Photonic Crystal Nanobeam Cavity Strongly Coupled to the Feeding Waveguide
提出并实验验证了一种确定性设计的波长尺度模体积光子晶体纳米梁腔。利用这种方法，设计了Q>10^6和谐振透射率T>90%的腔。在Si中制造并用低折射率聚合物覆盖的器件具有Q= 80，000和T= 73%。据我们所知，这是在确定性设计的波长尺度高Q腔中测得的最高透射率。
2010-02-07 physics.optics quant-ph
Design and analysis of photonic crystal coupled cavity arrays for quantum simulation
我们在光子晶体平台上进行了耦合光腔阵列的实验研究。我们发现腔之间的耦合显着大于腔频率中制造引起的无序。满足这一条件是利用腔阵列产生强关联光子的必要条件，这在多体系统的量子模拟中具有潜在的应用价值。
2012-09-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Time-correlated Photons from a In$_{0.5}$Ga$_{0.5}$P Photonic Crystal Cavity on a Silicon Chip
在In $_{0.5}$ Ga $_{0.5}$ P光子晶体腔中通过三倍频共振四波混频产生时间相关光子对。通过主动补偿腔模式的残余光谱失准来达到最大效率。产生速率达到5 MHz的腔与Q-因子$\approx 4\times 10^4$，超过一个数量级大于使用相同芯片上制造的类似Q因子的环形谐振器测量。光子晶体源集成在Si光子电路上，这是量子技术应用的重要资产。
2022-02-19 physics.optics quant-ph
Strongly coupled single quantum dot in a photonic crystal waveguide cavity
嵌入在光子晶体波导中的腔为量子电动力学应用的耦合谐振器的大规模集成提供了一条有前途的途径。在这封信中，我们演示了一个强耦合系统形成的一个单一的量子点和这样的光子晶体腔。从沿光子晶体波导的面外散射信号的光致发光映射中清楚地识别出源自腔的谐振。通过温度控制将量子点激子调谐向腔模。在共振时观察到~ 140 \mueV的真空拉比分裂。
2010-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum optics and cavity QED with quantum dots in photonic crystals
本章主要研究半导体量子点在光子晶体腔中的外延生长量子光学。首先，我们将简要介绍光子晶体和量子点，然后介绍腔量子电动力学（QED）效应，特别强调在量子点-光子晶体平台上演示这些效应。最后，我们将重点讨论这种腔QED效应的应用。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Enhancement of the Zero Phonon Line emission from a Single NV-Center in a Nanodiamond via Coupling to a Photonic Crystal Cavity
使用纳米操纵技术，将具有单个氮空位中心的纳米金刚石直接放置在磷化镓光子晶体腔的表面上。观察到在零声子线（ZPL）处的荧光发射的Purcell增强因子为12.1。ZPL耦合是未来基于金刚石的集成量子光学器件的关键一步。
2010-08-20 physics.optics quant-ph
Deterministic coupling of a single silicon-vacancy color center to a photonic crystal cavity in diamond
单固体发射极与纳米腔的确定性耦合是集成量子信息器件的关键。在这里，我们制作了一个光子晶体腔周围的一个预先选定的单一的硅空位的颜色中心的钻石和演示修改的发射器内部的人口动态和辐射量子效率。受控的，室温腔耦合引起共振Purcell增强的零声子跃迁的因子为19，随着发射器的寿命减少2.5倍。
2014-08-08 physics.optics quant-ph
Strain tuning of a quantum dot strongly coupled to a photonic crystal cavity
我们演示了强耦合到光子晶体腔的量子点的可逆应变调谐。我们观察到的平均红移为0.45 nm的量子点位于腔膜内，实现与电场为15 kV/cm施加到压电致动器。利用这种技术，我们证明了在强耦合机制下，量子点与光子晶体腔发生共振的能力，从而产生了明显的反交叉。裸腔共振对应变的敏感性低于量子点，并且在最大施加电场下仅偏移0.078 nm。
2013-05-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A Tunable Waveguide-Coupled Cavity Design for Efficient Spin-Photon Interfaces in Photonic Integrated Circuits
耦合到光子晶体腔的固态发射器表现出增加的进入单频模式的光子发射。然而，耦合到量子发射器的光子晶体腔的当前设计具有三个主要问题：发射器被放置在表面附近，这会降低它们的光学性质，腔荧光不能被收集到单个有用模式中以用于进一步路由，以及制造后调谐当前不可能以稳定和可逆的方式单独用于每个节点。在本文中，我们介绍了一种混合腔的设计与最小的主机材料，保持发射器$\geq100\,$ nm的所有表面制造。该腔具有大于$1\times10^6$的无载品质因数（$Q$）和$5.5\times10^4$的有载$Q$，其中超过75%的发射直接耦合到由提供低损耗波导的方便材料构建的下层光子集成电路中。最后，这种设计可以被主动地和可逆地调谐到与发射器谐振，允许在腔线宽的10倍以上调谐，同时保持$Q$因子的$\geq50$ %，而对同一芯片上的其他腔没有影响。
2016-10-27 physics.optics quant-ph
Deformable two-dimensional photonic crystal slab for cavity optomechanics
我们设计了具有最佳光学和机械性能的光子晶体悬浮膜用于腔光学力学。这样的谐振器以几千的品质因数维持兆赫范围内的振动模式。由于孔的二维正方形晶格，它们在1064 nm处垂直入射时的反射率高达95%。这两个特点，加上薄膜的质量很小，为在法布里-珀罗腔中使用诸如可变形端面镜的周期性结构来研究腔的光机效应开辟了道路
2011-07-01 physics.optics quant-ph
Far-field emission profiles from L3 photonic crystal cavity modes
实验研究了L3型光子晶体腔的两个最低限制模的空间远场发射分布，与FDTD模拟结果吻合较好。然后，我们链接的远场配置文件的腔模近场的相关功能，使用一个简单的法布里-珀罗谐振器模型。通过实验和模拟的比较，阐明了无序对远场腔轮廓的影响。这些结果可用于腔中活性中心的发射工程。
2012-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
An open cavity formed with a photonic crystal of negative refraction
设计并研究了一种由负有效折射率光子晶体的三个60 °楔形构成的新型开放腔。开放腔的品质因数可以大于2000。研究了界面终止对谐振频率和品质因数的影响。
2005-03-15 physics.optics
A hybrid single quantum dot coupled cavity on a CMOS-compatible SiC photonic chip for Purcell-enhanced deterministic single-photon emission
本研究在CMOS兼容SiC光子芯片上实现混合微环谐振器与量子点耦合，通过微加热器调谐实现Purcell增强的确定性单光子发射，品质因数达7800，Purcell因子约4.9，为可扩展光子量子应用提供新途径。
2024-11-11 physics.optics quant-ph
Deterministic coupling of a single nitrogen vacancy center to a photonic crystal cavity
我们描述和实验证明了一种技术之间的光子晶体（PC）纳米腔和单发射器的确定性耦合。该技术是基于在原位扫描的PC腔的样品，并允许定位的腔在所需的发射器与纳米级分辨率。该技术的力量，我们称之为扫描腔显微镜（SCM），通过将PC纳米腔耦合到金刚石中的单个氮空位（NV）中心来证明，金刚石是一种发射器系统，可提供光学可访问的电子和核自旋量子位。
2010-05-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A photonic interface of chiral cavity quantum electrodynamics
腔量子电动力学在单量子水平上研究光与物质的相互作用。光子结构中手征光子-发射极耦合的特点是光的局部偏振锁定单向传播。然而，实现光子-发射极之间的强相互作用并实现方向锁定传输，这将在非互易量子器件中带来新的应用，目前还未见报道。本文提出了一种光子晶体与金属纳米颗粒耦合结构，通过高螺旋度的强局域场，在$\sim$ 95 $\%$光子单向传输的情况下，圆偏振光射入光子晶体波导的速率比没有纳米颗粒的情况大一个数量级，Rabi分裂谱的线宽约为只有纳米颗粒的十分之一，其可用于定向量子光源。
2018-09-04 physics.optics quant-ph
Cavity Optomechanics with Photonic Bound States in the Continuum
我们提出了一个通用的，自由空间腔光力学平台，由两个光子晶体膜，其中之一是自由悬挂，并设计形成一个微腔小于一个波长长。该腔的特征在于连续介质中的一系列光子束缚态，其原则上永远捕获光，并且可以有利地与倏逝波耦合一起使用，用于通过调谐光子晶体图案化和腔长度来实现各种类型的光机械耦合，诸如色散或耗散类型的线性或二次耦合。至关重要的是，该平台允许在超强单光子耦合机制中超过1的量子协同性，超过了传统的基于法布里-珀罗的腔光机器件在非分辨边带机制中的性能。这个概念新颖的平台允许探索新的制度的光机械相互作用，特别是在脉冲和单光子光机械的框架。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical fiber coupling to planar photonic crystal microcavities
提出了一种在锥形标准单模光纤和高Q值光子晶体谐振腔的谐振模之间有效传输光的技术，该谐振腔的模体积小于立方波长。腔模品质因数为4.7 × 10^4，总的光纤到腔的耦合效率为44%。
2004-05-13 physics.optics quant-ph
Single-photon generation at room temperature using molecular optomechanics in a hybrid photonic-plasmonic cavity
提出混合光子-等离子体腔中的单分子光力学结构，通过 g^2(0) 计算和量子路径干涉分析，证明弱耦合下可实现室温单光子发射。
2023-12-18 physics.optics quant-ph
Electrical Control of Silicon Photonic Crystal Cavity by Graphene
在纳米光子学中，电信号到光信号的有效转换使得电子学和光子学能够固态集成。石墨烯与光子晶体的结合在电光调制方面具有广阔的应用前景。在本文中，我们证明了通过静电门控在光子晶体腔顶部的单层石墨烯，可以显着改变腔谐振。实验结果表明，谐振腔线宽变化约2nm，谐振反射率变化近400%（6dB）。此外，我们的分析表明，石墨烯-光子晶体器件可以潜在地用于高速、低功率的吸收和折射调制器，同时保持小的物理占用面积。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strongly coupled single quantum dot-cavity system integrated on a CMOS-processed silicon photonic chip
量子光子集成电路（QPIC）是构建量子技术应用集成器件的一种很有前途的工具。在光学领域，由互补金属氧化物半导体（CMOS）技术授权的硅光子学提供了用于实现大规模QPIC的光学组件。QPIC需要单光子水平的光学非线性来促进光子-光子相互作用。然而，迄今为止，具有确定性（即，尽管基于硅光子学的QPIC的功能性增强，但是通过使用基于硅的组件来实现单光子非线性（非概率性）是具有挑战性的。在本研究中，我们首次在CMOS制程的硅光子晶片上实现了强耦合的InAs/GaAs量子点-腔量子电动力学系统。采用转移印刷法在硅片上实现了GaAs腔体的异质集成。本文实现的CMOS光子芯片上的腔QED系统是一种很有前途的片上单光子非线性元件的候选者，它构成了基于QPIC的未来应用的基础组件，如通过腔对量子比特态的相干操纵和无损测量，以及高效的单光子滤波器和路由器。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Controlled cavity-QED using a photonic crystal waveguide-cavity system
介绍了一种用于控制单光子腔QED过程的光子晶体波导腔系统。利用布洛赫模式分析，和介质相关的格林函数技术，我们证明了单光子的传播可以准确地描述解析，集成周期波导与不超过四个单元格，包括输出耦合器。我们验证我们的分析方法进行比较，严格的数值计算范围内的光子晶体波导长度。这使得人们能够以前所未有的控制来纳米设计各种腔QED机制。我们证明了大于1000的Purcell因子和约80%效率的片上单光子β因子。弱耦合和强耦合制度进行了研究，波导长度上的输出发射光谱的重要作用示出，垂直发射和输出波导发射。
2009-08-27 physics.optics
Waveguide-Coupled Photonic Crystal Cavity for Quantum Dot Spin Readout
提出了一种波导耦合光子晶体H1腔结构，其中正交偶极模耦合到空间分离的光子晶体波导。通过调整波导的位置和取向，实现了每个腔模以相等的效率耦合到其相应的波导。实验验证了优化后的器件在腔模分裂大于腔模线宽和小于腔模线宽时的性能。在这两种情况下，耦合的Q值高达1600和对比度高达10的实现。这种设计可以允许位于腔中心的自组装量子点的自旋状态读出，或者用作在单光子水平下操作的超快光学开关。
2013-10-29 physics.optics
Single-photon blockade in optomechanical photonic crystal cavity with third-order nonlinearity
对弱驱动下具有克尔型非线性的光机械光子晶体腔中的光子统计特性进行了解析和数值分析。通过计算零时延二阶关联函数$g^{(2)}(0)$，证明了单光子阻塞效应。通过求解薛定谔方程得到的解析结果与通过数值求解量子主方程得到的结果完全一致。最先进的设备参数的实验可行性进行了讨论。结果表明，即使在较低的非线性极化率参数和较弱的单光子光机械耦合条件下，系统也能在通信波长处产生光子阻塞，并且对纯退相引起的退相干具有很强的鲁棒性。
2016-12-22 physics.optics quant-ph
Cavity quantum electrodynamics with three-dimensional photonic bandgap crystals
本文综述了具有“完全和完整”三维光子带隙的三维光子晶体的最新研究进展。我们审查五个主要方面：1）自发发射抑制，2）光在微小的纳米级体积（也称为“光的纳米盒”）内的空间定位，3）导致无阈值激光器的增益介质的引入，4）在频域和时域中破坏腔QED的弱耦合近似，5）退相干，特别是通过3D光子带隙屏蔽真空波动。此外，我们列出和评估所有已知的光子晶体结构与演示的三维带隙。
2015-04-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Controlled coupling of photonic crystal cavities using photochromic tuning
提出了一种利用局域可逆光致变色调谐技术控制耦合腔光子晶体分子中共振耦合相互作用的方法。我们展示了通过选择性地调谐单个腔的共振条件来调谐两腔和三腔光子晶体分子的能力。利用这种技术，我们可以定量地确定耦合腔系统的重要参数，如光子隧穿率。该方法可以推广到具有更多腔数的光子晶体分子，为研究耦合谐振腔阵列中的强相互作用提供了一种通用的方法。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Position-squared coupling in a tunable photonic crystal optomechanical cavity
我们提出了一个平面硅光子晶体腔的设计，制造和表征，在其中实现了大的位置平方光机械耦合。该器件由双缝光子晶体结构组成，其中中心光束模式的运动耦合到两个高Q光学模式，这些模式位于每个缝周围。该结构的静电调谐用于可控地将光学模式杂交成以二次方式耦合到光束运动的超模。从光学模式的抗交叉和光学弹簧效应的独立测量，位置平方真空耦合率被测量为高达245 Hz的基本面内机械共振的结构在8.7 MHz，这在位移单位对应于1太赫兹/nm的耦合系数$^2$。这种水平的位置平方耦合比传统的法布里-珀罗腔系统大约大五个数量级。
2015-05-27 physics.optics quant-ph
Near-field coupling of a levitated nanoparticle to a photonic crystal cavity
悬浮介质粒子的量子控制是量子光力学中的一个新兴课题。一个主要的挑战是有效地测量和操纵粒子的运动在海森堡不确定性极限。在这里，我们提出了一个纳米光子接口适合解决这个问题。通过光学捕获一个150 nm的二氧化硅颗粒，并将其放置在近场的光子晶体腔，我们实现了可调谐的单光子光学机械耦合高达$g_0/2π=9$ kHz，三个数量级大于先前报道的悬浮腔光学机械系统。通过纳米光子结构的光的有效收集和引导导致与常规远场检测相比增加两个数量级的每光子位移灵敏度。所展示的性能为室温量子光学力学提供了一条有前途的途径。
2019-01-13 physics.optics quant-ph
First-principles method for high-$Q$ photonic crystal cavity mode calculations
提出了一种计算超高品质因数光子晶体腔辐射特性的第一性原理方法。我们的频域辐射方法（FAR）可以计算远场辐射模式和腔模式的品质因数比传统的时域有限差分计算快$\sim 100$倍。它也提供了一个简单的规则，工程腔的远场辐射模式。
2012-07-19 physics.optics
Deterministic integrated tuning of multi-cavity resonances and phase for slow-light in coupled photonic crystal cavities
我们提出了多个光子晶体腔的集成芯片级调谐。优化的实施方式允许通过在硅纳米膜上直接局部温度调谐来有效且精确地调谐多腔谐振（高达~1.60 nm/mW）和腔间相位（~ 0.038 pi/mW）。通过设计蛇形金属电极和仔细的电子束对准以避免腔模式重叠，耦合的光子晶体L3腔保持其高品质因数。确定性谐振和相位控制使得能够在电磁感应透明（EIT）的全光模拟与平顶滤波器线型之间切换，未来应用于捕获光子/光子晶体管和光电调制器。
2010-12-28 physics.optics
Efficient Photonic Crystal Cavity-Waveguide Couplers
对光子晶体（PC）线性三孔缺陷腔（L3）与PC波导的耦合进行了理论和实验研究。该系统被设计成增加渐逝腔场和波导模式之间的重叠，并且在波导的线性色散区域中操作。我们的模拟表明，增加耦合时，腔是由60度相对于波导轴倾斜，我们也证实了实验。我们获得了高达90%的耦合效率到波导。
2006-10-13 physics.optics
Cavity QED Based on Thermal Atoms Interacting with a Photonic Crystal Cavity: A Feasibility Study
腔QED的范例是一个二能级辐射源与一个高品质因数单模光学谐振腔相互作用。发射体和光子波函数的混合要求大的真空拉比频率和长的相干时间;迄今为止已经成功地实现了被捕获的冷原子和离子以及局域化的固态量子发射体（如超导电路、量子点和色心）的特征。另一方面，热原子为我们提供了一个密集的发射体系综，与冷系统相比，它更适合集成，因此能够实现大规模量子系统。然而，它们的热运动和大的渡越时间加宽是必须规避的主要挑战。一个有前途的补救措施可以受益于高度可控和可调的电磁场的纳米光子腔与强大的局部电场增强。利用这一特性，我们计算了快速运动的热原子与具有大品质因数和小模体积的纳米束光子晶体腔（PCC）之间的相互作用。通过完全量子力学计算，包括Casimir-Polder势（即表面对原子辐射性质的影响），我们表明，当设计适当时，飞行原子和腔光子之间的可实现耦合将足够强，尽管相互作用时间很短，但仍会导致Rabi flopping。此外，不同轨迹的时间分辨检测可用于识别单个和多个原子计数。这种概率方法将在稠密原子介质中的腔QED研究中找到应用，并为在大规模宏观系统中实现相干量子控制方案铺平了道路。
2019-07-10 physics.optics quant-ph
A photonic transistor device based on photons and phonons in a cavity electromechanical system
提出了一种基于腔机电系统中光子和声子的光子晶体管方案，该系统由超导微波腔和纳米机械谐振器耦合组成。光子传播的控制是通过微波场（光子）和纳米机械振动（声子）的相互作用来实现的。通过计算的信号场的透射谱，我们表明，信号场可以有效地衰减或放大，这取决于第二个“门控”（泵）字段的功率。这种方案可能是单光子晶体管的一个有前途的候选者，并为电信和量子信息技术中的许多应用铺平了道路。
2012-09-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quasiresonant Excitation of InP/InGaP Quantum Dots Using Second Harmonic Generated in a Photonic Crystal Cavity
不可分辨的单光子是量子信息处理应用所必需的。单量子点的共振或准共振激发比非相干泵浦提供更大的单光子不可逆性，但在实验上也更具挑战性。在这里，我们展示了高信噪比准共振激发的InP/InGaP量子点。激发是通过从与光子晶体腔的基模谐振的电信波长激光器产生的二次谐波提供的，所述光子晶体腔在两倍于量子点跃迁波长处制造。使用InGaP材料基质的χ（2）非线性产生二次谐波。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Design and implementation of a tunable composite photonic crystal cavity on an optical nanofiber
本文提出了一种新的设计和实现可调谐腔的方法。其关键是将ONF与啁啾周期缺陷模光栅相结合，形成复合光子晶体腔（CPCC）。使用数值模拟，我们设计的CPCC与低散射损耗，同时调谐\pm 10 nm左右的设计波长的腔谐振波长。我们实验证明的CPCC的可调性，表现出良好的协议与模拟结果。我们的结果奠定了一个多功能的平台，ONF腔量子电动力学与窄带量子发射器的基础。
2020-07-07 physics.optics
Dual-polarization light emission from InAs quantum dots in a annular photonic crystal cavity
环形光子晶体是实现双偏振光子器件的理想材料。本文主要研究环形光子晶体腔，以验证其在光发射方面的应用。提出了一种二维光子晶体模型，该模型中含有环形空气单元和点线缺陷，用于构建腔体来增强InAs量子点的发光。利用全局优化方法，我们得到了一个环形光子晶体腔的设计，该腔在横向电场和横向磁场方向上的面内品质因数分别达到1.3 × 105和2.8 × 106。基于电子束光刻和反应离子刻蚀技术，这种腔图形转移到InAs/GaAs有源层的顶部。样品的光致发光光谱表明，在1.3 μ m左右的两个偏振的清晰的光发射。这种双偏振光发射器在光通信、量子信息处理等相关领域具有潜在的应用价值。
2014-05-26 physics.optics
Efficient out-coupling of high-purity single photons from a coherent quantum dot in a photonic-crystal cavity
我们证明了在光子晶体腔的低Q模式下，$(44.3\pm2.1)\%$从量子点的单光子收集效率，记录的单光子纯度为$g^{(2)}(0)=(4\pm5)\%$高于饱和功率。通过在耦合到腔模的另一个量子点上的单光子探测器上每秒探测高达$962\pm46$千计数，直接证实了高效率。高收集效率被发现是宽带的，详细的数值模拟解释。腔增强的有效激发的量子点是通过声子介导的激发，并在这些条件下，单光子不可逆性测量显示长的相干时间达到$0.77\pm0.19$ ns在弱激发制度。我们的工作表明，光子晶体提供了一个非常有前途的平台，高度集成的相干单光子的产生，包括有效的光子从光子芯片的耦合。
2014-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Silicon photonic crystal cavity enhanced second-harmonic generation from monolayer WSe2
纳米谐振器与二维材料（如过渡金属二硫属化物）的集成是近年来出现的一种很有前途的纳米光电平台。在这里，我们展示了共振增强二次谐波产生（SHG）在钨二硒使用硅光子晶体腔。通过在通信波长处用腔模附近的超快激光脉冲泵浦该器件，我们观察到了一个具有窄线宽和近单位线偏振的近可见倍频，起源于泵浦光子与腔模的耦合。所观察到的SHG增强了约200倍的裸单层硅相比。我们的研究结果表明，腔集成单层材料的非线性光学的有效性和潜在的硅兼容的二阶非线性集成光子平台的建设。
2016-07-18 physics.optics
Multiplexed color centers in a silicon photonic cavity array
研究开发了一种由总线耦合腔阵列组成的硅光子平台，实现了对腔增强T中心阵列的频率多复用操作，为高效片上和长距离纠缠分发提供了可扩展方案。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Triangular nanobeam photonic cavities in single crystal diamond
钻石光子学为探索室温腔量子电动力学和实现可扩展的多量子位计算提供了一种有吸引力的体系结构。本文综述了金刚石光子技术的研究现状。设计、制造和表征了一种在单晶金刚石中产生的新型三角形截面纳米梁腔。基于三角形截面的本发明的腔设计允许垂直限制和比基于板的纳米腔更好的信号收集效率，并且消除了对预先存在的膜的需要。纳米梁是由聚焦离子束（FIB）图案化。该腔的特征是共焦光致发光。这些模式的品质因数为Q ~220，并且在波长上偏离NV色心零声子线（ZPL）仅~1.7nm。测量结果与三维时域有限差分法（FDTD）计算结果吻合较好。一个更先进的腔设计与Q= 22，000的建模，显示了高Q值的实现使用三角形腔设计的潜力。讨论了这一概念及其在自旋非破坏测量和量子计算中的应用前景。
2011-01-07 physics.optics quant-ph
Low mode volume slotted photonic crystal single nanobeam cavity
我们提出并实验证明了一个开槽的光子晶体单纳米梁腔在硅。槽的几何形状被用来实现超小的有效模体积，~0.025（λ/n）^3，比传统的纳米梁腔小一个数量级以上。一个连续的槽和锥形光子晶体的设计实现了实验品质因数接近10^4。这种器件结构为实现增强的光-物质相互作用提供了一个独特的平台，并可用于各种应用，包括非线性光学，腔量子电动力学，传感，光学调制和纳米光学机械。
2012-06-29 physics.optics
Optomechanical photon shuttling between photonic cavities
光力驱动的光子器件的机械运动提供了光场之间耦合的深刻手段。这些光学机械效应的当前焦点一直是腔光学机械系统，其中共定位的光学和机械模式强烈地相互作用，以使光子和声子之间的波混合和机械模式的反作用冷却。或者，扩展的机械模式也可以在传播的光场或多个本地化的光学模式的距离诱导强烈的非局部效应。在这里，我们展示了一种新型的多腔光机械器件：“光子跷跷板”，其中扭转光机械运动可以在两个光子晶体纳米腔之间穿梭光子。跷跷板两侧各有一个谐振腔，其谐振频率通过设备的旋转进行反对称调制。将光子泵浦到一个腔中激发光机械自振荡，其强烈地调制腔间耦合并且在每个振荡周期期间以良好调节的方式将光子穿梭到另一个空腔。
2014-09-03 physics.optics quant-ph
Cavity-Enabled Self-Electro-Optic Bistability in Silicon Photonics
提出了一种利用光腔内自电光效应的新型硅光子器件。由于双稳态不依赖于材料的固有光学非线性，而是通过光电反馈来设计，因此它出现在低光功率下。该器件满足光开关的所有基本要求，可用于构建可扩展的数字光计算系统。
2014-04-16 physics.optics
Coupled mode theory for photonic crystal cavity-waveguide interaction
本文导出了考虑波导色散的光腔与波导相互作用的耦合模理论。该理论可应用于光子晶体腔波导结构。我们推导出一个解析解的添加和删除光谱所产生的这种相互作用的限制线性色散。在此极限下，当相互作用较弱时，谱能准确地预测冷腔品质因数。我们数值求解耦合模方程的情况下，腔与带边的周期性波导，线性色散不再是一个很好的近似。在这种情况下，态密度可以使加和减谱失真。这种失真可能导致腔Q的超过一个数量级的高估。
2005-04-11 physics.optics
Superconducting cavity electro-optics: a platform for coherent photon conversion between superconducting and photonic circuits
利用超导电路的量子信息处理能力和光量子的远距离分布能力，有望实现复杂的大规模量子网络。在这样的方案中，超导和光子电路之间的相干和有效的量子换能器是至关重要的。然而，这样的量子换能器仍然是具有挑战性的，因为在当前方案中使用中间激发引入了额外的噪声并限制了带宽。在这里，我们实现了直接和相干之间的转换超导和光子电路的基础上的三重共振电光原理，与集成器件将超导和光学腔在同一芯片上。观察到电磁感应透明，表明微波和可见光之间的相干相互作用。内转换效率为25.9 \pm 0.3%，总转换效率为2.05 \pm 0.04%.超导腔电光具有宽的转换带宽和高的可扩展性，是实现集成混合量子线路和分布式量子计算的重要一步。
2018-05-14 physics.optics quant-ph
Highly efficient optical filter based on vertically coupled Photonic crystal cavity and bus waveguide
我们实验证明了一种新的光学滤波器设计的基础上，垂直耦合的光子晶体腔和总线波导单片集成在绝缘体上的硅平台。垂直耦合波导的使用在波导材料和尺寸的选择方面提供了灵活性，显著地降低了插入损耗，同时实现了对波长级谐振器的非常高的耦合效率
2012-10-15 physics.optics
Optimized design of a Silica encapsulated photonic crystal nanobeam cavity for integrated Silicon-based nonlinear and quantum photonics
光子谐振器允许将电磁场限制在超小体积中并且具有长的衰减时间，对于许多需要增强非线性效应的应用是至关重要的。对于片上集成光子器件的应用，紧凑性和优化的面内传输也成为相关的品质因数。在这里，我们优化封装的Si/SiO $_2$光子晶体纳米梁腔在电信波长的全局优化程序，其中只有前几个孔周围的腔是不同的，以减少其辐射损耗。该策略允许在具有约$8~μ$ m $^2$的创纪录小覆盖区的结构中实现接近1000万的固有品质因数、子衍射极限模式体积和高于65\%的面内透射。我们的地址和定量评估的主要数字的品质对纳米梁长度和制造混乱的依赖。最后，我们从理论上给出了这种器件的单光子非线性的实际估计，这为低功耗非线性和量子光子学的前瞻性实验提供了希望。
2019-10-23 physics.optics
Design of microcavities in diamond-based photonic crystals by Fourier- and real-space analysis of cavity fields
我们提出了一种适合于金刚石色心耦合的二维光子晶体微腔的设计方法。通过比较傅立叶空间和真实空间中的模拟场分布和理想场分布，并相应地修改空气孔的位置和尺寸，我们优化了腔结构，获得了高达Q = 320000的高品质因数，模态体积为V = 0.35（λ/n）^[3]。使用非常相同的方法，我们还改进了以前的设计的一个小的模式体积的硅微腔，获得一个因子3的腔Q。为了在人造金刚石薄膜中实现光子晶体，有必要研究材料吸收对品质因数的影响。我们表明，这种影响可以预测一个简单的模型，取代耗时的模拟。
2010-01-04 physics.gen-ph physics.optics quant-ph
Cavity Solitons as a Nonlinear Substrate for Photonic Neuromorphic Computing
Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）
本文提出利用光纤腔体中的孤子作为光子神经形态计算的非线性基质，通过相位调制驱动激光编码输入，并利用频率分辨读出获取共振状态，数值模拟表明凯利波的发射增强了动态特性并提升了机器学习任务的性能。
2026-05-19 physics.optics
Interaction between dual cavity modes in a planar photonic microcavity
从理论上研究了光通信波长范围内平面光子微腔结构中双腔模之间的相互作用。结合实际的微腔结构，分析了腔模的合并和分裂。通过改变两个腔之间的层数，实现了双腔谐振到单腔谐振的合并。通过增加微腔结构前后反射镜的反射率，实现了单腔谐振向双腔谐振的分裂。从结构参数的角度建立了腔模合并和分裂的阈值条件。根据微腔结构中的电场强度分布，讨论了双腔模合并为单腔谐振的物理根源。双腔模微腔结构可用于产生纠缠光子对，实现激子与光子的强耦合，以及用于光通信中的高分辨率多波长滤波器。
2014-11-27 physics.optics
A picogram and nanometer scale photonic crystal opto-mechanical cavity
我们描述的设计，制造和测量的腔光机械系统组成的两个纳米梁的氮化硅在彼此的近场，形成一个所谓的“拉链”腔。将光子晶体图案化应用于纳米梁，以将光学能和机械能局部化到相同的1/2微米尺度体积。结构的微克级质量，以及强大的每光子光学梯度力，导致巨大的光学弹簧效应。此外，一种新的阻尼制度的探索，其中小的热容量的拉链腔的结果在蓝失谐光机械阻尼。
2008-12-16 physics.optics
Spontaneous emission control of single quantum dots by electromechanical tuning of a photonic crystal cavity
我们演示了嵌入在双膜光子晶体腔中的单个InAs量子点的自发发射率的控制的机电调谐的腔谐振。用静电场控制两个膜之间的分离，我们获得了腔模式与激子线的实时光谱对准，并且我们观察到共振时自发发射率的增强。腔已被调谐超过13 nm，而不转移激子能量。当点与模的耦合效率为92%时，获得了4.5的自发发射增强。
2012-07-12 physics.optics
Coherent control of photonic spin Hall effect in a Cavity
本文理论研究了腔中四能级原子系统通过相干控制实现光子自旋霍尔效应的可调谐操控，发现CTL和Λ型在共振时最大位移为入射束腰一半，而N型可通过原子密度和控制场强度进行额外调控。
2025-09-25 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Hybrid photonic crystal cavity and waveguide for coupling to diamond NV-centers
提出了一种超高Q值光子晶体纳米腔的设计，该腔可与单晶金刚石样品表面附近的氮空位（NV）中心相互作用。该结构基于纳米线光子晶体几何形状，并且由图案化的高折射率膜（诸如由金刚石衬底支撑的磷化镓（GaP））组成。该纳米腔支持品质因数Q > 150万且模体积V < 0.52（λ/n_ \text{GaP}）^[3]的模，并有望使珀塞尔增强对位于金刚石表面以下50 nm以上的NV的自发发射的收集。纳米线光子晶体波导可用于有效地将光耦合进腔和耦合出腔，或者作为NV声子边带发射的有效宽带收集器。所提出的结构可以使用现有的材料和加工技术制造。
2009-05-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photonic crystals to enhance light extraction from 2D materials
提出了一种基于缺陷棒型光子晶体晶格的二维材料与工程腔耦合方案。我们从建议的腔设计的数值模拟的结果，并建议使用的高度分布的2D材料转移到顶部的腔激子复合和腔模式之间的耦合最大化。光子结构通过改善发射光的方向性以更好地将其耦合到外部光学系统中，在提高发射效率方面起着关键作用。当使用光子结构时，我们测量到提取率增加了3.4倍。我们研究了当棒的半径被修改时，以及当2D材料在腔内下垂到不同高度范围时，通量谱的变化。我们发现，当棒的半径等于晶格常数的0.165倍时，增强效果最佳，这种增强效果随着半径的减小或增大而减小。最后，我们讨论了可能使用的固体浸没透镜，结合我们的光子结构，以进一步提高发射效率，并提高垂直限制的腔模式。
2016-07-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
