Hybridization-induced resonances with high quality factor in a plasmonic concentric ring-disk nanocavity
等离子体谐振器由于能够将光限制在亚波长范围内而受到越来越多的关注。然而，由于金属的固有损耗，它们总是遭受低品质（Q）因子。在这里，我们提出了一种基于等离子体激元金属-绝缘体-金属（MIM）波导结构的具有超高Q因子的等离子体激元谐振器。该谐振器由同心环形腔包围的圆盘腔组成，体积极小。由于盘腔和环形腔中等离子体激元模之间的等离子体激元杂化，诱导成键杂化模具有超窄的半高全波宽度（FWHM）和超高的Q因子。半高宽可以接近1 nm，Q因子可以大于400。此外，这种器件可以用作具有超高品质因数（FOM）的折射率传感器。该工作为等离子体高Q值谐振器的设计提供了一种新的方法，并具有潜在的片上应用，如滤波器，传感器和纳米激光器。
2019-04-20 physics.app-ph physics.optics
Chlorophyll Absorption Analysis Enabled by Silicon-Rich Nitride-Based Concentric Ring Metalens
本文提出一种工作在685 nm的富硅氮化物同心环超透镜，实测数值孔径0.5、聚焦效率36%，首次实现基于超透镜的叶绿素吸收分析与植物健康评估。
2025-04-20 physics.chem-ph 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
Cavities with Non-Spherical Mirrors for Enhanced Quantum Emitter-Cavity Photon Interaction
我们提出了一种方法来显著提高光腔中的光子与单个量子发射体（如原子、量子点或囚禁离子）之间的强耦合率。我们表明，专门设计的，非球面镜可以导致腔本征模，表现出较大的场增强在腔的中心，同时诱导显着较少的光束发散，因此更小的往返损耗和更高的协同性，比可以通过操作的球面镜腔在近同心制度。我们使用模式匹配理论验证我们的设计，并讨论其相对于不同种类的制造偏差的鲁棒性。
2021-10-12 physics.optics
Relaxation oscillations, stability, and cavity feedback in a superradiant Raman laser
利用激光冷却的$^{87}$ Rb喇曼激光器，实验研究了深工作于坏腔区的光学激光器的弛豫振荡和振幅稳定性。通过将激光场的测量与原子布居的非破坏测量相结合，我们推断出由集体原子布洛赫矢量表示的增益介质的响应。用一个简单的模型定性地解释了结果。测量和理论扩展到包括中间再泵浦状态的振荡器的闭环稳定性和稳定或增强弛豫振荡腔反馈的作用的效果。实验研究了深工作于坏腔区的光学激光器的稳定性，这将指导未来超窄线宽超辐射激光器的发展。
2013-01-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
An all-optical buffer based on temporal cavity solitons operating at 10 Gb/s
我们展示了一个全光缓冲器的操作基于存储在一个非线性无源光纤环形腔的时间腔孤子。通过调制驱动腔的外部激光的相位来抑制相邻孤子之间不必要的声学相互作用。提出了一种新的锁定方案，该方案允许缓冲器在环路中使用任意数量的腔孤子。实验上，我们能够证明的4536位的数据，写入全光到光纤环在10 Gb/s，1分钟的存储。
2016-07-25 physics.optics
Injection locking of quantum dot microlasers operating in the few photon regime
在腔量子电动力学（cQED）机制下，对量子点（QD）微激光器的注入锁定进行了实验和理论研究。我们观察到频率锁定和相位锁定，腔增强自发发射，使同时稳定振荡的主频率和孤立频率的从微激光器。二阶自相关函数的测量证明了这种同时存在的主辐射和从辐射，其中前者与$g^{(2)}(0)=1$具有相干特性，而后者与$g^{(2)}(0)=2$具有热特性。半经典速率方程通过腔增强的自发发射和激光模式中的低光子数解释了这种奇特的行为。
2016-11-02 physics.optics quant-ph
Design and assembly of a cavity microscope with high numerical aperture for quantum simulations
本文设计并组装了一台用于超冷原子量子模拟的腔显微镜，通过集成高精细度光学腔与高数值孔径透镜，实现了强耦合区下的多方向光学通道，兼容多种量子模拟应用。
2025-10-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.ins-det
An ultrastable silicon cavity in a continuously operating closed-cycle cryostat at 4 K
我们报告的激光器锁定到硅腔连续工作在4 K与$1 \times 10^{-16}$不稳定性和17兆赫在1542 nm的中值线宽。与以前的亚10 K系统相比，这是短期不稳定性的十倍改进，以及线宽的$10^4$改进。在低温下操作降低了热噪声基底，并且因此有利于达到$10^{-18}$的不稳定性，这是光学时钟团体长期寻求的目标。该系统的性能证明了开发下一代超稳定激光器的技术准备就绪，这些激光器具有超窄线宽和长期稳定性，无需用户干预。
2017-11-05 physics.ins-det physics.optics
Ultracompact optical circulator based on a uniformly magnetic magnetophotonic annular Bragg cavity
我们提出了一类新的紧凑型集成光环行器，提供了一个大的隔离水平，同时保持一个简单的技术可行性。它们的布局基于由同心磁光环组成的非互易径向布拉格腔。环行器端口是标准的脊形波导，通过切割其外环而对接耦合到腔。该设备专门设计用于在均匀的外部磁场中运行。使用完整的腔/波导端口系统的耦合模描述，我们探讨了丰富的行为腔循环器中存在的不同程度的直接端口到端口耦合。我们展示了一个强大的数字小型化的二维腔环行器，总占地面积小于$(10λ)^2$，实现了20 dB的隔离水平，在电信频率超过130 GHz的带宽。该装置被发现是非常宽容的制造缺陷。最后，我们展望了三维版本的非互易腔。
2011-05-16 physics.optics
Active mode locking of quantum cascade lasers operating in external ring cavity
由锁模激光器产生的稳定的超短光脉冲和频率梳具有许多重要的应用，包括高分辨率光谱学、快速化学检测和识别、超快过程研究和激光计量学。虽然在可见光和近红外范围内发射的紧凑型锁模激光器已经彻底改变了光子技术，但在大多数气体具有强吸收线的中红外范围内操作的系统体积庞大且昂贵，并且依赖于非线性下变频。量子级联激光器是中红外范围内最强大和通用的紧凑型光源，尽管付出了巨大的努力，但实现其锁模操作仍然是一个挑战。在这里，我们报告的第一个演示外腔量子级联激光器主动锁模。该激光器在室温下工作在锁模状态，并且在标准商用激光器芯片的注入电流的全动态范围内工作。
2015-10-29 physics.optics
One-sided composite cavity on an optical nanofiber for cavity QED
我们用复合方法证明了光学谐振腔（ONF）上的单侧腔。通过在ONF上安装一个非对称缺陷模光栅来产生单侧复合腔。我们设计了一个ONF上的单侧复合腔，以提高进入ONF一侧的沟道效率，同时使用数值模拟从欠耦合到临界耦合和过耦合制度。在实验上，我们展示了单侧复合腔的耦合特性，与模拟结果有很好的对应关系。
2022-02-03 physics.optics quant-ph
Operating a contextual Stern-Gerlach apparatus
Department of Physics, AlbaNova University Center（阿尔巴诺瓦大学中心物理系）
本文提出一种上下文化的腔体/回路量子电动力学类比实验，通过原子跃迁伪自旋模拟自旋，共振场模拟磁场，利用连续检测影响稳定性，并通过自洽自发极化和相干态叠加证明上下文性。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A thermoelastic limit on the focal intensity in Fabry-Pérot cavities
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Stanford University（斯坦福大学）
研究法布里-珀罗腔中光致热弹性变形对模式聚焦强度的限制，通过实验验证模型预测的极限值为2.9 TW/cm²。
2026-04-09 physics.optics
Transverse Modulation of Continuous Electron Beams by a Structured Optical Cavity
Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查理大学数学物理学院）
提出基于近共心法布里-珀罗谐振腔内驻波与电子束的质动力相互作用的相位板，补偿电子透镜的三阶球差，实现亚埃级聚焦。
2026-06-16 physics.optics
Loss in long-storage-time optical cavities
长储存时间法布里-珀罗腔是许多精密测量实验的核心部件。在这样的腔中的光损耗是决定其性能的关键参数;然而，很难从各个腔镜的独立特性中先验地确定。在这里，我们总结了三种技术，直接测量这种损失在原位，并将其应用到一个高精细度，近同心，2米的系统。通过小的修改腔的长度，我们探讨了光损耗作为一个函数的光束光斑尺寸在1-3毫米的范围。在这个制度中，我们发现，光学损耗是相对恒定的，在每面镜子约10 ppm，并显示出更大的依赖于腔光学上的光束光斑的位置比它们的大小。这些结果对于将压缩光应用于先进的引力波干涉仪具有直接的影响。
2013-10-31 gr-qc physics.optics
Multimode optomechanical dynamics in a cavity with avoided crossings
腔光学力学为控制光场和机械运动提供了强有力的方法。许多建议已经预测，这种控制可以在多个腔模式通过单个机械振荡器的运动彼此耦合的设备中得到相当大的扩展。在这里，我们研究这样一个多模光机械设备的动力学特性，其中腔模式之间的耦合的结果从机械诱导避免交叉腔的频谱。在避免的交叉点附近，我们发现光学弹簧显示出由腔模之间的相互作用产生的独特特征。精确地在一个避免的交叉，我们表明，特定形式的光学弹簧提供了一个经典的模拟的量子非爆破测量的腔内光子数。机械振荡器的布朗运动，在这些测量中的噪声的一个重要来源，是最小化操作的设备在低温温度（500 mK）。
2014-09-10 physics.optics quant-ph
Microwave-to-optics conversion using magnetostatic modes and a tunable optical cavity
本文利用可调谐光学腔与不同静磁模式构建磁振子微波-光接口，优化参数后实现1.28×10⁻⁷的内部转换效率，并系统分析了各参数对转换效率的影响。
2024-03-05 physics.optics quant-ph
A self-tuning optical resonator
我们展示了一个非线性光学谐振腔，调谐到与输入光束共振。在掺铷双极化磷酸钛氧钾中实现的单片法布里-珀罗腔中，强度依赖的折射率通过多个自由光谱范围（FSR）产生线牵引。在这种情况下，面对驱动激光器频率的FSR尺度偏移，谐振腔被动地保持光学谐振：当一个谐振工作点变得不稳定时，谐振器迅速过渡到另一个谐振工作点。我们证明了稳定的二次谐波产生，没有主动反馈到激光器或腔。自调谐效应似乎是由一个非常强大的，以前未报道的光学非线性支持。
2018-01-06 physics.optics
A medium-finesse optical cavity for the stabilization of Rydberg lasers
我们描述了一个中等精细度的法布里-珀罗腔的设计，结构和特性的同时稳定的两个激光器工作在960和780 nm波长，分别。该激光器应用于超冷铷里德伯原子的实验中，对于该实验，期望组合激光线宽类似于自然里德伯线宽（约10 kHz）。该腔的精细度约为1500，用于将激光器的线宽减小到低于该水平。通过使用由具有主动温度稳定性的超低膨胀（ULE）玻璃制成的垫片，残余频率漂移被限制在1 MHz/天。该设计优化了易于施工、坚固耐用和经济实惠的特点。
2017-05-12 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Bullseye dielectric cavities for photon collection from a surface-mounted quantum-light-emitter
本文设计了表面安装量子光发射器用的靶心介质腔，通过周期性布拉格结构和非周期性切趾环分别实现了80%以上的光子收集效率及22.5的珀塞尔因子，并优于传统布拉格腔。
2022-09-07 physics.optics
Large static tuning of narrow-beam terahertz plasmonic lasers operating at 78 K
本文提出了一种新的单模金属包层等离子体激光器调谐机制，即激光器周围介质的折射率和腔内增益介质的折射率对谐振腔模式的影响是一致的。实现了单模窄光束太赫兹等离子体量子级联激光器（QCL）~ 57 GHz的可逆、连续和无跳模调谐，并在78 K的实际温度下得到了验证。调谐是基于在已经焊接和引线键合到铜底座上的QCL芯片上的电介质（二氧化硅）的后处理沉积/蚀刻。这是一个相当大的调谐范围相比，以前报道的结果与定向远场辐射图案的太赫兹QCL。用于调谐的关键使能机制是最近开发的用于等离子体激元激光器的天线反馈方案，其导致产生在激光器的腔体外部以大空间范围传播的混合表面-等离子体激元-极化激元。详细研究了介质沉积对QCL特性的影响，包括最高工作温度、峰值输出功率和远场辐射方向图。在整个调谐范围内，都能保持低发散度（<7度）的单瓣光束。由于激光器的光谱和辐射特性对其周围介质的敏感依赖性，天线反馈方案非常适合于等离子体激元激光器的调制及其传感应用。
2016-12-20 physics.optics
Reducing the linewidth of a diode laser below 30 Hz by stabilization to a reference cavity with finesse above 10^5
工作在Littrow结构中的扩展腔二极管激光器在657 nm附近发射，通过将其注入参考腔的电流稳定，其精细度大于10^5，相应的谐振线宽为14 kHz。激光线宽从几MHz减小到低于30 Hz的值。紧凑和强大的设置似乎是理想的便携式光学频率标准使用钙互组合线。
2001-09-22 physics.optics
Chip-scale cavity optomechanics in lithium niobate
我们开发了一个芯片级的腔光机系统，在单晶钛酸锂，表现出高的光学品质因数和大的频率质量的产品高达$3.6\times 10^{12}$ Hz在室温和大气。优异的光学和机械性能以及强的光机耦合使我们能够在空气中有效地激发工作在375.8 MHz的相干再生光机振荡，阈值功率为174 ${\rm μW}$。所展示的锂酸盐光机械器件具有实现电光机械混合系统的巨大潜力，可用于传感，计量和量子物理学的广泛应用。
2016-06-10 physics.optics
Injection-locked diode laser current modulation for Pound-Drever-Hall frequency stabilization using transfer cavities
相位调制RF电流源被施加到工作在$780\unit{nm}$的注入锁定二极管激光器。这产生了激光器的可调谐相位调制边带，适用于使用Pound-Drever-Hall技术稳定光学传输腔的长度。尽管存在显著的二极管激光幅度调制，但是Pound-Drever-Hall信号关于锁定点是反对称的。利用该稳频光传输腔对776 nm外腔半导体激光器进行了稳频实验。通过在蒸气室中观察$^{87}$ Rb $5P_{3/2}-5D_{5/2}$跃迁的超精细成分，建立了这种转移腔锁定激光器的稳定性和可调谐性。
2011-12-24 physics.atom-ph physics.optics
Integrating high-precision and fringe-scale displacement sensing using heterodyne cavity-tracking
提出一种基于外差稳定腔的干涉仪方案作为紧凑高灵敏度位移传感器，实现亚飞米级噪声底、约一个激光波长工作范围及六个数量级动态范围，最大运动达0.15μm。
2025-01-28 physics.ins-det physics.optics
Magnon squeezing near a quantum critical point in a cavity-magnon-qubit system
Zhejiang Key Laboratory of Micro-Nano Quantum Chips and Quantum Control, and School of Physics, Zhejiang University（浙江大学微纳量子芯片与量子控制浙江省重点实验室及物理学院）；Department of Physics, Wenzhou University（温州大学物理系）；International Quantum Academy, Shenzhen（深圳国际量子研究院）
研究在腔-磁子-量子比特系统中通过工程有效Rabi型磁子-量子比特相互作用生成磁子非经典态，通过临界点附近的超辐射相变实现动态磁子压缩，并分析耗散、退相位和热噪声对压缩的影响。
2026-02-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Waveguide coupled cavity-enhanced light emission from individual carbon nanotubes
我们展示了一个单独的单壁碳纳米管光发射器集成到一个微腔和波导在电信波长制度。来自碳纳米管的光发射在腔谐振处增强，并且从波导面有效地提取。我们已经用干法将碳纳米管转移到纳米梁腔中，确保使用单个碳纳米管。来自手性识别的单个碳纳米管的引导光发射具有小于1.3 nm的窄线宽和$\sim$ 17 dB的非共振抑制。波导耦合器件配置与完全集成的片上设计兼容，并且对于基于碳纳米管的光子学是有希望的。
2021-01-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Inverse Design of Compact Multimode Cavity Couplers
在硅光子学中，片上源和腔之间的有效耦合起着关键作用。然而，尽管这种基本功能的重要性，但很少有系统的设计工具来同时控制紧凑型谐振器和单个波导中的多个模式之间的耦合。在这里，我们提出了一个大规模的伴随优化方法来生产波长级波导腔耦合器工作在可调谐和宽频带。我们用数值方法证明了发现的耦合器，可以实现临界，或接近临界，多环腔和一个单一的波导之间的耦合，在多达六个广泛分离的波长跨越$560$ -$1500$ ~nm范围内感兴趣的片上非线性光学器件。
2018-09-03 cond-mat.mes-hall 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
Lasing by driven atoms-cavity system in collective strong coupling regime
激光冷却和囚禁的原子与共振光的相互作用受到原子激发态线宽的限制。另一种精密光学振荡器是光学法布里-珀罗腔。冷原子与光学振荡器的结合正在成为一个具有巨大潜力的精确测量和创建多功能量子光学系统的领域。在这里，我们表明，当被驱动的原子是在集体强耦合制度与腔，表现出真空拉比分裂（VRS），激光观察到的发射光，从原子跃迁的红色失谐。这是实验证明的激光阈值，偏振纯度，模式纯度，和线窄化的观察。该激光器是由原子发射到腔模中自发产生的，其刺激腔发射，并且能够在没有种子激光器的情况下连续操作。的增益机制是理解的理论建模，并说明了为什么所观察到的激光是通用的耦合系统。这为将这种现象用于各种新的测量开辟了一系列可能性。
2017-05-29 physics.optics
Ultra-wide-band slow light in photonic crystal coupled-cavity waveguides
结构材料中的慢光传输是实现基于增强光学非线性的片上集成光子器件的一种非常有前途的方法。最成功的研究途径之一是设计导光光子晶体（PC）结构的能带色散。这种器件的主要目标是在尽可能大的带宽上实现慢光操作，具有大的群折射率、最小的折射率色散和恒定的透射光谱。在这里，我们报告的实验证明，迄今为止的高GBP硅基耦合腔波导（CCWs）在电信波长工作。我们的研究结果依赖于新的CCW设计，使用遗传算法优化，和精致的纳米纤维工艺。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Actuation of Micro-Optomechanical Systems Via Cavity-Enhanced Optical Dipole Forces
我们展示了一种新型的光机系统，采用可移动的，微米级波导倏逝耦合到高Q光学微谐振器。观察到毫瓦（mW）级的光输入功率的波导的100-scale位移。波导上的力的空间变化的测量表明，它是由腔增强的光偶极子力由于存储的光场的谐振器。利用该力实现了一个亚mW控制功率的全光可调谐滤波器。该系统的理论模型表明，最大可实现的力是独立的光学谐振器的固有Q值，并与腔模体积成反比，这表明这种力可能会变得更加有效，因为设备接近纳米级。
2007-04-30 physics.gen-ph physics.optics
Electro-optic modulator based on Vanadium dioxide epsilon-near-zero vertical nanowire triple-cavity in Silicon Waveguide
我们提出了一种电光调制器，利用一个阵列的二氧化钒纳米棒工作在近场制度作为有源开关材料集成在硅波导。该调制器利用二氧化钒的绝缘体到金属的转变，以实现19.7 dB/微米的稳健调制深度，具有宽工作波长。使用模拟，我们演示了如何有效的超材料的介电常数可以通过改变纳米棒的几何形状调整到一个接近零的值。本文还提出了一种新颖的六边形阵列设计，实现了低插入损耗，同时保持了较强的调制深度。研究结果为设计具有高工作频率和低插入损耗的超紧凑型调制器提供了参考。
2022-03-02 physics.app-ph physics.optics
Sensing enhancement of a Fabry-Perot THz cavity using switchable VO2 mirrors
我们的实验研究的敏感特性的开放腔工作在太赫兹制度和实现采用两个薄的二氧化钒（VO 2）薄膜的硅平行板上生长和分离的可变长度作为镜子。VO 2的相变用于控制系统在两种不同响应之间的行为：对入射辐射的高透射模式（绝缘状态下的VO 2）和对腔折射率的微小变化的高灵敏度（导电状态下的VO 2）。在第一种状态下，低损耗状态使得能够调节腔长度，并且由于Si板和腔体积中的法布里-珀罗（FP）效应而容易地优化谐振。相反，通过阻尼板中的FP振荡，类金属态的激活促进了梳状光谱的出现，该光谱可用作精确传感应用的通用工具。使用分析模型和全波模拟，我们估计的设备响应的腔体体积的折射率的变化，表明所提出的结构可以实现的灵敏度值之间的最高报告的太赫兹传感器。
2022-02-02 physics.app-ph physics.optics
Lateral Cavity-Enhanced Guided Mode Resonance Structures for Mid-wave Infrared Photodetector Pixels
本文提出了一种基于导模共振和混合腔-导模共振的超紧凑中波红外光电探测器像素设计，通过在250 nm厚吸收区及横向限制光场，在深亚波长厚度下实现了约50%的外部量子效率，兼具低暗电流和室温运行优势。
2025-04-02 physics.app-ph physics.optics
Vertical cavity surface emitting laser action of an all monolithic ZnO-based microcavity
报道了一种全单片ZnO基垂直腔面发射激光器（VCSEL）在光泵浦下的室温激光行为。VCSEL结构由8个ZnO/Zn（0.92）Mg（0.08）O量子阱嵌入外延生长的Zn（0.92）Mg（0.08）O/Zn（0.65）Mg（0.35）O分布布拉格反射器（DBR）中的2λ微腔组成。作为一个先决条件，设计和生长的高反射率的DBR基于ZnO和（Zn，Mg）O的光学器件工作在紫外和蓝绿色光谱范围进行了讨论。
2011-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
