Optical Metrology of Sub-Wavelength Objects Enabled by Artificial Intelligence
显微镜和各种形式的干涉仪已经在通常大于光的波长λ的物体的光学计量中使用了几十年。然而，由于衍射极限，亚波长物体的计量被认为是不可能的。我们报告说，通过分析物体散射的相干光的衍射图案，利用深度学习进行分析，可以测量亚波长物体的物理尺寸，精度超过λ/800。利用633 nm的激光，我们可以测量不透明屏幕中亚波长狭缝的宽度，精度为0.77nm，这对电子束和离子束光刻的精度提出了挑战。该技术适用于集成计量和加工工具的智能制造应用中纳米尺寸的高速非接触测量。
2020-05-11 physics.optics
Nonlinear interferometry-based metrology of magneto-optical properties at infrared wavelengths
针对红外磁光计量元件缺乏的问题，提出基于非线性干涉测量、以可见光探测红外特性的方法，并在近红外600 nm带宽内测量铋铁石榴石的Verdet常数。
2024-06-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Photonic-chip supercontinuum with tailored spectra for precision frequency metrology
利用芯片集成光子波导产生超连续谱是实现脉冲激光光源光谱展宽的一种有效方法，它具有脉冲能量低、形状因子小等优点。当用锁模激光频率梳泵浦时，这些波导可以相干地将梳谱扩展到带宽的一个倍频程以上，以实现自参考稳定。然而，对于频率计量和精密光谱学中的应用，期望不仅支持自参考，而且生成具有可定制宽带光谱的低噪声梳。在这项工作中，我们展示了基于氮化硅的色散工程波导，旨在满足这些目标，并实现大波长跨度的精密光学计量实验。我们进行时钟比较测量和报告的时钟限制的相对频率不稳定性的$3.8\times10^{-15}$在$τ= 2$秒之间的1550 nm腔稳定的参考激光器和NIST的钙原子钟激光器在657 nm使用两个倍频程波导超连续谱梳。
2017-02-13 physics.ins-det physics.optics
Active-cavity photonic molecule optical data wavelength converter for silicon photonics platforms
我们展示了一种基于电驱动光子分子结构的光数据波长转换器，该结构包括两个耦合的有源硅微谐振器。由频率等于所需波长偏移的连续波（CW）微波驱动信号提供的转换器复制新波长的输入光信号。光学耦合腔系统将超模谐振与输入光波和波长转换光波匹配，从而最大化转换效率。两个器件设计，执行波长上变频和下变频0.19 nm（24 GHz），-13 dB的转换效率和6 GHz的带宽;和0.45 nm（56 GHz），-18 dB的效率和5 GHz的带宽进行了演示。一个4 Gbps的非归零（NRZ）光数据流的波长移位，并成功地恢复。这种架构接受CMOS级RF驱动电压，并且可以集成在单片CMOS电子光子平台中，具有简单的信号源电路，作为生成和执行波长转换的自包含芯片上子系统的一部分，不需要向芯片输入高频（光或电）和高功率外部泵浦。这种类型的器件可能成为硅和CMOS光子学工艺组件库中的新标准元件。
2020-05-11 physics.app-ph physics.optics
Nanometer-precision surface metrology of millimeter-size stepped objects using full-cascade-linked synthetic-wavelength digital holography using a line-by-line full-mode-extracted optical frequency comb
本文提出全级联合成波长数字全息术（FCL-SW-DH），利用逐线提取的300个光学频率梳模式生成细步宽幅级联链接，在14.85 mm最大轴向范围内实现了对毫米级阶梯物体6.1 nm轴向不确定度的纳米精度表面计量。
2023-01-25 physics.optics
General theory for super-sensitive dual-wavelength phase metrology: error-free unwrapping and signal-to-noise ratio
从1971年到2012年，双波长光学计量仅使用两个近灵敏条纹的解调低灵敏度相位差。Di等人在2013年首次报道了额外使用相位和的双波长相位计量[28];这是提高光学计量中相位精度的重要一步。然而，这篇论文及其衍生论文没有提供相位差和相位和的信噪比（SNR）的数学分析。两者都没有提供用于无误差地展开相位和的数学分析。本文给出了超灵敏双波长相位计量的一般理论。特别是数学分析和公式的信噪比和无误差的相位展开的双波长计量。首先，我们通过相移算法（PSA）的相位解调两个接近灵敏度的条纹。然后，我们计算它们的相位差和相位和;相位差被假设为非包裹的。然而，相位和是高度包裹的，超灵敏的，并且具有高得多的SNR。空间相位展开的高度不连续的相位总和被排除。然而，正如我们所示，有可能从噪声较大的相位差中无误差地解包噪声相位和。我们将这种超灵敏的相位计量理论应用于轮廓术，使我们能够获得超灵敏的高度测量。据我们所知，本文提出的SNR和无误差解缠的数学分析和公式以前没有报道过。
2017-06-08 physics.ins-det physics.optics
Silicon photonic crystal cavities at near band-edge wavelengths
我们展示了光子晶体L3腔的谐振波长约为1.078 \textmu m的非掺杂绝缘体上的硅，旨在提高自发发射从磷施主束缚激子。\enspace我们已经优化了制造配方，使用容易获得的工艺材料，如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为软电子束掩模和化学气相沉积（CVD）生长的氧化物层作为硬掩模。我们的双层抗蚀剂技术有效地产生了光子晶体腔，其品质因数（$Q$）为$\sim 5,000$，波长为$1.078$ \textmu m，在室温下使用腔反射测量法测量。我们观察到随着腔共振向较短波长移动（在波长$< 1.070$ \textmu m处的$Q \lesssim3,000$），$Q$减小，这主要是由于硅的本征吸收。
2018-09-28 physics.app-ph physics.optics
Z_2 Photonic topological insulators in the visible wavelength range for robust nanoscale photonics
拓扑光子学提供了一个理想的平台，展示新的带拓扑概念，这也是有前途的鲁棒波导，通信和计算应用。然而，诸如在短波长下的极大器件占用面积和功能性的许多挑战仍有待解决，这需要制造还可以耦合到许多重要的有机和无机半导体中的电子激发的实用和有用的器件。在这封信中，我们报告了一个实验实现的Z_2光子拓扑绝缘体，其拓扑边缘态能量跨越可见光波长范围，包括在亚500 nm制度。光子结构是基于变形的六角晶格与保留六重旋转对称图案上悬挂的氮化硅膜。实验测得的拓扑晶格的能量-动量色散直接显示了拓扑能带反转的体能带的亮度交换，也是螺旋边缘状态时，采取的拓扑界面附近的测量。螺旋边缘模在真实空间中的鲁棒拓扑输运通过成功地引导圆偏振光光束单向通过尖锐的扭结而没有大的信号损失来证明。这项工作为在短波长范围内工作的小足迹光子拓扑器件铺平了道路，这些器件也可以用于耦合到激子，以进行纳米级的非常规光-物质相互作用。
2020-01-07 physics.app-ph physics.optics
Telecommunication-wavelength two-dimensional photonic crystal cavities in a thin single-crystal diamond membrane
我们展示了二维光子晶体腔工作在通信波长的单晶金刚石膜。我们使用高光学质量和薄（~ 300 nm）的金刚石膜，由多晶金刚石框架支撑，实现完全悬浮的二维光子晶体腔与高的理论品质因数~ $8\times10^6$和相对较小的模式体积~2 $(λ/n)^3$。使用电子束光刻和垂直干法蚀刻在膜中制造腔。我们观察到腔谐振在一个宽的波长范围内跨越电信O-和S-波段（1360 nm-1470 nm）的Q因子高达~1800。我们的方法提供了一个新的方向，芯片上的金刚石纳米光子应用在结晶波长范围内。
2021-10-26 physics.app-ph physics.optics
Towards compact high-efficiency grating couplers for visible wavelength photonics
虽然光栅耦合器已经成为集成硅光子平台的光学接入的事实上的标准，但它们在可见光波长下的性能，在中等折射率对比度的平台（如氮化硅）中，留下了显著的改进空间。特别地，折射率对比度控制每个光栅齿的衍射效率和所得的总耦合器长度。在这项工作中，我们开发了两种方法来解决这个问题：一个介电光栅，总结多个光学模式，以增加整体输出强度，和一个嵌入式金属光栅，提高可达到的折射率对比度，从而减少了芯片上的足迹。我们目前的实验结果，可以开发，以实现紧凑高效的可见波长光子互连，以期对量子光子学的低温部署，其中空间是有限的，效率是至关重要的。
2022-08-09 physics.app-ph physics.optics
Broadband Waveguide-Coupled Photodetectors in a Submicrometer-Wavelength Silicon Photonics Platform
本文报道在代工厂制造的短波长硅光子学平台中单片集成的波导耦合光电探测器，两种变体覆盖400–955 nm，并实现高效率、低暗电流、18 GHz带宽及374 GHz增益带宽积。
2025-09-27 physics.app-ph physics.optics
Integrated photonic interposers for processing octave-spanning microresonator frequency combs
微梳-在微谐振器中产生的光学频率梳-在过去十年中取得了巨大的进步，并且在频率计量、导航、光谱学、电信和微波光子学中的应用是有利的。最重要的是，微梳提供了完全集成的小型化光学系统的前景，其成本、尺寸、重量和功率都得到了前所未有的降低。然而，这一目标一直受到使用大体积自由空间和光纤组件来处理微梳的阻碍，将形状因子限制在桌面上。在这里，我们通过引入集成光子中介层架构来处理微梳并取代分立元件来应对这一挑战。以1550 nm左右的电信C波段基于微梳的光频率合成为我们的目标应用，我们开发了一种内插器架构，该架构在光子小芯片和构成合成器的异质集成器件之间收集、路由和接口倍频程宽的光信号。我们已经实现了倍频程跨越光谱滤波的微梳，中央的中介层，在流行的氮化硅光子平台，并已确认所需的性能的中介层的各个元素。此外，我们表明，厚的氮化硅需要明亮的耗散克尔孤子的产生可以集成与相对较薄的氮化硅中介层通过倍频程带宽绝热倏逝波耦合，指示未来的系统级合并的路径。我们的内插器架构解决了芯片上微梳处理的迫切需要，以成功地集成微梳系统。随着微梳和集成器件的发展，我们的方法可以很容易地适应其他计量级应用的基础上，光学原子钟和高精度导航和光谱。
2020-10-01 physics.app-ph physics.optics
Silicon photodetector for integrated lithium niobate photonics
我们展示了一个非晶硅光电探测器与薄膜锂酸盐光子平台在可见光波长范围内工作的集成。我们提出了这种金属-半导体-金属光电探测器的设计，制造，集成和实验表征的细节，其特征在于在跨越635 nm至850 nm波长范围的宽光带宽上的响应度为22 mA/W至37 mA/W。
2019-09-06 physics.app-ph physics.optics
Silicon Photonics Wavelength-Independent C-Band Tunable Optical Filter With Feasible Thermal Tuning Requirements
针对下一代DCI的ASE噪声抑制，提出基于Vernier微环与宽带定向耦合器的硅光C波段滤波器，实现40 nm无FSR、高消光比及低热预算全调谐。
2023-02-03 physics.app-ph physics.optics
Characterization of non-planar ring oscillators at a wavelength of 1064 nm for high precision metrology
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本文表征了一种基于非平面环形振荡器设计的1064 nm新型种子激光器，实验表明其功率和频率噪声比商用NPRO低十倍，且放大到40 W后噪声优势仍保持，适用于下一代引力波探测器等高精度计量应用。
2025-08-14 physics.optics quant-ph
Visible Wavelength Flatband in a Gallium Phosphide Metasurface
设计超颖表面中的光的光的色散允许控制限制在超颖表面中的光与放置在其近场内的材料之间的光-物质相互作用强度。具体地说，设计平带色散增加了光子态密度，从而增强了光-物质相互作用。在这里，我们通过实验证明了在可见光波长下具有平坦色散的超颖表面。我们设计并制作了一个悬浮的一维磷化镓超颖表面，通过能量-动量谱测量了其光子能带结构，观察到光子带在$\sim 580$ nm处的半角$10^o$上是平坦的。我们将硒化镉纳米片与超颖表面集成，并测量耦合到平带的光致发光。我们的光子平带的演示将使新兴的量子发射器集成到元表面的可能性，在非线性图像处理和拓扑光子学的可能应用。
2023-02-06 physics.app-ph physics.optics
Photonic Frequency Conversion of OFDM Microwave Signals in a Wavelength-Scale Optomechanical Cavity
光学机械（OM）腔使得能够在波长尺度体积中耦合近红外线和GHz频率声波。当在声子激光机制中驱动时，OM腔可以同时作为非线性混频器和本地振荡器-在机械谐振频率的整数倍-在光域中执行。在这项工作中，我们使用这个属性来证明全光频率下变频和上变频的MHz带宽的正交频分复用信号符合IEEE 802.16e WiMAX无线标准在微波频率。为此，我们采用了硅OM晶体腔（OMCC），支持在$f_m\approx$ 3.9 GHz的呼吸般的机械谐振，并具有足迹$\approx$ 10 $μ$ m $^{2}$，这产生的频率转换效率优于-17 dB在下变频和上变频过程中在毫瓦级驱动功率。该工作为OMCC在小型化硅光子芯片中数字调制微波信号的低功耗全光子处理中的应用铺平了道路。
2021-12-16 physics.app-ph physics.optics
Heterogeneous tantala photonic integrated circuits for sub-micron wavelength applications
本文提出在980 nm波段将InGaAs量子阱有源区与五氧化二钽无源元件异质集成，实现高良率光子集成电路及多种激光器，并验证其泵浦微环产生短波长信号，为紧凑型原子与囚禁离子量子传感器提供集成光子引擎路径。
2025-01-01 physics.app-ph physics.optics
Alignment-Free Nanometric Optical Metrology Enabled by Structured Light
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）；University of Tsukuba（筑波大学）；National Applied Research Laboratories, Taiwan Instrument Research Institute（国家应用研究中心台湾仪器研究所）；University of Southampton（南安普顿大学）
提出利用拉盖尔-高斯或厄米-高斯结构光照明，结合AI分析方法，实现单次、无标记、无对准的亚波长结构一维位置测量，精度达λ/110（7.2 nm）。
2026-06-24 physics.optics
Two-Stage Lithium Niobate Nonlinear Photonic Circuits for Low-Crosstalk and Broadband All Optical Wavelength Conversion
针对现有单阶段全光波长转换器串扰高的问题，提出集成二次谐波模块、转换模块及泵浦滤波器的两阶段TF-PPLN光子电路，实现25dB以上边道抑制比、110nm带宽与-15.6dB效率，适用于经典与量子光子系统。
2025-08-03 physics.app-ph physics.optics
Photonic radio frequency and microwave integration based on a multi-wavelength 49GHz Kerr microcomb source
我们展示了一个基于集成孤子晶体微梳光源的光子射频积分器。通过使用横向结构多播和渐进地延迟输入RF信号，输入RF信号被离散地积分。微梳光源可提供多达81个波长，实现6.8 ns的大积分时间窗口，以及高达84 ps的时间分辨率。我们对各种输入RF信号进行信号积分，包括具有不同时间宽度的高斯脉冲、具有不同时间间隔的双脉冲和方波。实验结果与理论分析吻合较好。这些结果验证了我们的基于微梳的集成器是一种具有竞争力的RF信号集成方法，具有高性能和潜在的低成本和占地面积。
2020-04-17 physics.app-ph physics.optics
Extending the spectrum of fully integrated photonics
集成光子学深刻影响了支撑现代社会的广泛技术。在芯片上制造完整光学系统的能力提供了无与伦比的可扩展性、重量、成本和功率效率。在过去的十年中，从纯III-V材料平台到硅光子学的发展，通过将集成激光器与商业电子行业的大批量先进制造能力相结合，大大拓宽了集成光子学的范围。然而，尽管具有显著的制造优势，但目前对硅基波导的依赖限制了光子集成电路（PIC）可用的光谱窗口。在这里，我们提出了新一代的集成光子学，通过直接结合III-V族材料与硅晶片上的氮化硅（SiN）波导。使用这种技术，我们提出了第一个完全集成的PIC在波长短于硅的带隙，展示了基本的光子构建模块，包括激光器，光电探测器，调制器和无源器件，所有工作在亚微米波长。利用这个平台，我们在短波长的集成激光器中实现了前所未有的相干性和可调谐性。此外，通过利用这种更高的光子能量，我们展示了极好的高温性能，并首次在高温下实现了kHz级的基本线宽。鉴于短波长的许多潜在应用，这种集成策略的成功开启了广泛的新集成光子学应用。
2021-12-10 physics.app-ph physics.optics
Experimental demonstration of valley-Hall topological photonic crystal at telecommunication wavelengths
光子拓扑绝缘体为消除散射损耗和提高光通信系统的效率提供了前所未有的可能性。尽管在理论上做出了重大努力，但在电信领域工作的集成光子拓扑绝缘体的实验演示仍然缺失。在这里，我们设计，制造和表征光子晶体为基础的拓扑结构，表现出谷霍尔效应。我们实验证明了在一个CMOS兼容的芯片工作在电信波长的拓扑保护的边缘状态的传播。这一贡献是集成拓扑光子学的重要一步。
2018-05-18 physics.optics
Hybrid integrated laser at visible wavelengths using aluminum nitride photonic integrated circuit
本研究首次实现以氮化铝为波导材料的混合外腔二极管激光器，制备了近红外与红光两款器件，分别测得对应功率、线宽、光谱覆盖及边模抑制比等性能参数。
2024-08-13 physics.app-ph physics.optics
Effect of wavelength dependence of nonlinearity, gain, and dispersion in photonic crystal fiber amplifiers
光子晶体光纤由于其模场面积和色散设计的灵活性而被用于光纤放大器和激光器中。然而，这些量强烈地依赖于波长。通过将波长依赖性明确纳入非线性薛定谔方程，研究了周期和孔径变化的光子晶体光纤的增益、非线性和色散的波长依赖性。每个参数的波长依赖性的效果分别研究，以及结合。示出的参数的波长依赖性，以创建不对称的光谱和啁啾，但有一个缓和的影响脉冲展宽。在模拟中包括非线性的波长依赖性的效果被证明是最显着的色散或增益相比。
2005-05-03 physics.optics
Controllable spiking patterns in long-wavelength VCSELs for neuromorphic photonics systems
在1310 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）中获得了多个可控尖峰图案，以响应于诱导的扰动和两种不同的偏振光注入情况，即平行和正交。在电信波长下工作的VCSEL中实现可再现的尖峰响应为这些设备在用于非传统计算应用的超快神经形态光子系统中的未来使用提供了很大的希望。
2015-07-29 physics.optics
Coherent supercontinuum generation in a silicon photonic wire in the telecommunication wavelength range
我们展示了一个完全相干的超连续光谱跨越500 nm的绝缘体上的硅光子线波导在1575 nm波长泵浦。一个很好的协议与数值模拟报告。模拟还表明，高水平的双光子吸收可以基本上强制执行的光谱展宽过程的相干性，而不管泵浦脉冲的持续时间。
2014-10-16 physics.optics
Scalable intensity-based photonic matrix-vector multiplication processor using single-wavelength time-division-multiplexed signals
本研究提出一种基于时分复用的可扩展光子矩阵-向量乘法处理器，仅使用单波长强度调制信号避免相干检测，在SOI平台制造32通道处理器并用于CNN手写数字识别，实现93.47%准确率。
2025-02-08 cs.ET physics.app-ph physics.optics
Lithium Niobate Photonic Topological Insulator-based Multi-Wavelength Optical Demultiplexer with Piezoelectric Switch-Off
本文设计基于铌酸锂光子拓扑绝缘体的2通道多波长光解复用器，实现低串扰与高隔离，并利用逆压电效应通过电压关断拓扑传输。
2024-12-09 physics.optics
Electro-optic adiabatic wavelength shifting and Q switching demonstrated using a p-i-n integrated photonic crystal nanocavity
我们利用p-i-n集成高Q值光子晶体纳米腔演示了电光调制的绝热波长漂移。通过比光子寿命更快地调制腔的共振，被捕获光的波长被电位移。通过p-i-n结注入电子以降低折射率来改变腔谐振。此外，我们采用绝热波长漂移的演示动态调Q电光调制。
2010-09-02 physics.optics
Optical Frequency Combs Generated by Four-Wave Mixing in Optical Fibers for Astrophysical Spectrometer Calibration and Metrology
本文提出了利用两束稳频单频激光在光纤中的多次四波混频产生的光学频率梳，用于高精度频率标记、天体物理光谱仪的校准和计量。使用具有非常短的长度和小的群速度色散的高度非线性和光子晶体光纤，结合参量产生所需的能量和动量守恒，确保梳状频率之间的相位失配可以忽略。与来自锁模激光器或微腔的梳相比，没有谐振器允许从数十千兆赫兹到超过太赫兹的频率间隔的大调谐。
2008-06-03 physics.atom-ph physics.optics
High Resolution Spectral Metrology Leveraging Topologically Enhanced Optical Activity in Fibers
旋光性是光学活性的一种形式，是一种在各种光学应用和工业中使用的现象，包括化学，食品和制药。然而，在天然存在的以及结构化介质中，综合效应通常很小。在这里，我们证明，通过利用固有的和稳定的自旋轨道相互作用的轨道角动量光纤模式，巨大的，可扩展的光学活性可以获得，我们可以利用这种效果，实现一种新型的波长计，通过利用其光学旋转色散。我们构造的装置提供了具有高分辨能力$R =3.4 \times 10^6$（即在$1-μm$波长处的分辨率$< 0.3 pm$）的瞬时波长测量技术，并且还可以以高灵敏度检测已知线型的光谱带宽。
2020-07-10 physics.optics
Applying tiling and pattern theory in the design of hollow-core photonic crystal fibers for multi-wavelength beam guidance
我们展示了如何应用平铺和图案理论设计空芯光子晶体光纤，并在多个带隙中引导光。通过在单个[$3^6$; $3^2$]中组合两种不同的玻璃顶点。$4.3.4$] 2-均匀平铺，支持具有基波、二次和三次谐波波长的传输区域。这种包层设计也可能是用于Er/Yb、Nd：YAG和Ti：Sapphire激光源的高功率光束传输的优秀候选者。
2019-10-23 physics.optics
High Fidelity 12-Mode Quantum Photonic Processor Operating at InGaAs Quantum Dot Wavelength
可重构量子光子处理器是光子量子计算的关键技术。虽然大多数大规模可重构量子光子处理器在1550 nm左右的电信C波段进行了演示，但是利用非常适合于光子量子计算的量子点的高性能单光子光源在各种波长下操作。因此，存在对于具有更大波长范围的量子光子处理器的兼容性的需求。氮化硅（SiN）具有高限制和宽透明窗口，能够在C波段以外的波长实现紧凑、低损耗的量子光子处理器。在这里，我们报告了SiN通用12模量子光子处理器，其在940 nm的波长处具有最佳操作，其与发射在900 nm至970 nm波长范围内的光的InGaAs量子点光源兼容。该处理器可以在其12个输入模式上实现任意幺正变换，保真度为98.6%，平均光损耗为3.4 dB/模式。
2022-04-12 physics.optics quant-ph
Integrated Multi-Wavelength Photonic Architectures for Future Scalable Trapped Ion Quantum Devices
针对可扩展囚禁离子量子器件缺乏整体光子电路架构的问题，本文提出单芯片内多波长激光向多囚禁区传输的集成方案，并比较两种纳米光子波导配置的总激光功率损耗。
2025-09-01 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Extraordinary wavelength reduction in terahertz graphene-cladded photonic crystal slabs
光子晶体板由于其结构周期性而具有光限域、色散工程、非线性增强等特殊功能，在纳米光子学领域有着广泛的应用。亚微米器件尺寸和模体积对于硅基光子晶体板是常规的，然而在光谱上它们限于在近红外中操作。在这里，我们表明，两个单层石墨烯片允许硅光子晶体板与亚微米周期性操作在太赫兹制度，具有极端的100倍波长减少和出色的面外限制。石墨烯包覆的光子晶体板表现出与理想的二维光子晶体的能带结构非常相似的能带结构，即使当板厚度接近零时也具有宽的二维光子带隙。整个光子能带结构不仅与石墨烯费米能级成比例，而且更重要的是，随着板厚度的减小而缩放到较低的频率。就像理想的二维光子晶体一样，石墨烯包覆的光子晶体板沿着线缺陷限制光，形成传播长度为数十个晶格常数的波导。所提出的结构开辟了可能性，大大减少太赫兹光子系统的大小的数量级。
2015-09-01 physics.optics
Direct measurement of a one-million-dimensional photonic state
在量子精密测量科学和量子光子学研究中，获取光子携带的大量信息是一个持久的挑战。光子的横向空间态是一个便于研究的高维量子系统，因为它有一个很好理解的经典模拟光束的横向复场分布。所有当前可用的量子精密测量技术的一个严重缺点是需要耗时的表征过程，这非常不利地与量子系统的维度成比例。在这里，我们展示了一种技术，直接测量一个百万维光子空间状态在一个单一的设置。通过安排一个弱的动量测量和平行的强的位置测量，整个光子态矢量的复值变得可直接测量。我们测量的状态的维度比以前测量的大约大四个数量级。我们的工作为实时表征高维量子系统开辟了一条实用的途径。此外，我们的演示也作为一个高速，极高分辨率的明确复杂的领域测量技术，为各种经典的应用。
2015-03-16 physics.optics quant-ph
Quantized Hall drift in a frequency-encoded photonic Chern insulator
Université de Montréal（蒙特利尔大学）；INO-CNR（意大利国家研究委员会光学研究所）；Università di Trento（特伦托大学）；Ecole Polytechnique（巴黎综合理工学院）；Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学材料科学研究高等研究院）；Institut Courtois（库尔瓦研究所）
该研究通过在光学纤维环平台的合成频率维度上编码哈达玛模型，实现了具有打破时间反演对称性的光子陈绝缘体，展示了量子霍尔漂移的鲁棒性及其在光子系统中的应用潜力。
2026-02-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electromechanical wavelength tuning of double-membrane photonic crystal cavities
提出了一种将光子晶体腔的谐振波长调谐到1.55 μ m附近的方法。通过机电控制两个平行InGaAsP膜之间的分离来实现PCC模式的大调谐。讨论了避免膜间粘连的制备方法。观察到对称/反对称模式的可逆红/蓝位移，这为机电调谐提供了明确的证据，并且在< 6 V的外加偏压下获得了10 nm的最大位移。
2011-04-06 physics.optics
Wavelength-Accurate Nonlinear Conversion through Wavenumber Selectivity in Photonic Crystal Resonators
集成的非线性波长转换器将来自激光器或量子发射器的光能转换为其他有用的颜色，但是色散限制了可实现的波长偏移的范围。此外，由于几何色散，制造公差降低了器件产生特定目标波长的精度。在这里，我们报告的非线性波长转换器的操作是不依赖于色散工程，然而，输出波长的控制精度高。在我们的方案中，在光子晶体微谐振器中反向传播的波之间的相干耦合引起光子带隙，该光子带隙隔离（在色散空间中）特定的波数以获得非线性增益。我们首先证明了这种策略的参数非线性过程的广泛适用性，通过模拟其在三次谐波产生，色散波形成克尔微梳，和四波混合布拉格散射。在实验中，我们演示了克尔光学参量振荡器，其中这种波数选择相干耦合指定的信号模式。因此，目标和实现的信号波长之间的差异<0.3%。此外，利用带隙保护的波数选择性，我们连续调谐输出频率近300 GHz，而不影响效率。我们的研究结果将带来如何为非线性光学设计微谐振器的范式转变，并且他们在使用集成光子学构建波长精确光源的更大问题上取得了进展。
2022-12-12 physics.optics
Ultra-Sensitive Chip-Based Photonic Temperature Sensor Using Ring Resonator Structures
电阻测温法提供了一种经过时间考验的温度测量方法。然而，基于电阻的方法的基本限制已经在开发光子温度传感器以利用频率计量的进步并实现更大的机械和环境稳定性方面产生了相当大的兴趣。在这里，我们表明，硅基光学环形谐振器设备可以解决1 mK的温差使用传统的波长扫描方法。在边缘侧、恒定功率模式测量中，测量温度差的本底噪声甚至更低，为80微开。
2013-12-18 physics.optics
Direct quantification of topological protection in symmetry-protected photonic edge states at telecom wavelengths
基于模拟量子谷霍尔效应的定制光子晶体（PhC）的拓扑片上光子学由于其对经典和量子信息的鲁棒单向传输的承诺而最近获得了广泛的兴趣。我们提出了一个直接的定量评估的拓扑光子边缘本征态及其传输特性的电信波长范围内使用相位分辨近场光学显微镜。实验可视化的详细的亚波长结构，这些模式沿两个拓扑非平凡的镜像对称晶格之间的界面传播，使我们能够映射它们的色散关系，并区分几个高阶布洛赫谐波的贡献。由其相速度定义的前向和后向传播模式的选择性探测使得能够直接量化拓扑鲁棒性。研究控制缺陷中的近场传播允许提取上限，以拓扑保护在芯片上的光子系统相比，传统的光子晶体波导。我们发现，受保护的边缘状态是两个数量级更强大的相比，传统的光子晶体波导。这种拓扑鲁棒性的直接实验量化包括在集成光子学中应用拓扑保护指导的关键一步，允许前所未有的无错误光子量子网络。
2020-08-24 physics.optics
Silicon oxynitride platform for linear and nonlinear photonics at NIR wavelengths
在光子集成电路用于量子信息和传感的未来应用中，开发用于集成光子学的通用和新颖的材料平台是至关重要的。在这里，我们提出了一个低损耗材料平台的基础上，高折射率氮氧化硅（\ce{SiON}），它提供了显着的特性，在广泛的红色/近红外波长的线性和非线性光学应用。对于可见光波长，所展示的传播损耗$<1.5$ ~dB/cm使得能够实现用于光子操纵的长且复杂的电路，以及实现高品质因数谐振器。此外，所提出的\ce{SiON}显示出$10^{-19}$ ~m $^2$ /W的高非线性系数，提高了可用于片上光子产生方案的非线性效应的强度。
2022-06-09 physics.optics
Multi-wavelength source at ITU-T grid based on ultra-flattened dispersion photonic crystal fibers
我们报告了一种基于超平坦色散光子晶体光纤的多波长光源的开发，该光源以100 GHz的间隔锁定到ITU-T网格。ITU-T网格频率是利用多重四波混频过程产生的。通过发射03强泵浦信号，我们实验获得了250个跨越200 nm的产物。为了研究和改善这种非线性光学器件的性能，基于分步傅里叶方法进行了模拟。
2008-06-16 physics.optics
Semi-analytical approach to short-wavelength dispersion and modal properties of photonic crystal fibers
我们考虑由任意基底材料制成的光子晶体光纤，并推导出适用于短波长区域的色散和模式特性的统一半解析方法。特别是，我们计算的色散和有效折射率和比较全矢量平面波模拟，我们发现很好的协议。我们还计算了模场直径和V参数的渐近结果，从后者我们预测，纤维是无休止的单模归一化的空气孔直径小于0.42，独立的基础材料。
2005-02-14 physics.optics
Unidirectional and Wavelength Selective Photonic Sphere-Array Nanoantennas
我们设计了一个光子球阵列纳米天线（NA），表现出强方向性和波长选择性。虽然光子NA的几何配置类似于等离子体Yagi-Uda NA，但它具有不同的工作原理，最重要的是，减少了等离子体元件的固有金属损耗。对于任何选定的光波长，反射器的尖锐Fano共振是可调谐的，以与球链指向矢的较宽偶极共振在光谱上重叠，从而导致高方向性。这项工作为定向和选择性的光子NA提供了设计原则，这对于光子探测和自发发射操纵特别有用。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Design of wavelength division multiplexing devices based on tunable edge states of valley photonic crystals
波分复用（WDM）器件是光子集成电路（PIC）的关键元件。基于硅波导和光子晶体的传统WDM器件由于缺陷的强后向散射引入的高损耗而具有有限的透射率。此外，减少这些设备的占地面积是具有挑战性的。在这里，我们从理论上证明了一个波分复用器件在电信范围内的基础上全介质硅拓扑谷光子晶体（VPC）结构。我们通过调节硅衬底中晶格的物理参数来调节其有效折射率，这可以连续地调节拓扑边缘态的工作波长范围，从而允许设计具有不同信道的WDM器件。WDM器件有两个通道（1470 nm-1523 nm和1548 nm-1609 nm），对比度分别为22.4 dB和24.9 dB。这种控制拓扑边态工作带宽的原理可以普遍应用于各种可集成光子器件的设计，具有广阔的应用前景。
2022-04-09 physics.optics
Hybrid photonic-plasmonic cavity design for very large Purcell factors at telecom wavelengths
混合光子-等离子体腔可以被定制为同时显示高Q因子和极小的模体积，这导致大的Purcell因子FP值。在不同的混合配置中，那些基于纳米粒子在一个镜子（NPoM）等离子体腔提供了最低的模式体积之一，虽然到目前为止，他们的操作已被限制在1 μm以下的波长。在这里，我们提出了一种混合结构，该结构由硅光子晶体腔组成，该腔的中心有一个缝隙，其中引入了金纳米颗粒。该混合系统工作在电信波长，并提供高Q因子值（Q ${\approx} 10^{5}$）和小归一化模体积（Vm ${\approx} 10^{-4}$），导致极大的Purcell因子值FP ${\approx} 10^{7}$ - ${10^{8}}$。所提出的腔可用于不同的应用，如分子光力学，生物和化学传感，全光信号处理或增强拉曼光谱在相关的电信波长范围。
2022-04-11 physics.optics
Observation of wavelength-dependent Brewster angle shift in 3D photonic crystals
由于光子晶体表面的亚波长特性和晶体内部折射率的周期性变化，偏振光与光子晶体的相互作用具有独特的性质。在这里，我们提出了一个详细的研究与三维光子晶体与面心立方对称的光散射的偏振各向异性在一个广泛的波长和角度范围。偏振的各向异性导致在传统的布儒斯特角定义的具有一定的折射率的平面界面的移位。观察到的布儒斯特角的偏移强烈地依赖于折射率对比度和晶格常数。对具有不同折射率对比度和晶格常数的光子晶体进行了偏振相关的禁带测量。这些测量结果表明，独特的停止间隙分支在高对称点的布里渊区的光子晶体。TE极化时观察到了固有的阻隙分支，而TM极化时由于布鲁斯特效应而被抑制。我们的结果有后果的偏振光散射等离子体结构和介电元表面，也是有用的应用，如纳米级偏振分裂器和激光器。
2016-11-29 physics.optics
Enhanced dynamic range spatio-spectral metrology of few-cycle laser pulses
Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics, National Institute for Physics and Nuclear Engineering Horia Hulubei（极端光基础设施-核物理部，霍里亚·胡卢贝伊国家物理与核工程研究所）；University of Bucharest（布加勒斯特大学）；National University of Science and Technology Politehnica of Bucharest（布加勒斯特理工大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Lund University（隆德大学）
本文提出通过光谱滤波和拼接提升测量动态范围，以实现对短脉冲的精确重构，验证了该方法在INSIGHT、IMPALE和空间分辨傅里叶变换光谱仪中的有效性。
2026-03-29 physics.ins-det physics.optics
Sagnac interference in integrated photonics for reflection mirrors, gyroscopes, filters, and wavelength interleavers
Sagnac干涉作为干涉测量的一种基本光学方法，在光学系统的反射操纵、精密测量和光谱工程中有着广泛的应用。与其他干涉配置相比，它提供了有吸引力的优势，通过产生降低的系统复杂性，而不需要在不同的路径之间的相位控制，从而提供了高度的稳定性，对外部干扰和低波长依赖性。集成制造技术的进步使得芯片级Sagnac干涉仪与通过空间光或光纤设备实现的更传统的方法相比具有大大减少的占用空间和改进的可扩展性。这促进了具有双向光传播的各种集成光子器件，与诸如马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和环形谐振器（RR）的单向光传播器件相比，显示出新的特征和能力。在这里，我们提出了我们的最新成果的功能集成光子器件的基础上Sagnac干涉。我们概述了集成Sagnac干涉器件的理论，并与其他集成光子构建模块（如MZI、RR、光子晶体腔和布拉格光栅）进行了比较。我们提出了我们的最新成果，Sagnac干涉器件实现在集成光子芯片，包括反射镜，光学陀螺仪，基本的过滤器，波长（去）转换器，和量子物理学的光学模拟。
2023-02-25 physics.optics
Photonic RF channelizer based on a 90 wavelength optical soliton crystal 49GHz Kerr microcomb
我们报告了一个宽带射频（RF）信道化器与多达92个通道使用一个相干的微梳源。利用49 GHz微环谐振器（MRR）产生的孤子晶体微梳作为多波长光源。由于其超低的梳齿间距，在C波段可使用多达92个波长，从而产生宽的工作带宽。另一个高Q MRR被用作无源光学周期滤波器，以121.4MHz的高分辨率对RF频谱进行切片。我们通过实验实现了8.08 GHz的瞬时RF工作带宽，并通过热调谐验证高达17.55 GHz的RF信道化。我们的方法是朝着单片集成光子RF接收机迈出的重要一步，具有降低的复杂性，尺寸和前所未有的性能，这对于从宽带模拟信号处理到数字兼容信号检测的广泛RF应用非常重要。
2020-04-20 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Nonlinear wavelength conversion in photonic crystal fibers with three zero dispersion points
在这项理论研究中，我们表明，一个简单的无休止的单模光子晶体光纤可以被设计成产量，不只是两个，而是三个零色散波长。第三个色散零点的存在创建了一个丰富的相位匹配拓扑结构，使四波混频和共振辐射带的孤子和短脉冲发射的光谱位置的增强控制。这些波段定位的极大增强的灵活性在波长转换、超连续谱产生和量子光学的双光子源中具有应用。
2010-06-09 nlin.PS physics.optics
Optical frequency comb technology for ultra-broadband radio-frequency photonics
光学频率梳出色的相位噪声性能导致了光学合成和计量学的革命，涵盖了从分子光谱到激光测距和光通信的无数应用。然而，光学频率梳的理想特性取决于应用。在这篇评论中，不同的技术的产生和处理的高重复率（>10 GHz）的光学频率梳与技术兼容的光通信设备。特别强调的好处和前景，这项技术在一般领域的射频光子学，包括应用在高性能微波光子滤波，超宽带相干通信，和射频任意波形产生。
2014-03-11 physics.optics
