Large enhancement of the effective second-order nonlinearity in graphene metasurfaces
使用强大的均匀化技术，在基频（FF）和二次谐波（SH）下均化一维和二维石墨烯超颖表面。在这两种情况下，均匀化方法的预测和那些严格的数值解的麦克斯韦方程组的基础上有很好的协议。然后采用均匀化技术来证明，由于双共振等离子体激元激发机制，导致强，同时在FF和SH的场增强，石墨烯超颖表面的有效二阶极化率可以增强超过三个数量级相比，放置在同一基板上的石墨烯片的固有二阶极化率。此外，我们探讨了我们的研究结果对开发新的有源纳米器件，将纳米图案化的石墨烯结构的影响。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced Kerr nonlinearity for self-action via atomic coherence in a four-level atomic system
通过求解原子能级的密度矩阵方程，详细研究了在基态之间存在退相的四能级原子系统中，电磁感应透明对自作用的光学克尔非线性的增强作用.在四能级系统中，探测光引起的基态的能量移动对三阶极化率的影响主要有三个方面。在这个四能级系统中，三个贡献之间的量子干涉不仅能比具有相同特征参数的三能级系统更有效地提高三阶极化率，而且能使其实部与虚部之比可控。由于两个基态之间的退相和相长量子干涉，最有效的增强通常发生在由原子跃迁频率差和耦合拉比频率确定的偏移处。
2002-11-01 physics.optics
In situ control of integrated Kerr nonlinearity
纳米光子腔中的克尔非线性为探索基础物理科学和开发新型光子技术提供了一个多功能平台。这是由精确的色散控制和纳米结构的显著场增强驱动的。除了色散和泵浦工程之外，克尔非线性的直接控制可以释放光子系统的最终性能和功能。在这里，我们报告的现场控制集成克尔非线性通过其与级联的普克尔斯非线性过程的相互作用。在不改变光子晶体结构的情况下，实现了动态范围超过10dB的克尔非线性调谐.与标准的线性透射相比，在非线性光谱中观察到Fano共振。这证实了竞争光学非线性路径之间的量子干涉。除了非线性增强，我们还展示了新的能力，以抑制材料的固有非线性。最后，我们利用可调非线性来控制光谱亮度和单光子产生的符合与偶然比。这项工作为在量子水平上实现光学非线性过程的完全纳米级控制铺平了道路。
2021-11-30 physics.optics quant-ph
Anapole mediated giant photothermal nonlinearity in nanostructured silicon
高折射率介电纳米结构具有大量的电和磁Mie共振，为在纳米尺度上集中光-物质相互作用提供了一个多功能平台。通过整合独特的功能，远场散射控制和近场浓度从辐射anapole状态，在这里，我们证明了一个巨大的光热非线性在单个亚波长大小的硅纳米盘。纳米级的能量集中和随之而来的近场增强介导的anapole模式产生一个可逆的非线性散射具有大的调制深度和宽的动态范围，揭示了一个创纪录的高非线性指数变化高达0.5，在温和的入射光强度的顺序MW/cm 2。所观察到的光热非线性展示了三个数量级的增强相比，非结构化体硅，以及近一个数量级高于通过辐射电偶极模式。这种非线性散射可以使独特的点扩散函数在共焦反射成像，提供了潜在的远场定位的纳米结构的硅与精度接近40 nm。我们的研究结果为基于光学反射子的有源硅光子学提供了新的思路。
2020-06-16 physics.optics
Exceptional rings in nonlinear non-Hermitian planar optical microcavities: implementation, signal enhancement, and topology
Paderborn University（帕德博恩大学）；Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学科学学院）；Department of Physics, University of Arizona（亚利桑那大学物理系）
研究非线性非厄密平面光学微腔中例外环的实现、信号增强及拓扑特性，揭示非线性对例外环拓扑结构的影响，提出通用框架用于工程设计。
2026-01-09 physics.optics
An electronic-based model of the optical nonlinearity of low-electron-density-Drude materials
本研究针对低电子密度德鲁德材料现有响应模型的不足，建立电子动力学与时变介电常数模型，揭示其非线性响应机制，解决相关争议并实现与实验的定量吻合。
2023-03-30 physics.optics
Optical Kerr nonlinearity enhancement in high-index metasurfaces via Mie void lattices
Institute of Automation and Control Processes, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院远东分院自动化与控制过程研究所）
研究高折射率超表面光学克尔非线性增强，以GaP为模型材料用FDTD模拟，提取空心球等空穴有效非线性折射率，发现孤立空穴共振增强适度，紧密间隔空穴间模式响应更强，开放腔几何结构对混合系统有优势。
2026-07-14 physics.app-ph physics.optics
Experimental parameters, combined dynamics, and nonlinearity of a Magnonic-Opto-Electronic Oscillator (MOEO)
我们报告了一个全面的磁光电子振荡器（MOEO）系统的基础上1550纳米光子和钇铁石榴石（YIG）磁振子的建设和表征。该系统表现出丰富的和协同的参数空间，因为能够控制个人的光子，电子和磁振子组件。利用YIG的自旋波色散特性，其频率自产生以及相关的非线性过程对外部磁场敏感。除了被称为窄带滤波器和延迟元件之外，YIG延迟线还具有自旋波模式，其可以被控制以与光电模式混合以产生高阶谐波拍频模式。由于MOEO系统具有高灵敏度和外部可调谐性，因此在光电子学和光子学之外的磁性和自旋电子学的传感应用中可能会发现有用的。
2020-11-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced Kerr electro-optic nonlinearity through cascaded Pockels effects
我们证明了一个大的增强克尔电光非线性通过级联泡克尔斯效应在畴反转铁电晶体。我们设计了一种可以同时实现级联普克尔斯效应和二次谐波产生的结构。不同偏振的基波光之间的能量耦合导致了大的非线性相移，从而产生了有效的电光非线性折射率。有效非线性可以是正的，也可以是负的，这使得二次谐波谱向耦合中心移动，从而为有效电光非线性折射率的测量提供了一种方法。相应增强的克尔电光非线性比本征值高出三个数量级以上。这些结果为在非中心对称晶体中利用外加电场代替光强来控制非线性相位提供了一种可能。
2015-02-13 physics.optics
Silicon photonic-electronic neural network for fibre nonlinearity compensation
在光通信系统中，光纤非线性是提高传输容量的主要障碍。通常，使用数字信号处理技术和硬件来处理光通信信号，但是增加的速度和计算复杂性对这样的方法产生了挑战。使用光子器件的高度并行的超快神经网络有可能通过在模拟域中处理光信号来减轻对数字信号处理电路的要求。本文提出了一种用于海底光纤传动系光纤非线性补偿的硅光电神经网络。我们的方法使用基于波分复用的光子神经网络建立在CMOS兼容的硅光子平台。我们表明，该平台可用于补偿光纤非线性，提高信号质量（Q）因子在10,080公里的海底光纤通信系统。Q因子的改善与在32位图形处理单元辅助工作站上实现的基于软件的神经网络相当。我们的可重构光电集成神经网络有望解决高速智能信号处理的紧迫挑战。
2021-10-11 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Nonlinearity Selective Quasi Bound States in the Continuum via Symmetry Protected Decoupling in χ(2) Thin Films
Birla Institute of Technology and Science (BITS) Pilani（比拉理工学院 pilani 分校）；La Trobe University（乐卓博大学）
本文提出了一种基于对称性解析重叠框架的非线性频率转换方法，通过分离共振场增强与非线性模式投影，揭示了非线性选择性准束缚态在连续谱中的形成机制，统一了泵浦增强、谐波增强和对称控制模式重叠的预测指标。
2026-03-27 physics.app-ph physics.optics
Microcavity-enhanced Kerr nonlinearity in a vertical-external-cavity surface-emitting laser
自锁模已经成为垂直外腔面发射激光器产生超短脉冲的一条新兴途径。在我们的工作中，一个强大的克尔非线性，到目前为止，假定引起锁模操作的证据和强大的非线性增强的微腔被揭示。我们提出了依赖于波长的测量的非线性吸收和非线性折射率变化的增益芯片使用Z扫描技术。我们报道了（InGa）As/Ga（AsP）材料系统在接近激光设计波长处的负非线性折射率高达1.5E-11 cm ~ 2/W，这可能导致克尔透镜效应。我们表明，通过改变探测光束相对于增益芯片的入射角，克尔非线性可以进行波长调谐，随着微腔共振移位。这样的发现可能最终导致新的概念，定制的自锁模行为，实现了独特的克尔透镜芯片设计的成本效益，强大的和紧凑的fs脉冲半导体激光器。
2018-08-09 physics.optics
Observation of Nonlinear Mode in a Cylindrical Fabry-Perot Cavity
本文报道了在圆柱形非线性法布里-珀罗腔中首次观测到的非线性模。从腔的建设，以及大的chi 3光学非线性由于共振激发Rb-85蒸汽的字段增强，允许非线性模式形成在低入射光功率小于毫瓦。观察到的模式发生的自聚焦和自散焦的非线性。
1999-10-01 physics.optics
Review of measurements of Kerr nonlinearities in lithium niobate: the role of the delayed Raman response
我们回顾了文献中关于锂的克尔非线性的测量。特别令人感兴趣的是分离的电子克尔非线性的值和延迟拉曼非线性的强度。讨论了LN中喇曼响应的光谱形状，并将其限制在泵浦光沿光轴偏振的情况下。这种配置是重要的所谓的0型非临界相互作用，这是用于QPM设备和最近的超连续谱产生和几个周期的孤子压缩实验。
2012-11-07 physics.optics
Absolute measurement of the ultrafast nonlinear electronic and rovibrational response in H$_2$ and D$_2$
在$\sim$ 10 $^{14}$ W/cm $^2$的电离阈值强度下，直接和绝对地测量了H $_2$和D $_2$中超快光学非线性的电子、转动和振动分量。作为最简单分子在强场作用下最基本的非线性相互作用，这些结果构成了强场激光-物质理论和模拟的基准。
2015-10-16 physics.optics
Organic metallic epsilon-near-zero materials with large ultrafast optical nonlinearity
ε-近零（ENZ）材料由于其超快热载流子和随之而来的光学非线性增强而在非线性光学应用中显示出巨大的潜力。通过极性溶剂处理和退火处理，改性的聚（3，4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）薄膜显示出金属特性，其ENZ波长接近1550 nm。金属PEDOT膜表现出与金相当的固有光学非线性响应，并且由于π共轭离域电子而比典型的无机半导体ENZ材料高100倍。热载流子在1550 nm处使金属PEDOT膜的光学非线性系数增加22倍。金属PEDOT薄膜中的热空穴比无机ENZ材料中的热电子具有更小的载流子温度增强倍数和更长的弛豫时间，这是由于更大的虚介电常数和用于载流子冷却的热声子瓶颈。我们的研究结果表明，与无机ENZ材料相比，π-共轭ENZ聚合物可能具有独特的超快和非线性光学性质，从而在片上纳米光子器件，非线性光学和等离子体激元学中实现新的可能性。
2022-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spatial nonlinearity in anisotropic metamaterial plasmonic slot waveguides
研究了由具有正克尔型非线性的各向异性材料芯和两个半无限金属区域构成的等离子体缝隙波导的主要非线性解。首先，我们表明，对于一个高度各向异性的对角椭圆形核心，非对称模式的分叉阈值从GW/m的各向同性的情况下的阈值降低到50 MW/m的一个表示强烈增强的空间非线性效应，和非对称模式的色散曲线的斜率保持正值，至少在分叉附近，这表明一个稳定的模式。其次，我们表明，对于双曲的情况下，没有物理意义的非对称模式，有效的非线性的符号可以成为负的。
2016-09-06 nlin.PS physics.optics
Tunable Nonlinearity and Efficient Harmonic Generation from a Strongly Coupled Light-Matter System
电磁环境中的强光-物质耦合为改变和控制化学和物理过程提供了一条有前途的途径。非线性光学过程的增强，如二次谐波和三次谐波产生（SHG和THG），由于强光-物质耦合的起源归因于不同的物理效应，质疑强耦合在这些过程中的相关性。在这项工作中，我们利用第一性原理的方法来调查的起源实验观察到的增强共振倍频和三次谐波下的强光-物质耦合。我们发现，非线性转换效率的提高有其起源在修改相关的非线性光学极化率的极化激元共振出现在非线性光谱。此外，我们发现，非线性转换效率可以通过增加光-物质耦合强度来调节。最后，我们提供了一个通用的框架来计算谐波产生谱的位移场，而不是标准的方法，计算谐波谱的物质只诱导极化。我们的结果解决了该领域的一个关键争论，并为预测和理解强耦合光-物质系统中的量子非线性光学现象铺平了道路。
2022-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Fano enhancement of second harmonic field via dark-bright plasmon coupling
表面等离子体共振，即自由电子的相干振荡，可以将入射场集中到比入射波长小得多的小体积中。这些\textit{hot spots}的强场增强了光与物质的相互作用，并可能导致非线性的出现。控制这样的非线性对于各种实际应用是重要的。在这里，我们报告说，通过耦合暗模式的第一和产生的第二谐波模式分别，可以获得控制这两个领域。我们发现，通过工程路径之间的干扰（法诺共振）明亮和黑暗的等离子体激元模式，它是可能的，以提高基本模式而不增加非线性场，提高非线性场而不修改基本模式，并提高二次谐波场与增强的基本模式。
2021-03-05 physics.optics
Photonic and electronic state interactions in BaTiO3 based Optical Microcavity
研究了以BaTiO 3（BTO）为缺陷层的全介质光学微腔在飞秒时间尺度下的光子模介导吸收动力学以及对自发发射可调谐性的控制。腔增强瞬态吸收揭示了由于强的三阶光学非线性影响，光子和电子模式的主要激发态吸收（ESA）。发现BTO的光致发光受光子腔模的引导和调谐。这种有源光子结构在非线性光学和光子器件应用中具有潜在的应用前景。
2021-12-02 physics.optics
Pockels effect induced strong Kerr nonlinearity in a lithium niobate waveguide
利用波克尔斯效应在锂铌酸波导中诱导强 Kerr 非线性，实现高输出功率和宽波长范围的四波混频效果，为光谱学等应用提供新可能。
2025-12-11 physics.optics
Combining ultrahigh index with exceptional nonlinearity in resonant transition metal dichalcogenide nanodisks
本研究利用3R相多层二硫化钼兼具超高折射率与强二阶非线性的特性，制备支持共振无辐射环形偶极态的纳米盘，实现超百倍二次谐波增强，为高折射率过渡金属二硫化物非线性与量子纳米光子学研究开辟新路径。
2023-08-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhanced Nonlinearity of Epsilon-Near-Zero Indium Tin Oxide Nanolayers with Tamm Plasmon-Polariton States
提出利用SiO2/SiN Tamm等离激元-极化子结构增强30 nm厚ITO纳米层的非线性折射率变化，通过Z扫描等手段证明其非微扰区级别的非线性增强，为高效红外器件奠定基础。
2023-09-15 physics.app-ph physics.optics
Confinement-Induced Nonlocality and Optical Nonlinearity of Transdimensional Titanium Nitride in the Epsilon-Near-Zero Region
本研究发现跨维钛氮在介电近零区域表现出显著增强的非线性吸收，揭示其作为高效非线性光学平台的潜力。
2025-12-17 physics.optics
Photoinduced giant modulation of terahertz nonlinearity from metasurfaces
通过光调控半导体超材料的谷自由度，实现太赫兹非线性调制，达到超大调制深度，为超快太赫兹信号处理和全光计算提供新方法。
2025-11-27 physics.optics
Plasmonic- and Electronic-Enhancement-Free Coherent Raman Detection of Ångström-Scale Molecular Layers at Metal Interfaces
Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences（国立自然科学研究所分子科学研究所）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（SOKENDAI高等研究院）；RIKEN Spring-8 Center（理化学研究所Spring-8中心）
本研究提出了一种无需等离子体或电子增强的相干拉曼光谱方法，实现了对金属界面埃级分子层的高灵敏度检测。
2026-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Modulation instability induced supercontinuum generation in liquid core suspended photonic crystal fiber with cubic-quintic nonlinearities
在本文中，我们提出了一种液芯悬浮光子晶体光纤（LCSPCF）作为一种潜在的非线性应用波导结构。我们强调了通过液体的渗透，PCF的非线性性能的显着改善，并突出了悬浮液的效果，在进一步增强非线性。为了证明LCSPCF的能力，我们进行了调制不稳定性（MI）的研究，并说明了MI增强LCSPCF对传统的PCF。由于LCSPCF具有高非线性，因此考虑高阶非线性的影响是很重要的。我们观察到，五次非线性（QN）增加了MI合作的非线性，而它抑制竞争的非线性MI。我们还重点研究了QN对二氧化硅和CS2液芯光子晶体光纤的MI诱导超连续谱产生（SCG）的影响。因此，我们提出将LCSPCF作为SCG、脉冲压缩等非线性应用的平台，这是由于存在高的和可控的非线性系数。
2021-03-18 nlin.PS physics.optics
Ultrafast nonlinear dynamics of thin gold films due to an intrinsic delayed nonlinearity
利用长程表面等离子体激元，光可以在金属纳米波导中传输，从而实现超小型光电子器件。金是一种重要的等离子体波导材料，但尽管其线性光学特性已被相当好地理解，但其非线性响应仍在研究中。我们考虑脉冲在非线性薛定谔方程模拟的镀金条形波导中的传播。金的非线性响应占的双温度模型，揭示了它作为一个延迟的非线性内在的黄金。其结果是，所测量的非线性强烈依赖于脉冲持续时间。到目前为止，这个问题只被解决唯象，但我们提供了一个准确的估计的定量连接，以及一个唯象的理论来理解增强的非线性响应的黄金厚度减少。与以前的工作相比，功率损耗方程的分析模型得到了改进，现在可以应用于高激光峰值功率的情况。我们展示了新的适合文献中的实验数据，并提供了更新的值为实部和虚部的非线性极化率的金为各种脉冲持续时间和金层厚度。我们的模拟表明，非线性损耗抑制了与低功率激光脉冲的有效非线性相互作用。因此，我们建议设计适用于中红外的波导，其中有质动力瞬时非线性可以主导延迟热电子非线性，并为高效的超快非线性光学提供合适的等离子体平台。
2017-06-28 physics.optics
Enhanced optical nonlinearities in air-cladding silicon pedestal waveguides
光波导中的三阶非线性光学效应在光开关、光波长转换、光学频率梳产生和超快光信号处理等领域有着广泛的应用。因此，具有高非线性的集成波导平台的发展是非常重要的非线性集成光子学。在这里，我们报告的空气包层硅基座波导的非线性增强的观察。我们观察到增强的非线性光谱展宽相比，传统的绝缘体上硅波导。在中心波长为1555 nm处，空气包层硅基座波导的非线性折射率系数比传统的绝缘体上硅波导的非线性折射率系数大5%左右。我们观察到增强的光谱展宽从自相位调制的光脉冲在基座波导。光与基座结构中受限声学声子的相互作用产生较大的非线性折射率系数。实验结果与理论模型吻合较好。
2016-10-30 physics.optics
Ultrafast giant enhancement of second harmonic generation through level occupation engineering
本研究结合单离子模型与时间分辨线性/非线性光学测量，证明通过光学调控 NiPS₃ 的能级占据，可在约500飞秒内将SHG增强40%。
2024-12-04 cond-mat.str-el physics.optics
Phonon-modulated Kerr nonlinearity in ultrathin 2H-MoTe2
Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；Tsientang Institute for Advanced Study（紫江高等研究院）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（合肥国家实验室，中国科学技术大学）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（北京凝聚态物理国家实验室，中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育与研究机构）
研究通过低功率光谱技术探测超薄2H-MoTe2中的相干声子动力学，利用相敏非线性光谱技术实现对Kerr非线性的调制，通过双色泵浦探测和TDDFT计算揭示电子与声子耦合动力学。
2026-03-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Frequency comb generation by Bloch gain induced giant Kerr nonlinearity
已知光学非线性提供光的振幅与相位之间的相干耦合，这可导致周期性波形的形成。发射这种波形的激光器被称为光学频率梳。在这里，我们表明，布洛赫增益-一个非经典的现象，在20世纪30年代首次预测-在量子级联激光器（QCL）的梳形成中起着至关重要的作用。我们开发了一个自洽的理论模型，认为梳形成的各个方面：能带结构，电子输运，腔动力学。结果表明，布洛赫增益引起了巨大的克尔非线性效应，是QCL线宽增强因子的物理来源。使用主方程的方法，我们解释了如何频率调制梳可以产生在整个偏置范围内的法布里-珀罗QCL。在环形腔中，布洛赫增益触发相位湍流和类孤子图案的形成。
2021-02-16 nlin.PS physics.optics
Enhancing the third-order optical nonlinear performance in CMOS devices with integrated 2D graphene oxide films
我们报告了通过使用分层的二维（2D）氧化石墨烯（GO）膜在互补金属氧化物半导体兼容的光子平台中增强的非线性光学。我们将GO薄膜与绝缘体上硅纳米线（SOI）、高折射率掺杂石英玻璃（Hydex）和氮化硅（SiN）波导以及环形谐振器集成，以展示增强的光学非线性，包括克尔非线性和四波混频（FWM）。使用大面积、无转移、逐层方法集成GO膜，同时通过光刻控制膜放置和尺寸。在SOI纳米线中，我们观察到由于高度非线性的GO膜，克尔非线性和非线性品质因数（FOM）的显着增强。自相位调制（SPM）的测量结果表明，显着的光谱增宽增强SOI纳米线涂有图案化的膜的GO。层数和脉冲能量的依赖性的GO克尔非线性显示的趋势，从二维的层状GO膜的准体行为。GO涂覆的SOI纳米线的非线性参数增加了16倍，非线性FOM增加了20倍以上，FOM大于5。我们还观察到与2D分层GO膜集成的SiN波导中的改进的FWM效率。对具有不同数量的GO层和不同泵浦功率的样品进行FWM测量，对于具有1层GO的均匀涂覆的器件实现高达7.3dB的转换效率（CE）增强，对于具有5层GO的图案化器件实现高达9.1dB的转换效率（CE）增强。这些结果揭示了GO膜改善硅、Hydex和SiN光子器件的非线性光学的强大潜力。
2021-06-21 physics.app-ph physics.optics
Simultaneous vibrational resonance in the amplitude and phase quadratures of an optical field based on Kerr nonlinearity
该研究在Kerr非线性腔中分析高频调制对弱光信号的作用，证明振幅与相位正交分量可同步发生振动共振，并揭示最佳增强条件及相位依赖。
2024-02-29 physics.optics quant-ph
Modulating Low-Power Threshold Optical Bistability by Electrically Reconfigurable Free-Electron Kerr Nonlinearity
本文提出通过静态偏压调制重掺杂半导体中自由电子浓度，实现克尔非线性的电可重构，使光学双稳态功率阈值可调超两个数量级，低至10微瓦，为电光调制器发展提供新途径。
2025-09-06 physics.optics quant-ph
Optical Kerr nonlinearity of dielectric nanohole array metasurfaces with different hole shapes near the anapole state
本研究通过三维时域有限差分模拟，验证不同孔形高折射率介电纳米孔阵列超构表面的anapole态存在性，探究其近anapole态的光学克尔非线性，发现方形孔最优且非线性系数可比无结构薄膜高三个数量级。
2023-12-18 physics.app-ph physics.optics
Analytical model for nonlinear response of carbon nanotubes enhanced by a plasmonic metamaterial
我们提出了一个复杂的动力学分析模型描述的混合非线性系统的相互作用的碳纳米管（CNT）和等离子体超材料。我们的模型是基于一组耦合方程，它结合了完善的密度矩阵形式主义适用于量子系统（CNT被描述为一个两级系统）和谐波振荡器的方法理想的亚波长等离子体和光学谐振器建模。我们发现，碳纳米管的饱和非线性增加数倍的共振增强的近场的超材料。在我们的模型框架中，我们讨论了碳纳米管层的不均匀性（带隙值分布）对非线性增强的影响。它示出，Purcell效应是不可区分的场增强，并描述了相同的唯象常数。
2011-08-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Cooperative-Memory Photonic Reservoir using Modulation Nonlinearity: Circumventing the Speed Constraints of Nonlinear Silicon Microring Resonators
本文提出一种利用调制非线性和电子输出层协同记忆的光子储层，规避硅微环非线性速度限制，实现快一个数量级的计算，并在多项预测任务及光通信均衡中表现优异。
2025-04-23 physics.app-ph physics.optics
Giant Enhancement of Unconventional Photon Blockade in a Dimer Chain
非常规光子阻塞是指在弱非线性光学谐振腔中，通过不同激发路径的相消干涉抑制多光子态。它已经在一对耦合非线性谐振器和其他少模系统中进行了研究。在这里，我们表明，非常规的光子封锁，可以大大增强耦合谐振器链。具体地，在每个谐振器中实现非常规光子阻断所需的非线性强度随晶格尺寸呈指数抑制。基于弱驱动近似的解析推导，通过波函数蒙特卡罗模拟进行了验证。这些发现表明，定制的耦合谐振器晶格可以成为控制多光子量子态的有力工具。
2021-06-16 physics.optics quant-ph
Anderson localization and saturable nonlinearity in one-dimensional disordered lattices
本文用数值方法研究了一维晶格链中平面波的传播和安德森局域化，其中晶格链中同时存在无序和饱和非线性。利用一种求解定常离散非线性薛定谔方程的计算方法，在固定输入情况下，精确地计算了无序平均对数透射率和局域化长度.发现局域长度是入射波强度的非单调函数，由于饱和效应，在某个有限强度处获得最小值。对于低入射强度的饱和效应是无效的，由于克尔型非线性的本地化的增强发生的方式类似的情况下，没有饱和。对于足够高的入射强度，我们发现，本地化长度是一个递增的函数的入射波强度，这意味着本地化被抑制较强的输入强度，并最终接近饱和值。当入射波强度或饱和参数足够大时，非线性系统被简化为有效的线性系统。我们还发现，当入射波能量较大时，非线性饱和效应更强、更明显。
2016-10-08 cond-mat.dis-nn physics.optics
Giant enhanced optical nonlinearity of colloidal nanocrystals with a graded-index host
从理论上研究了梯度折射率介质中金属胶体晶体的有效线性和三阶非线性光学性质。局部电场的提取自洽的层间相互作用的基础上，这是很容易给出的Lekner求和方法。由此产生的光学吸收和非线性增强表现出一系列尖锐的峰，合并在一个加宽的共振带。尖锐的峰变成连续的带，用于增加堆积密度和层数。我们认为，尖锐的峰来自面内偶极相互作用和表面等离子体共振，而连续的带是由于在主机的折射率梯度的存在。这些结果在均匀和随机分散的胶体中没有观察到，因此在光学纳米材料工程中具有极大的兴趣。
2006-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Free-space optical neural network based on thermal atomic nonlinearity
随着人工神经网络（ANN）继续在广泛和多样化的技术领域中取得进展，对超越传统电子设备的更有效的硬件实现的搜索正在获得牵引力。特别是，由于自由空间光学器件的固有并行性，光学实现可能在速度和降低的能耗方面提供非凡的增益。同时，物理非线性，人工神经网络的一个关键组成部分，是不容易实现的自由空间光学，这限制了该平台的潜力。这个问题进一步恶化，因为需要对每个数据点并行执行非线性激活，以保持线性自由空间光学的益处。在这里，我们提出了一个自由空间光学人工神经网络与衍射为基础的线性加权求和和非线性激活热原子的饱和吸收启用。我们证明，通过模拟和实验，图像分类的手写数字只使用一个单一的层，并观察到6%的分类精度提高，由于光学非线性相比，线性模型。我们的平台即使在物理非线性的情况下也保留了自由空间光学的大量并行性，从而为光学ANN的新颖设计和更广泛的部署开辟了道路。
2021-02-08 cs.ET physics.optics
Micro-Ring Modulator Linearity Enhancement for Analog and Digital Optical Links
提出一种节能高效的宽带线性度增强技术，用于微环调制器，在4.8-dB消光比范围内分别提升动态和静态线性度6.1-dB和17.9-dB，适用于模拟与数字光链路。
2024-07-15 cs.SY eess.SY physics.optics
Engineered second-order nonlinearity in silicon nitride
氮化硅（Si 3 N4）中缺乏体二阶非线性（\c{hi}（2））使该低损耗CMOS兼容平台免于关键有源功能，例如普克尔斯电光（EO）调制和高效二次谐波产生（SHG）。我们证明了一个成功的诱导\c{hi}（2）在Si 3 N4通过电场极化与外部施加的领域，以调整Si-N键。这种排列打破了Si 3 N 4的中心对称性，并使体\c{hi}（2）成为可能。将样品加热至500°C以上以促进极化。使用Si 3 N4微环调制器测量的极化和非极化Si 3 N4的EO响应之间的比较显示r33 EO分量至少增强25倍。通过极化获得的最大\c{hi}（2）为0.24 pm/V。我们观察到极化后从3 GHz到15 GHz（3dB带宽）测量的EO响应的速度显著提高，这证实了极化引起的EO响应的\c{hi}（2）性质。这项工作为在Si 3 N4平台上实现高速有源功能铺平了道路。
2022-10-17 physics.app-ph physics.optics
Giant optical nonlinearity in single silicon nanostructure: ultrasmall all-optical switch and super-resolution imaging
近年来，硅光子学由于其在集成光子元件（1，2）以及全介电元光学元件中的潜力而引起了极大的兴趣。(3)强的光子-光子相互作用，又称光学非线性，实现了对上述光子器件的主动控制。（4，5）然而，Si的固有非线性太弱，无法设想实际应用。为了提高非线性响应，已经采用了长的相互作用长度结构，例如波导，或者谐振结构，例如微谐振器或光子晶体。（6，7）然而，它们的特征尺寸通常大于10 $μ$ m，比它们的电子对应物大得多。在这里，我们发现，当减少硅谐振腔的尺寸下降到~100 nm，一个巨大的光热非线性，产生400%的可逆和可重复的偏离线性散射响应在低激发强度（mW/ $μ$ m $^2$）。纳米尺度下的等效非线性折射率n $_2$比体相的大五个数量级，这是由于热隔离纳米结构中的Mie共振增强吸收和高效加热。此外，纳米尺度的热弛豫时间达到纳秒，意味着GHz的调制速度。这种大而快的非线性使其应用于纳米级的全光控制以及硅的超分辨率成像。
2020-01-23 physics.app-ph physics.optics
Giant enhancement of third-harmonic generation in graphene-metal heterostructures
非线性纳米光子学利用工程纳米结构将光汇集到小体积中，并通过光谱和空间控制加强非线性光学过程。由于其固有的大的和电可调的非线性光学响应，石墨烯是一个特别有前途的非线性光电应用的纳米材料。在这里，我们报告了石墨烯-绝缘体-金属异质结构中非常强的光学非线性，与裸石墨烯相比，三次谐波信号增强了三个数量级。此外，通过增加石墨烯的费米能量通过一个外部的栅极电压，我们发现，石墨烯等离子体介导的光学非线性和修改的三次谐波信号。我们的研究结果表明，石墨烯-绝缘体-金属是一种很有前途的异质结构的光控制和电调谐的纳米光电元件。
2022-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultra-subwavelength focusing and giant magnetic-field enhancement in a low-loss one-way waveguide based on remanence
基于表面等离子体激元（SPP）的亚波长聚焦在锥形金属结构中得到了广泛的研究。然而，能量局部化的效率相对较弱，主要是由于高传播损耗和强背反射。在这里，我们提出了一个直锥形的三维（3D）的单向表面磁等离子体（SMP）波导与结束表面的$\sim 10^{-4}λ_0 \times 10^{-4}λ_0$，以实现能量集中在微波制度。由于SMP的低传播损耗，我们在这样的超亚波长区域实现了巨大的磁场增强，增强了五个数量级。而不是使用外部静态磁场，我们提出的SMP波导依赖于剩磁，这是非常方便的操作实际的3D应用。这些结果在磁场增强或猝灭荧光、二维材料的发光或非线性、新型扫描近场微波显微镜和能量存储等方面显示了广阔的应用前景。
2019-09-20 physics.optics physics.plasm-ph
Band nonlinearity-enabled manipulation of Dirac nodes, Weyl cones, and valleytronics with intense linearly polarized light
本研究揭示带非线性是强线偏振光调控狄拉克节点、外尔锥及谷选择性的关键机制，并通过从头计算验证，为光操控材料电子性质提供了新途径。
2023-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Sensitive dependence of the linewidth enhancement factor on electronic quantum effects in quantum cascade lasers
线宽增强因子（LEF）描述了半导体激光器中振幅波动和相位波动之间的耦合，并且最近已被证明是除了线宽展宽之外的频率梳形成的关键分量。它必然产生于因果关系，如著名的克拉默斯-克罗尼格关系，在介质中的磁化率对强度变化的非平凡依赖性。虽然热贡献通常是缓慢的，因此通常可以通过适当设计实验的动力学来排除，但许多量子贡献更难分离。为了理解并最终将LEF设计为频率梳形成、孤子产生或窄激光线宽的合适值，因此重要的是系统地对所有这些效应进行建模。在这项全面的工作中，我们介绍了一个通用的计划计算的LEF，我们采用非平衡格林函数模型。这种直接的方法，基于模拟系统的响应在不同的光强度下，并提取强度波动的敏感性的依赖性，可以包括所有相关的电子效应和预测的LEF的操作量子级联激光器是在0.1 - 1的范围内，这取决于激光器的偏置和频率。我们还确认，多体效应，非共振跃迁，色散（布洛赫）增益，反向旋转条款，强度依赖的跃迁能量，和精确的子带分布都显着的贡献，是重要的准确模拟的LEF。
2022-07-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single-photon nonlinear optics with graphene plasmons
我们表明，它是可能实现显着的非线性光学相互作用在几个光子水平的石墨烯纳米结构。我们的方法利用了与石墨烯等离子体激元的强约束和石墨烯的大的固有非线性相关的电场增强。这样的系统可以为光的量子非线性光学控制提供一个强大的平台。作为一个例子，我们考虑利用这种大的非线性实现单光子开关的集成光学器件。
2014-08-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Continuous-Wave Nonlinear Polarization Control and Signatures of Criticality in a Perovskite Cavity
本文在CsPbBr₃钙钛矿腔中实现了连续波非线性，展示了光学双稳态、非线性偏振控制，并通过温度依赖的光学迟滞测量发现约65 K处非线性显著增强，揭示了相变特征，确立了该平台在可调谐非线性光学中的价值。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
