电光可调锂磷灰石（LN）薄膜，并展示LN微腔耦合到REI在160 GHz的频率范围内的控制与5 \mus开关速度。腔的动态控制使得能够以短的时间常数调制REIs的Purcell增强。使用Purcell增强，我们发现的证据，检测单个Yb 3+离子在LN腔。在快速可调谐光子器件中耦合量子发射体是一种有效的方法来塑造发射体的波形[4]。它还提供了一个平台，用于在频谱-时间-空间域的集成中编码量子信息，以实现高水平的信道复用，以及生成确定性单光子源的方法[5，6]。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Unconventional next nearest neighbor resonance coupling and states flipping mechanism in degenerate optical microcavities
我们报告了一种特殊配置的非厄米光学微腔，施加空间不平衡的增益-损耗分布，主机独家提出的下一个最近邻共振耦合方案。采用散射矩阵（S-矩阵）的形式主义，这种建议的谐振相互作用和在微腔中的非厄米性之间的相互作用的效果进行了分析，提请特别注意隐藏的奇点，即例外点（EP）的存在，其中至少有两个耦合谐振合并。我们建立绝热状态翻转现象的耦合共振在复频率平面（k-平面），这基本上是一个结果的事实，即相应的EP被包围在系统参数平面。遇到这样的多个EP，状态翻转现象的鲁棒性已被分析，通过连续调谐耦合参数沿一个特殊的隐藏的奇异线，连接所有的EP在腔中。这样一个数值设计的腔，结合排他性的下一个邻居耦合方案，已被设计为第一次研究在EP附近的非常规光学现象。
2017-04-17 physics.optics
Observation of second order meron polarisation textures in optical microcavities
多组分玻色-爱因斯坦凝聚体、量子霍尔系统和手征磁性材料在其序参量的连续对称性中显示出扭曲和结，称为Skyrmions。这些矢量激发最初是作为量子场论中的非线性sigma模型的解被发现的，它们通过拓扑缠绕数来量化，该缠绕数指示它们的相互作用和宿主系统的全局性质。在这里，我们报告的第一个实验观察到一个稳定的个人二阶meron，和antieron，出现在电磁场。这些复杂的纹理是通过将光限制在液晶填充的腔中来实现的，该腔通过其各向异性折射率提供可调节的人工光子规范场，该规范场将腔光子运动耦合到其偏振，从而形成光的这些基本矢量涡旋态。我们的观察朝着将拓扑鲁棒的室温光学矢量纹理带入光子信息处理和存储领域迈出了一步。
2020-10-04 physics.optics
Geodesic photon coupling and non-Hermitian exceptional point of microcavities on topologically curved space
支持回音壁模式的非对称微腔在片上光学信息处理中具有重要意义。我们在拓扑曲面上定义了非对称微腔，其中测地线光轨迹完全重建了腔模特征。空间曲率可以使平板腔中有耗混沌模和岛模的品质因数提高约200倍。当空间曲率使它们共振时，非常不同来源的模式之间发生强耦合和弱耦合，导致腔光子能量和寿命的精细定制。最后，我们证明了通过改变总损耗，可以清楚地观察到一个例外点，在该点处，腔光子能量和寿命都变得简并。我们的工作是在光学混沌动力学、非厄米物理学和测地线光学器件的交叉点上进行的，将为测地线微腔光子学开辟新的领域。
2022-01-25 nlin.CD physics.optics
Quasibound states in the continuum in photonic-crystal-based optomechanical microcavities
本文研究了基于光子晶体的光机械微腔中的连续谱准束缚态，提出用悬浮光子晶体板与分布式布拉格反射镜组合简化系统，使腔损耗仅由材料吸收主导，预计光学品质因子超过10^5。
2023-12-30 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Extreme Sensitivity of Output Directionality to Boundary Perturbation in Wavelength-Scale Microcavities
我们报告了一个令人惊讶的观察，从波长尺度的光学微腔的输出方向性显示极端敏感的腔形状的变形。腔边界在波长的万分之一量级上的变化可以将输出方向翻转180度。我们的微扰理论的基础上的分析表明，一个微小的形状变化可以导致强混合的近简并腔共振与不同的角动量，和他们的干涉决定了远场发射模式。这项工作表明，利用精心设计的波长尺度的微腔的高分辨率检测和传感应用的可能性。
2012-08-03 physics.optics
MaPBI3 and 2D hybrid organic inorganic perovskite based microcavities employing periodic, aperiodic and disordered photonic structures and with the possibility of light-induced tuning
无机-有机钙钛矿半导体由于其显著的光学性质而变得越来越令人感兴趣，例如高光致发光量子产率和在宽波长范围内显示光学增益的可能性。我们在这里模拟了嵌入MaPBI 3和2D混合有机无机钙钛矿半导体的微腔，通过将这种活性层嵌入周期性，非周期性和无序的光子结构之间。我们已经仔细考虑了所采用的所有材料的折射率色散，例如二氧化硅、二氧化钛和钙钛矿层。此外，通过采用光致变色聚合物，即基于二芳基乙烯的聚酯pDTE，我们已经设计了一个微腔与光致调谐的腔模式是可能的。
2021-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Open-access microcavities: high stability without dedicated mechanical low-pass filter in closed-cycle cryostats
提出一种基于扫描探针显微镜设计原理的开放式光学微腔，在4 K闭循环低温恒温器中无需专用低通滤波器即可实现5.7和10.6 pm rms的稳定性，并具备自由空间光接入能力。
2023-08-01 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Demonstration of ultra-high-Q small mode volume toroid microcavities on a chip
光学微腔在空间和时间上限制光，并在广泛的基础和应用研究中找到应用。在许多领域，微腔品质因数不仅取决于光子寿命（或等效品质因数Q），而且还取决于同时实现的小模体积V。在这里，我们展示了超高Q因子小模式体积环形微腔的芯片上，表现出的Q/V因子超过$10^{6}(λ/n)^{-3}$。这些值是迄今为止报道的任何基于芯片的微腔的最高值。相应的Purcell因子超过20万，腔精细度达到$2.8\times10^{6}$，表明环形微腔是研究Purcell效应、腔QED或生物化学传感的有希望的候选者
2004-12-07 physics.optics
Ultimate photo-induced Kerr rotation achieved in semiconductor microcavities
在强耦合条件下，在平面量子阱微腔中，光致克尔旋转大于$π/2$弧度。该结果接近预测的$π$理论最大值。它是通过工程微腔参数，使光学阻抗匹配条件达到激子共振和腔模式之间的最小负失谐。这确保了激子诱导的光学非线性和腔对克尔角的增强的最佳组合。在这个制度的光的偏振态的综合分析表明，激子能量的重整化和激子共振的饱和有助于观察到的光学非线性。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fabrication-tolerant high quality factor photonic crystal microcavities
提出了一种二维光子晶体微腔的设计，该微腔支持波长尺度的体积谐振模式，计算得到的品质因数（Q）对腔体几何形状的偏差不敏感，在Q~ 2 × 10^4的水平上。通过对硅中制造的无源腔进行基于光纤的测量，证实了腔设计的鲁棒性。对于工作在λ = 1500 nm波段的微腔，在腔体几何形状的显著变化和谐振模式归一化频率偏移高达标称值的10%的情况下，测量到1.3- 4.0 × 10^4之间的品质因数。
2003-12-09 physics.optics
Enhancement of the second-harmonic generation based on the cascaded second- and third-order nonlinear processes in a multimode optical microcavity
光学微腔常被用来实现增强的非线性光学相互作用，以获得高效率的二次谐波。随着抽运功率的增加，非线性频率转换的效率可以进一步提高，但同时也会出现其他一些不需要的非线性效应，导致复杂的动力学或不稳定性。在这里，我们研究级联的二阶和三阶非线性过程之间的相互作用，并调查他们对微腔中的二次谐波产生的影响。结果表明，当多模腔在基模处被强泵浦时，出现了非简并光参量振荡（OPO），并且$χ^{(3)}$过程的存在可以显著改变OPO阈值。利用OPO与四波混频的干涉作用，甚至可以突破OPO对二次谐波模效率的限制。微腔中非线性光学过程之间的相干相互作用有助于探索腔非线性光子学中的新物理。
2018-05-22 physics.optics
Optical manipulation of layer-valley coherence via strong exciton-photon coupling in microcavities
对量子自由度（如自旋）的相干控制和操纵构成了新兴量子技术的基础。在这种情况下，强大的谷自由度和相关的谷赝自旋发现在二维过渡金属二硫属化物是一个非常有吸引力的平台。在这些系统中，即使在室温下也观察到谷极化和谷态的相干叠加。谷相干性的控制是实现谷量子比特的重要基础。在过去，大磁场或高功率激光已经被用于演示谷相干态的控制（初始化和旋转）。在这里，我们证明了层谷相干性的控制，通过强耦合的双层WS 2的谷激子微腔光子，通过利用伪磁场中产生的光学腔由于TE-TM分裂。使用光子结构来产生伪磁场，伪磁场可以用于操纵激子-极化激元，这提供了一种有吸引力的方法来控制光学响应，而不需要大的磁体或高强度的光泵浦功率。
2022-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Polarization dependence of nonlinear wave mixing of spinor polaritons in semiconductor microcavities
在半导体微腔中传播的激子-极化激元的赝自旋动力学被认为受到TE-TM分裂的强烈影响。作为一个生动的结果，在瑞利散射制度，TE-TM分裂引起的光学自旋霍尔效应（OSHE）。关于它在非线性光学领域中的作用知之甚少，其中四波混频例如允许在极化激元密度中形成空间图案，使得在远场中可以观察到六边形和两点图案。在这里，我们提出了一个详细的分析自旋相关的四波混频过程，通过结合（线性）物理的TE-TM分裂与自旋相关的非线性过程，即，激子-激子相互作用和费米相空间填充。我们的理论和实验相结合的研究阐明了四波混频过程的复杂物理，管理偏振和取向的离轴模式。
2015-12-04 physics.optics
Coupled surface plasmon and resonant optical tunnelling in symmetric optical microcavities
本文研究对称光学微腔中耦合表面等离激元与共振光学隧穿现象，建立透射模型并给出高透射共振条件，揭示吸收性金属膜在共振下可增强透射的机制。
2025-05-05 physics.app-ph physics.optics
Hydrophobic Silica Microcavities with Sustainable Nonlinear Photonic Performance
针对二氧化硅微腔在空气中Q值易退化的问题，提出一种新型疏水超高Q二氧化硅微腔，能防止Q值随时间退化并实现可持续超低阈值的光学频率梳，推动下一代光子应用。
2023-07-28 physics.app-ph physics.optics
One-dimensional optomagnonic microcavities for selective excitation of perpendicular standing spin waves
本文提出了一种利用超短激光脉冲在光磁微腔中激发不同阶数的垂直自旋驻波的方法。微腔由磁性介质膜和介质非磁性布拉格反射镜组成。磁性层中的光腔模式提供了光功率在层厚度上的集中和强烈不均匀分布，并且因此诱导了也是空间不均匀的逆法拉第效应的有效场。这导致PSSW的激发。波矢最接近表征逆法拉第效应场分布的波矢的PSSW被最有效地激发。因此，这种方法的一个关键优点是PSSW激励的选择性，其允许仅发射所需阶数的PSSW。光磁腔的全光操作为其在量子技术中的应用开辟了新的可能性。
2021-03-24 cond-mat.other physics.optics
Unveiling the coupling of single metallic nanoparticles to whispering-gallery microcavities
回音壁模式谐振器承载多个被捕获的窄带循环光学谐振，其在量子电动力学、光学力学和传感中找到应用。然而，介质微球的球对称性和低场泄漏使得利用远场辐射探测其高质量的光学模式变得困难。即便如此，耦合到谐振器的金属纳米颗粒（MNP）的局部场增强可以将光学远场和有界腔模式连接起来。在这项工作中，我们使用扫描透射电子显微镜中的电子束光谱研究了回音壁模式和MNP表面等离子体之间的相互作用，具有纳米空间分辨率。我们表明，画廊模式诱导的纳米粒子等离子体激元的选择性光谱范围内，此外，它们的偏振可以控制的MNP的诱导偶极矩。我们的研究证明了一个可行的机制，有效地激发高品质因数的回音壁模式，并在光学传感和光操纵的应用潜力。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Half-Skyrmion Spin Textures In Polariton Microcavities
研究了非共振线偏振光激发下空间扩展极化激元凝聚体的极化动力学。的空间和时间分辨的极化激元发射揭示了非平凡的自旋纹理的形成，在线性和圆形斯托克斯参数的四重态偏振模式的形式，和对角斯托克斯参数的八重态。由于TE-TM分裂，极化激元赝自旋矢量通过凝聚体的连续旋转表现出与半整数拓扑数相关联的半skyrmions的有序模式。基于驱动耗散Gross-Pitaevskii方程和激子库的理论模型描述了通过光学自旋霍尔效应的非平凡自旋织构的动力学。
2016-07-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of non-classical light in semiconductor microcavities
半导体微腔被广泛用于研究腔激子-极化激元的集体相互作用导致的凝聚现象。激子-光相互作用在这样的结构中由于高质量腔内部的电磁场的共振增强而被高度增强。人们对与腔模非共振的激子态的兴趣相当低，由于腔的存在，激子与光子的相互作用大大减弱。我们在这里指出，这些状态是负责非经典光产生的半导体微腔。
2014-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Exciton-Polaritons in Hybrid Inorganic-organic Perovskite Fabry-Pérot Microcavity
激子-极化激元在半导体微腔中产生的长程空间相干和玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）等效应在低阈值激光、涡旋和慢光等方面具有潜在的应用价值。进一步探索具有更强激子-光子相互作用强度的新型半导体微腔具有广泛的应用前景。在此，我们证明了室温光子激子强耦合在混合无机-有机CH_3 NH_3 PbBr_3 Fabry-Pérot微腔的第一次。真空Rabi分裂能量高达~390 meV，这归因于光学微腔中大的振子强度和光子约束。随着抽运能量的增加，载流子屏蔽效应使激子-光子耦合强度减弱，导致产生光子激光而不是偏振激光。钙钛矿微腔中光子和激子之间的强耦合将有助于开发高性能的基于极化激元的非相干和相干光源，非线性光学和慢光应用。
2017-08-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Planar Bragg microcavities with monolayer WS$_2$ for strong exciton-photon coupling
School of Physics and Engineering, ITMO University（ITMO大学物理与工程学院）；Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield（谢菲尔德大学物理与天文学系）；Experimentelle Physik 2, Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学实验物理第二系）
基于单层WS₂的平面微腔实现强激子-光子耦合，通过紧凑设计获得高Rabi分裂值，推动二维半导体在集成光子电路中的应用。
2024-09-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Adaptive on-chip control of nano-optical fields with optoplasmonic vortex nanogates
等离子体激元作为量子信息处理的使能技术的主要挑战是在纳米尺度上实现对光的主动时空控制。相位整形脉冲或波束的使用强制了片上集成的特定要求，并施加了严格的设计限制。我们在这里介绍一种替代方法，这是基于利用强的亚波长空间相位调制的近场的共振激发高Q光学微腔集成到等离子体纳米电路。我们的理论分析揭示了在光学微腔的近场中形成的循环功率流（光学涡旋）的区域，其位置和相互耦合可以通过调节微腔参数和激发波长来控制。我们表明，通过纳米等离子体结构的光功率流可以动态地塑造工程相互作用的微腔诱导的光学涡旋与贵金属纳米粒子。提出的通过局部可寻址光子元件重新配置等离子体纳米电路的策略为开发芯片集成的光等离子体开关架构开辟了道路，这对于实现量子信息纳米电路至关重要。
2011-10-31 math-ph math.MP physics.chem-ph
