Exceptional surface-enhanced Rotation Sensing with Robustness in an optical microcavity
例外点（EPs）是非Hermitian Hamilton算子的特殊奇点。在EP处，两个或更多个本征值和对应的本征态合并。最近，人们广泛研究了在EP附近的基于EP的光学陀螺以改善对旋转的响应。然而，在本征态空间的高度合成维数引起的EP为基础的系统是敏感的外部扰动，即，在EP的大响应需要严格的实施条件。为了解决这个问题，提出了一种新的非厄米特结构，实现了一个特殊的表面（EP表面）构造的许多EP嵌入在一个高维参数空间。相对于孤立的EP，非厄米特EP表面提供了额外的自由度，以允许不期望的扰动（如制造误差）沿着EP表面移动，这对应于鲁棒性。另一方面，旋转将迫使系统远离这些EP，获得三个数量级的灵敏度提高，相比于传统的Sagnac效应旋转检测。EP表面系统具有将鲁棒性与增强的旋转灵敏度相结合的潜力。
2020-12-15 physics.app-ph physics.optics
Origin of third order exceptional singularities and its signature in successive state conversion
本文报道了一个三态扰动开放系统，其哈密顿量随拓扑参数的变化而准静态变化。有效系统有两个二阶例外点（EP2）。在这里，一个三阶例外点（EP3）的同时包围两个EP2的拓扑参数的绝热变化进行了探讨。我们研究了EP3周围的鲁棒连续状态交换。应用绝热定理，我们估计了在包围过程中各态累积的总相位的演化，有趣的是，耦合态对的公共态获得了3倍2π的相移.这种独家报道的计划可以利用在潜在的应用程序中的例外点，操纵更少的拓扑参数在各种非厄米特系统。
2018-09-18 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
Optical Limiting Performance of a GaAs/AlAs Heterostructure Microcavity in the Near-Infrared
用分子束外延技术制备了GaAs/AlAs多层异质结构，形成了在1.1~ $μ$ m处窄共振的法布里-珀罗微腔。利用光学参量振荡器，在纳秒脉冲激光辐照下，实验记录到GaAs中的共振线发生蓝移，并伴随着光致折射率的负变化.光谱偏移伴随着峰值透射率的降低，与非线性腔内吸收相关。当光谱偏移和透射率降低都有助于限制效应时，这种腔可以用作谐振波长处的光限制器。在实验中观察到一个非常低的极限阈值，约为1 mJ/cm $^2$。
2017-07-03 physics.optics
Dynamical switching of lasing emission by exceptional point modulation in coupled microcavities
在具有损耗和增益的非厄米光学系统中，在特定的参数下会出现一个例外点（EP），在该点处本征值和本征态表现出同时合并。在这里，我们报告了一个非厄米系统的激光行为的动态切换耦合微腔调制的EP。利用增益、损耗和耦合对耦合微腔本征态的影响，可以调制与激光发射特性相关的本征值的演化路径。结果表明，耦合腔的激光发射特性表现出动态的开关特性，通过调节腔的增益和损耗也可以有效地控制这种开关特性。此外，研究了由三个耦合微腔组成的更复杂系统中的演化行为，与双微腔系统相比，该系统具有更好的可调谐性。我们的研究结果将非厄米系统的电子脉冲与复杂微腔系统的激光发射联系起来，为实现动态、超快、多功能的片上集成光电子器件显示了巨大的潜力。
2019-12-26 physics.optics
Exceptional point enhanced optical gyroscope in mechanical PT-symmetric system
陀螺仪作为一种重要的旋转检测设备，在实际应用中需要高灵敏度。近年来，例外点在提高光腔传感灵敏度方面显示出了巨大的潜力。本文提出了一种基于微腔机械PT对称系统的EP增强型光学陀螺。通过泵浦具有不同颜色的两个光学模式，即蓝色和红色失谐，可以获得有效的机械PT对称系统，并且可以在EP中以适当的参数制备系统。在弱扰动区，与双拐点情况相比，EP可使陀螺仪的灵敏度提高一个数量级以上。结果表明，通过监测机械模式而不是光学模式可以有效地增强陀螺仪。本文的工作为高灵敏度光学微腔陀螺的设计提供了一种新的途径，在基础测量和精密测量等领域具有潜在的应用价值。
2020-03-16 physics.optics
Local high chirality near exceptional points based on asymmetric backscattering
本研究探究含两个内部弱散射体的微腔中，非对称背向散射实现的奇异点附近局部高手性特性，揭示其模场非对称特征与背向散射对称性的关联，为圆偏振量子光源等应用提供基础。
2024-10-06 physics.optics
Exceptional points-based optical amplifiers
有限的增益带宽积是限制标准光放大器工作的基本品质因数。在微腔设置中，由于器件的窄带宽，这成为一个严重的问题。在这里，我们介绍了一个新的设计范例的基础上例外点，放宽这一限制，并允许建立新一代的光放大器，表现出更好的增益带宽缩放关系。重要的是，我们的结果可以扩展到其他物理系统，如声学和微波。
2019-04-30 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
Exceptional point proximity-driven mode-locking in coupled microresonators
理论与数值证明在含增益和损耗的耦合腔系统中无需天然可饱和吸收体即可实现锁模，利用奇异点附近系统Q因子的显著调制特性，将有损辅助腔作为人工可饱和吸收体，较传统单腔系统具有更低工作功率和易调整优势。
2023-09-12 physics.optics
Robustness of exceptional-point-based sensors against parametric noise: The role of Hamiltonian and Liouvillian degeneracies
最近的实验已经证明了利用开放量子和波系统中的光谱奇异性的可行性，即所谓的例外点，用于具有强烈增强灵敏度的传感器。在这里，我们从理论上研究了经典参数噪声对此类传感器性能的影响。在一个Lindblad型形式主义的随机哈密顿，我们讨论的分解频率分裂和传感器的动态稳定性，并表明这些属性是相互关联的。最重要的是不同的特点例外点的频谱的哈密尔顿和相应的Liouvillian。两个现实的例子，宇称时间对称的二聚体和回音壁微腔与不对称的背散射，说明了调查结果。
2020-05-20 physics.optics quant-ph
Parametrically encircled higher-order exceptional points in anti-parity-time symmetric optical microcavities
本研究在反PT对称法布里-珀罗型微腔中实现高阶奇异点，通过参数环绕方案揭示三阶及以下奇异点的分支点行为，优化微腔设计，为光学超材料和新型光子器件研究提供新思路。
2024-05-16 physics.optics
Non-Hermitian polariton-photon coupling in a perovskite open microcavity
本研究利用钙钛矿晶体与分布式布拉格反射器构成双微腔，实现非厄米极化激元-光子耦合，展示可调谐非互易特性及奇异点观测，理论与实验吻合。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-orthogonal cavity modes near exceptional points in the far field
本文研究了非厄米微腔在例外点附近的远场非正交特性，通过集成散射体控制非对称背向散射，实验揭示了模式空间场重叠突增与远场椭圆偏振合并现象，为纳米光子系统集成非厄米光学性质铺平道路。
2024-01-06 physics.optics
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
Realization of geometric phase topology induced by multiple exceptional points
Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院）；Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）
本研究在微腔中实现多重本征点诱导的几何相位拓扑，展示了五类三模式在三个本征点下的出现，并通过环绕环路实现不同模式交换和几何相位获取。
2024-08-29 physics.optics quant-ph
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
Imperfect chirality at exceptional points in optical whispering-gallery microcavities
本文在双纳米散射体扰动的光学回音壁微腔中发现了例外点处本征模式的不完美手性，并通过动态多重散射模型解释了其源于散射的频率依赖性，揭示了手性随散射效应和散射体相对方位角减小而趋于完美的规律。
2022-08-15 physics.optics
PT-symmetric coupler with a coupling defect: soliton interaction with exceptional point
本文研究含局部耦合缺陷的PT对称耦合器中孤子与例外点的相互作用，揭示对称与反对称孤子产生呼吸子、爆炸、展宽或分裂等动力学行为。
2014-05-08 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
Soliton-Assisted Massive Signal Broadcasting via Exceptional Points
通过非厄密光学设计实现基于孤子的高吞吐量光信号广播，突破传统微腔线宽限制，应用于光子计算领域。
2025-12-14 physics.optics
Nonadiabatic Modal Dynamics Around a Third-order Exceptional Point in a planar waveguide
异常点周围的动力学参量包围和相应的非对称态转移现象近年来引起了人们的广泛关注。在这种情况下，除了在两能级系统中的二阶EP（EP 2）周围的时间非对称状态动力学之外，在具有复杂拓扑结构和丰富物理的多状态系统中的三阶EP（EP 3）周围的类似状态动力学的研究还缺乏。在这里，我们报告了一个制造可行的少模平面光波导与定制的增益-损耗分布和调查的影响，在多个EP 2的存在下，围绕EP 3的动态参数包围。立方根分支点的行为建立在绝热包围过程后的耦合模式的传播常数之间的连续切换。现在，在考虑动力学包围过程的同时，EP 3周围系统绝热性的破坏导致了独特的光动力学，在那里我们已经展示了器件手性的破坏。
2020-04-10 physics.optics
Experimental measurement of the divergent quantum metric of an exceptional point
哈密顿量的本征态的几何被编码在量子几何张量（QGT）中。它同时包含了描述拓扑物质和量子度规的核心贝里曲率。到目前为止，完整的QGT仅在厄米特系统中测量，其中量子度规的作用主要是确定对物理效应的修正。相反，在非厄米系统中，特别是在异常点附近，量子度规预计会发散，并经常发挥主导作用，例如在增强的传感和波包动力学上。在这项工作中，我们报告的第一个实验测量的量子度规在非厄米系统。所研究的特定平台是具有激子极化激元本征态的有机微腔，其表现出例外点。我们测量了量子度规的发散，并确定了标度指数$n=-1.01\pm0.08$，这与理论预测的二阶例外点。
2020-11-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electrical addressing of exceptional points in compact plasmonic structures
本研究提出并在紧凑型局域人工等离激元结构中实验验证了电学可寻址的异常点，通过变容二极管连续调谐实现本征频率实虚部同时合并，为集成器件平台提供了高功能可调元件。
2023-04-03 physics.app-ph physics.optics
All-optical polariton transistor
虽然光学技术为信息传输提供了最佳解决方案，但光学逻辑仍然需要探索定性的新概念。激子-极化激元是激子和光子之间强耦合的复合粒子，具有极大的非线性、长程相干和抑制散射等特性。在这里，我们展示了一个开关计划的极化激元移动的平面内的微腔，满足所有的要求，全光晶体管。在共振激发下，极化激元密度的非线性增加的功率阈值由弱控制光束改变，获得高达19倍的放大，开关能量在每平方微米阿焦耳的范围内。极化激元在微腔平面中的传播被用来控制第二个空间分离的晶体管的开关，从而为极化激元集成电路的实现开辟了道路。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Near-field integration of a SiN nanobeam and a SiO$_2$ microcavity for Heisenberg-limited displacement sensing
将纳米机械物体放置在高$Q$光学微腔的消逝近场中，可以获得强梯度力和量子噪声限制的位移读出，为精密传感技术和基础量子光学研究提供了一个有吸引力的平台。然而，稳健地实现该平台是具有挑战性的，因为它需要通过$\lesssimλ/10$分离光学光滑表面。在这里，我们描述了一个完全集成的倏逝光纳米机械传感器的基础上的高应力Si $_3$ N $_4$纳米梁单片悬浮在一个SiO $_2$微盘腔。采用一种新的垂直集成技术的基础上平坦化的牺牲层，我们实现了小至25 nm的梁盘间隙，同时保持机械$Q\times f>10^{12}$ Hz和固有的光学$Q\sim10^7$。组合的低损耗、小间隙和平行平面几何形状导致异常有效的转导，其特征在于具有100 kHz的真空光机械耦合率的射频弯曲模式、超过1的单光子协同性和10 kHz（fm）/ $\surd$ Hz的零点频率（位移）噪声幅度。结合SiO $_2$的高功率处理能力和低外来衬底噪声，该传感器作为传感器工作得特别好。将其部署在4 K低温恒温器中，我们最近证明了在标准量子极限（SQL）下的位移不精确度低于40 dB，具有不精确反作用产品$<5\cdot\hbar$。在这份报告中，我们提供了一个全面的描述设备的设计，制造和表征，重点是扩展海森堡有限读出到室温。为此，我们描述了一个室温实验，其中实现了比SQL低30 dB的位移不精确度和不精确反作用积$…
2016-01-25 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Higher order topological degeneracies and towards unique successive state-switching in a four-level open system
拓扑奇点，即例外点（EP），是非厄米特系统中一系列有趣而独特的物理效应的关键。在此背景下，围绕四阶EP（EP 4）的四个耦合态之间的相互作用还有待探索。在这里，我们报告了一个四能级参数依赖的扰动非厄米哈密顿量，模仿量子或波为基础的系统，探索物理方面的EP4解析以及数值。建议的哈密顿量表现出不同的相互作用计划的同时存在不同的高阶EP的顺序。在这里，一个EP4已经实现了四个耦合状态之间的相互作用与适当的参数操作。我们全面调查的动态相应的耦合特征值与频闪参数的变化在附近的嵌入式EP4建立一个新的连续状态切换现象之间，这被证明是强大的，即使在存在不同的顺序的EP。实现与耦合控制参数的扰动参数的关系，我们独家报道了一个区域，主机多个EP4在一个特定的系统。连续状态交换的手征行为也已在EP 4附近建立。所提出的方案丰富了EP4的物理方面，应该在任何各向异性的多状态集成系统中提供一种新的光操纵工具。
2019-09-25 physics.optics quant-ph
Annihilation of exceptional points from different Dirac valleys in a 2D photonic system
拓扑物理学依赖于携带拓扑电荷的哈密顿本征态奇点的存在，如量子涡旋、狄拉克点、外尔点和--在非厄米特系统中--例外点（EP）、线或面。它们只出现在由费米弧连接的成对中，并且与厄米奇点有关，例如狄拉克点。带有相反电荷的二维狄拉克点的湮灭已经被实验报道。它仍然难以捉摸的外尔点和二阶EP终止不同的费米弧。在这里，我们观察到湮灭的二阶EP从不同的狄拉克点形成不同的山谷。研究了一种具有压控双折射和TE-TM光子自旋轨道耦合的液晶微腔。两个相邻的模式可以用一个两带的厄米哈密顿量来描述，该哈密顿量显示了两个拓扑相位，具有两个相同符号或四个相反符号的狄拉克点（谷）。非厄米性是由极化相关损失提供的，它将狄拉克点分成由费米弧连接的EP对。我们通过增加非厄米性度来度量它们的拓扑荷和控制它们在倒易空间中的位移。来自不同山谷的相反电荷的EP相遇并湮灭，将不同的费米弧连接成一条闭合线。这种非厄米拓扑跃迁只在哈密尔顿算子的厄米部分拓扑平凡（有四个谷）时发生，但与厄米跃迁不同。我们的研究结果提供了新的视角的多功能操纵的EP，打开了新的领域的非厄米谷物理。
2021-12-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
