Lowering the lasing threshold of distributed feedback lasers with loss
研究了具有放大和损耗层的一维分布反馈激光器的激光产生。我们表明，当激射频率从放大介质的过渡频率不同，损耗诱导激射可能会发生由于扩大的谐振器模式与吸收层中的损耗增加。这种加宽导致激射频率向跃迁频率的偏移。结果，腔模与放大介质的相互作用增强，激光阈值降低。
2015-11-27 physics.optics
Electrically Controlled Plasmonic Lasing Resonances with Silver Nanoparticles Embedded in Amplifying Nematic Liquid Crystals
我们研究了银纳米粒子在染料掺杂的液晶中的电控相干随机激光，记录了与外电场相关的发射强度和频率分裂。提出了一个修正的速率方程模型来解释所观察到的相干激光，这是由Ag粒子的等离子体激元-极化激元近场引起的激光染料分子的布居数反转和激光模的光学能量密度的双重增强的表现。激光共振在弱外加场中的显著猝灭是由于NLC主体的不规则指向矢波动引起的动态光散射，其洗掉了不同粒子palsmon-polariton场之间的相干干涉。这提供了一个证据，以支持目前的激光共振是非常敏感的主介质中的介电扰动，因此可能与一些耦合的金属纳米粒子的等离子体振荡。
2014-05-05 physics.optics
Electro-optically tunable single-frequency lasing from neodymium-doped lithium niobate microresonators
可调谐光源是许多应用的关键使能技术，例如测距、光谱学、光学相干断层扫描、数字成像和干涉测量。对于小型化激光设备，回音壁谐振腔激光器是非常适合的平台，提供低阈值和小线宽，然而，许多实现都缺乏可靠的调谐。稀土离子掺杂的锂离子电池为解决这一问题提供了一条途径。在这里，我们提出了一个单频激光器的基础上，掺钕的锂钛酸盐回音壁模式谐振器，通过线性电光效应调谐。使用一个特殊的几何形状，我们抑制高阶横模，从而确保单模操作。在外加电压仅为$68\,$ V的情况下，我们实现了$3.5\,$ GHz的调谐范围。激光频率也可以用三角形控制信号调制。自由运行的系统在30分钟的时间段内分别提供优于$Δν=20\,$ MHz和6%的频率和功率稳定性。该概念适用于与现有的基于锂离子电池的光子平台的完全集成。
2022-05-06 physics.optics
Raman lasing and soliton modelocking in lithium-niobate microresonators
最近在绝缘体上的锂氧化物（LNOI）技术的进步正在彻底改变光电行业，因为由于结构中的高光学限制，可以实现更高性能、更低功耗和更小占地面积的器件。LNOI平台提供了大的\c{hi}（2）和\c{hi}（3）非线性以及色散工程的能力，使全新的非线性光子器件和应用成为下一代集成光子电路。然而，拉曼散射，最重要的非线性现象之一，还没有得到广泛的研究，也不是它在色散工程LNOI纳米器件的影响。在这项工作中，我们通过选择性激发拉曼激活声子模来表征单片锂酸盐（LN）微谐振器中的拉曼辐射光谱。值得注意的是，拉曼振荡的主导模式是在向后的方向上观察到的连续波泵浦阈值功率为20 mW，据报道最高差分量子效率为46%。此外，我们还研究了喇曼散射对克尔光学频率梳产生的影响。我们实现了，第一次，孤子锁模的X切LNOI芯片通过充分抑制拉曼效应，通过腔的几何形状控制。我们对拉曼效应的分析为未来在LNOI平台上开发基于芯片的光子器件提供了指导。
2019-08-31 physics.optics
Narrow linewidth lasing and soliton Kerr-microcombs with ordinary laser diodes
窄线宽激光器和由锁模激光器产生的光学频率梳革新了光学频率计量学。在紧凑型晶体或集成环形光学微谐振器中出现的孤子克尔频率梳为应用开辟了新的视野。然而，这些梳齿，正如自然假设的那样，需要窄线宽的单频泵浦激光器。我们证明了一个规则的多频法布里-珀罗激光二极管自注入锁定到一个光学回音壁模式（WGM）微谐振器可以首先有效地转换为一个单频超窄线宽源，然后相干孤子梳状振荡器与低功耗和进一步集成的可能性。
2018-09-26 physics.optics
Opto-mechanical probes of resonances in amplifying microresonators
我们调查是否允许检测谐振频率的光压力上施加的力和扭矩的不规则形状的介电谐振器，提供信息的补充，通过机械手段的散射截面。扭矩信号中的峰谷比可以比散射截面中的峰谷比大许多倍，并且还取决于谐振波图案的结构。准束缚态的远场发射模式可以通过有限放大率下机械探针的角度依赖性来测试。我们与力和扭矩的散射矩阵和环形介质谐振器的数值结果。
2004-07-20 cond-mat.mes-hall nlin.CD physics.optics
Vibrational Kerr solitons in an optomechanical microresonator
基于克尔非线性效应的微谐振腔孤子微梳是一种重要的小型化相干光源。在这里，第一次，我们证明了克尔孤子的存在，在光机械微谐振器，其中的非线性模型建立了一个单一的机械模式和多个光学模式。有趣的是，发现了一个奇异的振动克尔孤子态，它是由一个自维持的机械振荡调制。此外，孤子通过光学弹簧效应提供额外的机械增益，并在红失谐泵浦下产生声子激光。还观察到各种非线性动力学，包括极限环，更高的周期性，和瞬态混沌。这一工作不仅为探索多体非线性相互作用提供了指导，而且通过发挥频率梳和光力学的优势，提高了测量精度。
2021-09-29 physics.optics
Random lasing in structures with multi-scale transport properties
在随机激光器（RL）中，系统本身具有谐振腔和放大介质，但缺乏宏观腔，反馈由散射提供，这迫使光穿过非常长的随机路径。在这里，我们表明，RL属性可以调整的散射系统的拓扑结构保持不变的散射强度和增益效率。这在基于稀疏簇的系统中是可能的，具有两个相关的结构长度：宏观簇间分离和介观簇内平均自由程。
2013-04-12 physics.optics
Photon localization laser
利用光子局域化理论，研究了随机放大层状介质中的低阈值随机激光。通过在泵浦激光波长处的局部模式的共振激发来促进激光发射，所述局部模式在样品内的深处达到峰值，具有大大增强的强度。发射发生在与局部增益区重叠的长寿命局部模式中。这种机制克服了一个基本的障碍，以减少激光阈值的扩散随机激光器，其中多重散射限制激发区域的样品表面附近。
2004-09-08 physics.optics
Unidirectional emission from circular dielectric microresonators with a point scatterer
圆形微谐振器是嵌入在低折射率材料中的微米尺寸的介质盘。它们具有极高的Q因子（低激光阈值）模式，这使它们成为实现微型激光源的理想候选者。然而，它们具有由系统的旋转对称性引起的各向同性光发射的缺点。为了获得高的方向性的发射，同时保持高的Q-因子，我们考虑一个微盘与点状散射体偏离中心放置在磁盘内。我们计算得到的共振模式，并表明，其中一些具有所需的特性。发射主要在与散射体相反的方向上。我们表明，经典的射线光学是一个有用的指导，以优化该系统的设计参数。我们进一步发现，在共振谱中的例外点的影响如何复杂的共振波数的变化，如果系统参数是不同的。
2009-05-14 physics.optics
High-$β$ lasing in photonic-defect semiconductor-dielectric hybrid microresonators with embedded InGaAs quantum dots
本文提出一种基于掩埋光子缺陷的准平面半导体-介质混合微腔设计，在嵌入InGaAs量子点的腔中实现低至0.28 μm³的模式体积和高β激射，无需复杂横向纳米加工，并展现出优异的温度稳定性。
2023-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
An integrated diamond Raman laser pumped in the near-visible
利用高Q值金刚石微谐振器（Q > 300，000）与高功率直写掺杂玻璃波导的接口，我们在近可见光泵浦的集成平台中演示了拉曼激光器。在120 mW泵浦功率下，拉曼激光阈值低至20 mW，斯托克斯功率超过1 mW。斯托克斯发射在875 nm波长附近的150 nm（60 THz）带宽上调谐，对应于中心频率的17.5%。
2017-12-12 physics.optics
Room-temperature condensation in whispering gallery microresonators assisted by longitudinal optical phonons
我们报告的六角回音壁模式（WGM）在室温下的ZnO微丝，体现了近乎完美的多边形回音壁微谐振器的冷凝。冷凝制度是实现在UV光谱范围内，只有在低于第一纵向光学（LO）声子副本的自由ZnO A-激子跃迁的能量和非零波矢量。我们表明，多模的WGM系统和高人口的自由激子和声子与各种动量的腔激子-光子系统的准粒子与LO声子的相互作用的概率大大提高。我们进一步研究了激光WGM的远场模式图案，并证明了它们的空间相干性。
2015-01-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dual-state control of lasing and absorption via conjugate exceptional points
Singapore University of Technology and Design (SUTD)（新加坡科技设计大学）；Mahindra University（马欣德拉大学）；Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学）
本文通过增益损耗工程在法布里-珀罗微腔中实现一对共轭二阶异常点，从而实现对激光和相干完美吸收的双态操作与控制。
2026-05-22 physics.optics
Efficient Raman lasing and Raman-Kerr interaction in an integrated silicon carbide platform
本文在集成碳化硅平台首次实现效率超50%的拉曼激光，通过调谐微腔使斯托克斯共振对准增益谱，阈值低至2.5 mW，并展示拉曼-克尔相互作用拓宽微梳光谱。
2023-11-11 physics.app-ph physics.optics
Raman-gain induced loss-compensation in whispering-gallery-microresonators and single-nanoparticle detection with whispering-gallery Raman-microlasers
最近，光学回音壁模式谐振器（WGMR）已成为实现纳米级物体无标记检测并达到单分子灵敏度的有前途的平台。WGMR的最终检测性能受到其制造材料中的能量耗散的限制。到目前为止，为了提高检测限，要么稀土离子被掺杂到WGMR中以补偿损耗，要么利用等离子体共振以获得其优越的场约束。在这里，我们证明，第一次，增强检测的单纳米粒子诱导的模式分裂在二氧化硅WGMR通过拉曼增益辅助损耗补偿和WGM拉曼激光。值得注意的是，我们通过监测分裂拉曼激光线在光电检测器处外差混合时产生的拍音信号，检测并计数了单个介电纳米颗粒，其半径低至10 nm的创纪录低。这种不含掺杂剂的方案保留了二氧化硅的遗传生物相容性，并且可以广泛用于生物介质中的传感。它还打开了在其他系统中使用固有拉曼或参数增益的可能性，其中耗散阻碍了该领域的进展并限制了应用。
2014-01-09 physics.ins-det physics.optics
Impact of cavity spectrum on span in microresonator frequency combs
我们实验研究的因素，限制来自晶体回音壁模式谐振器的频率梳的跨度。我们观察到腔色散是决定级联四波混频梳参数的关键性质。两种不同的制度的梳产生观察到的精确的腔色散行为在泵浦波长。此外，梳状波的产生效率还受到不同族模式交叉的影响。讨论了喇曼激光的影响。
2013-09-17 cond-mat.other nlin.PS physics.optics
Switchable lasing in coupled multimode microcavities
提出了可切换多模微激光器的新概念。作为一个通用的，现实的模型，多模微谐振器的两个耦合缺陷的二维光子晶体的系统被认为是。我们从理论上证明，激光腔进入一个选定的谐振腔模式，可以通过注入适当的光脉冲在激光作用的发病（注射播种）。通过直接数值解证明了在短的冷却期后通过重新播种腔的时间模式到模式的切换。从激光双稳性的角度对模式转换作了定性的分析解释。
2007-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Quantum noise and mode nonorthogonality in nonhermitian PT-symmetric optical resonators
PT对称光学谐振器将吸收区域与有源放大区域相结合。后者是通过自发发射和受激发射产生的辐射源，其包含量子噪声并可导致激光。我们计算频率分辨的输出辐射强度，这样的系统，并将其与一个合适的措施，过量的噪声和模式的非正交性。线形的不同取决于发射线是孤立的（如弱放大的，几乎厄米特系统）还是重叠的（如与自发PT对称性破缺相关的例外点附近的几乎简并共振）。计算进行散射输入输出形式主义，并说明了准一维谐振器设置。在我们的推导中，我们还考虑了放大区和吸收区不对称的谐振腔的更一般的情况。
2011-09-22 physics.optics
Self-sustained microcomb lasing in an integrated hybrid oscillator
State Key Laboratory of Photonics and Communications, School of Electronics, Peking University（北京大学电子学院光通信与光子学国家重点实验室）；School of Integrated Circuits, Peking University（北京大学集成电路学院）；Peking University Yangtze Delta Institute of Optoelectronics（北京大学长三角光电科学研究院）；Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, Peking University（北京大学纳米光学前沿科学中心）
本文提出了一种完全集成的混合腔体，实现无需外部驱动的自持微梳激光，具有超紧凑结构和高稳定性能。
2025-12-16 physics.optics
Upconversion channels in Er3+:ZBLALiP: multicolour microspherical light source
我们提出的结果上实现的全锥形耦合，多色微球玻璃光源制造的掺铒氟化物玻璃ZBLALiP。回音壁模式激光和上转换过程产生从紫外到红外的多个波长的激光和荧光发射。采用单模锥形光纤耦合方案，该方案用于将980 nm的泵浦光发射到微谐振腔中并收集所产生的红外激光。我们演示了使用第二个单独的光纤锥外耦合超过几百纳米的上转换光谱。在上转换光谱中观察到了320 ~ 850 nm的13个离散发射。的吸收和荧光特性进行了研究，并概述了所观察到的波长的产生负责的过程。
2007-02-13 physics.optics
A Self-Consistent Quantum Field Theory for Random Lasing
强散射无序随机介质中相干随机激光模式的空间形成是理解随机激光物理的一个中心特征。本文导出了一种计算复杂放大Mie谐振腔无序样品中随机激射的量子场论方法，该方法能够自洽地提供激光相变处及以上的输运特性的完整集合，且不需要任何拟合参数。相干长度和关联体积分别作为实验测量尺度的相变在激光阈值。我们发现，当扩散系数有限时，有源Mie谐振腔的扩展无序排列中的受激发射过程最终与光子输运意义下的时间反演对称多重散射有关.发现稳态随机激光模直径随抽运强度的增加呈幂律变化。
2019-06-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Photon noise in a random laser amplifier with fluctuating properties
我们研究了光计数的数量波动测量的理想光电探测器照明的光散射在放大无序介质中，低于阈值的随机激光。我们表明，波动的方差和它们的关联函数携带有关介质的波动特性的信息。建立了放大自发发射（ASE）和介质的无量纲电导g的光计数的数量的波动之间的直接联系。我们的研究结果表明，通过分析它们的ASE的统计数据，探测放大无序介质的可能性，而不从外面照射它们的探测光束。
2009-04-23 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Light Transport and Localization in Diffusive Random Lasers
本文将无序介质的输运理论与半经典激光速率方程相结合，考虑了（相干）受激辐射和（非相干）自发发射，建立了一个漫随机激光的解析理论。从放大，扩散介质中波传播的因果关系，我们得出一个新的长度尺度，我们确定的激光准模式的平均模式半径。我们进一步表明，在激光活性介质的表面的损失是至关重要的，以稳定一个固定的激光状态。在适当的表面边界条件下，随机激光的层几何形状的输运理论的解产生光强度和粒子数反转的空间分布。强度关联长度对抽运率的依赖性与实验和数值结果定性一致。
2010-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Adaptive pumping for spectral control of random lasers
激光器并不一定是一种复杂的装置：将能量注入随机填充有散射体的放大介质，例如粉末，就可以制造出完美的“随机激光器”。“在这样的激光器中，没有反射镜大大简化了激光器的设计，但失去了对发射方向性或频率可调谐性的控制，严重阻碍了这种简单激光器的前景。最近，我们提出了一种新的方法来利用随机激光器，灵感来自最近用于复杂介质中的相干光控制的空间整形方法。在这里，我们实验性地在光流体随机激光器中实现这种方法，其中散射较弱，模式在空间上延伸并且强烈重叠，使得个体选择先验是不可能的。我们表明，即使在这种极端的情况下，通过积极地塑造光泵的空间分布，确实可以重新获得对激光发射的控制。这种从未被利用的独特自由度允许选择任何期望的波长和激光模式的成形，而无需事先知道它们的空间分布。实现了模式选择，光谱选择性低至0.06nm，旁瓣抑制大于10dB。这种实验方法为实现完全可调谐和可控制的随机激光器铺平了道路，并可以转移到其他类型的激光器。
2013-12-11 physics.optics
Coherent Transport and Symmetry Breaking - Laser Dynamics of Constrained Granular Matter
我们提出的图形传输理论，包括自洽的非线性增强和耗散的多重散射制度。我们的Vollhardt-Wölfle光子传输模型是无拟合参数的，并提出了这样的主张，即该结果适用于随机排列的ZnO Mie散射体的最接近的堆积体积。我们发现，一个对称性破缺所造成的耗散效应的一个有损耗的底层基板导致定性不同的物理相干性和激光在颗粒放大介质。根据我们的结果，受限和扩展模式及其激光阈值可以清楚地归因于未破缺和破缺的空间对称性。随机激光模式的直径和发射轮廓，以及它们的阈值和与位置相关的相干度可以通过实验检查。
2014-08-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
