Quasi Normal Modes in Dispersive Photonic Time-Crystals
引入 Floquet 准正常模式描述光子时间晶体的瞬态响应，发现其具有例外点和相位自发锁定等非微扰特性，并揭示了大型腔趋近体波数带隙最大增益的极限行为。
2025-10-14 physics.optics
Cavity polariton optomechanics: Polariton path to fully resonant dispersive coupling in optomechanical resonators
半导体纳米结构中的共振光弹耦合为光机械谐振器中强烈增强的光-声相互作用开辟了新的前景。然而，一个潜在的问题是当接近谐振时，由耗散引起的腔Q因子的降低。在这封信中，我们表明，光-物质过程中的腔极化激元调解克服了这一限制，允许一个强烈增强的光子-声子耦合没有显着的寿命减少强耦合制度。设想在PetaHz/nm范围内的巨大光机耦合因子，比由腔镜的机械位移产生的反作用大三个数量级。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dispersive Perfectly Matched Layer and high order Absorbing Boundary Conditions for the computation of Quasinormal modes of open electromagnetic structures
本文研究开放电磁结构中准正规模式计算的有界域截断问题，重点分析色散完美匹配层与高阶吸收边界条件在有限元框架下处理辐射损耗的效果。
2023-07-06 physics.comp-ph physics.optics
Linear analytical approach to dispersive, external and intrinsic dissipative couplings in optomechanical systems
我们提出了一个光学机械系统中的机械谐振器调制的谐振频率（色散耦合）和衰减率（耗散耦合）的光学腔的理论研究。我们扩展到一个更一般的情况下，耗散耦合分裂其外部和内在的贡献之间的通用色散框架。我们报告了一个完整的分析，每种光损耗（内在和外部）的三种耦合机制的影响，并突出每个外部衰减率制度的兴趣。基本的工具，实验确定的三个耦合和它们的相对影响的光学响应。我们证明了光学弹簧效应和光机阻尼的一般表达式。比较文献中光子晶体系统的实验测量值和我们的理论模型，得到了很好的一致性。
2020-04-30 physics.optics quant-ph
Cavity optomechanics with a suspended resonant mirror
Aarhus University（奥胡斯大学）
该研究构建含悬挂氮化硅膜谐振镜的平面腔，通过分析与模拟探究色散光力学，实验发现光学弹簧幅度远超模型预测，推测源于光热效应并提出现象学模型。
2026-08-04 physics.optics
Dissipative and Dispersive Optomechanics in a Nanocavity Torque Sensor
实验观察到耗散和色散的光机耦合在光子晶体分裂光束纳米腔检测纳米级扭矩源优化。高达约$500$ MHz/nm的耗散耦合和$2$ GHz/nm的色散耦合使得能够测量亚pg级扭转和类螺旋机械共振，其热限制扭矩检测灵敏度在环境条件下为1.2 $\times 10^{-20} \text{N} \, \text{m}/\sqrt{\text{Hz}}$，在低真空下为1.3 $\times 10^{-21} \text{N} \, \text{m}/\sqrt{\text{Hz}}$。光机械耦合机制之间的干扰被观察到，以提高检测灵敏度，并产生机械模式依赖的光机械波长响应。
2014-09-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quasinormal mode solvers for resonators with dispersive materials
光学谐振腔在现代光子学中有着广泛的应用。它们的光谱响应和时间动力学基本上是由它们的自然共振驱动的，即所谓的具有复频率的准正规模式（QNM）。对于由色散材料制成的光学谐振腔，QNM计算需要求解非线性本征值问题。这引起了一个在文献中几乎没有记载的困难。我们回顾了我们最近为实现高效且准确的QNM求解器所做的努力，以计算和规范化由高度分散材料制成的微米和纳米谐振器的QNM。我们基准的三种几何形状，一个二维的等离子体晶体，一个二维的金属光栅，和一个三维的纳米贴片天线的金属基板上的几种方法，在角度来阐述标准的计算谐振模式。
2018-11-28 physics.comp-ph physics.optics
Combination of dissipative and dispersive coupling in the cavity optomechanical systems
Faculty of Physics, M.V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；Quantum Technology Centre, M.V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学量子技术中心）
本研究分析了兼具耗散与色散耦合的Fabry-Perot腔光力学系统，发现其共振泵浦下可产生纯耦合不具备的光学刚度，可实现优于SQL的微力检测及更宽参数范围的可控光压挤压。
2022-01-24 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Optomechanical system with tunable dissipative and dispersive couplings
State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University（山西大学光电研究所量子光学与量子光学器件国家重点实验室）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）
通过法布里-珀罗腔和机械振子，实现了耗散与色散耦合比从25到0.02的连续调谐，跨越三个数量级，为探索量子效应和量子极限测量提供了平台。
2026-06-09 physics.optics quant-ph
Physically Agnostic Quasinormal Mode Expansion in Time Dispersive Structures:from Mechanical Vibrations to Nanophotonic Resonances
本文提出一种物理无关的色散系统准正规模式展开方法，将六十年前的力学技术推广到光子学，可集成于非线性特征值计算库。
2024-10-04 physics.comp-ph physics.optics
Ground-state cooling of dispersively coupled optomechanical system in unresolved sideband regime via dissipatively coupled oscillator
在色散耦合振荡器的光机械冷却中，仅可能在分辨边带区域中达到振荡器基态，其中腔模线宽小于被冷却的机械振荡器的谐振频率。在本文中，我们表明，色散耦合系统可以冷却到基态在未解决的边带制度使用辅助振荡器，这是耦合到相同的光学模式通过耗散相互作用。辅助振荡器的谐振频率接近目标振荡器的谐振频率;因此，辅助振荡器也处于未分辨边带状态。我们只需要一个单一的蓝色失谐激光模式来驱动腔。
2016-04-12 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Strong coupling of an optomechanical system to an anomalously dispersive atomic medium
我们研究了一个光机械混合系统，其中一个膜振子耦合到一个内腔$Λ$型三能级原子介质的基态集体自旋。在双光子共振附近，原子相干性和两束拉曼泵浦光产生的反常色散对腔场响应有很大的影响。由于光子在腔中的超光速传播，光机械相互作用，因此辐射压力大大增强。这样的改进有助于在室温热环境下机械振荡器的基态冷却。而且，它可以大大提高位移测量的灵敏度和带宽。在这样的系统中，即使在单量子水平上，也可以在很小的腔内光子数上实现机械振子与腔场之间的光控强耦合相互作用，这对于弱光非线性光子学和机械场中非经典量子态的产生具有重要意义.
2014-07-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Generating quadrature squeezed light with dissipative optomechanical coupling
最近的示范冷却的宏观氮化硅膜的基础上耗散耦合耗散耦合的光机系统作为有前途的候选人压缩。我们从理论上证明了共振腔中的这种系统可以产生与色散耦合产生的压缩相当的压缩。我们还报告了色散和耗散耦合的综合效应所产生的压缩，因此该设备可以在一个政权或其他操作。我们推导出最大频率和正交角观察压缩给定的光机耦合强度。我们还讨论了温度对压缩的影响。
2016-07-18 physics.optics quant-ph
Dissipative and dispersive cavity optomechanics with a frequency-dependent mirror
本文研究了包含悬浮 Fano 镜的光力学系统，构建了包含色散与耗散耦合的量子模式理论，发现通过强光学模式耦合实现有效边带分辨，可在未分辨边带区实现室温基态冷却。
2024-03-06 physics.optics quant-ph
Transverse Optomechanical Interaction Mediated by Mechanically Induced Symmetry Breaking: Hamiltonian Dynamics
Queens College of CUNY（纽约市立大学皇后学院）；Graduate Center of CUNY（纽约市立大学研究生中心）
研究由机械诱导对称性破缺介导的横向光机械相互作用的哈密顿动力学，通过模式耦合实现光与机械运动能量交换的相干控制，在无外部驱动或耗散时也能产生丰富动力学及多种现象。
2026-07-17 physics.optics
Optomechanics with Cavity Polaritons: Dissipative Coupling and Unconventional Bistability
我们研究了一个由光机械谐振腔和一个与量子阱中激子跃迁强耦合的腔模组成的混合系统。我们发现，由于腔光子和激子态的混合，出射准粒子-极化激元-具有色散和耗散性质的力学模式的耦合。我们计算了极化激元模的占据率，揭示了由于耗散耦合而偏离常规克尔非线性或色散耦合情况的极化激元行为。所描述的系统作为一个很好的候选人，为未来的极化激元器件和固态量子信息处理。
2013-08-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optomechanical Transduction and Characterization of a Silica Microsphere Pendulum via Evanescent Light
与传统的色散控制系统相比，耗散光力学在制冷方面具有一些优势。在这里，我们研究的光学响应的类石英，微球摆，倏逝耦合到光纤锥。在回音壁谐振腔中，腔模和摆的运动导致色散和耗散的光机相互作用。这种独特的机制导致实验上可观察到的，不对称的响应函数的转导光谱，这可以用耦合模理论解释。的光机转导，以及它的关系，外部耦合间隙，进行了研究，我们表明，实验行为是在很好的符合理论预测。深入了解这一机制是必要的，以探索捕获和冷却耗散光学机械系统。
2015-06-17 physics.optics
Levitated cavity optomechanics in high vacuum
我们报告的光陷二氧化硅纳米粒子（$143~$ nm直径）的高真空（$4.3\times 10^{-6}~$毫巴）的驱动法布里-珀罗腔场的色散耦合。我们展示了纳米级的控制在定位粒子相对于腔场的强度分布，这允许访问线性，二次和三级光机械相互作用中解决边带制度。我们确定了系统的所有相关耦合率，即机械和光学损耗以及光机械相互作用，并获得了$C_Q = 0.01$的量子协同性。基于所提出的性能，通过进一步减小腔的模式体积，强协同性（$C_Q > 1$）的制度显然是触手可及的。
2019-02-18 physics.optics
Flexure-Tuned Membrane-at-the-Edge Optomechanical System
介绍了一种被动对准的弯曲调谐腔光学机械系统，在该系统中，膜位于距离法布里-珀罗光学腔的一端镜几微米的位置。通过使膜通过其硅支撑框架的轻微弯曲而移位（即，到~80 m曲率半径（ROC）），我们获得了可用的光机械耦合的全部范围，还发现光谱没有表现出通常在“中间膜”（MIM）系统中发现的突然不连续性。更积极的挠曲（3 m ROC）实现>15微米的膜行程、毫弧度倾斜调谐和波长尺度（1.64 $\pm$ 0.78微米）的膜-镜分离。我们还提供了一套完整的解析表达式，该系统的领先阶色散和耗散光机耦合。值得注意的是，该系统可以潜在地产生比MIM系统可能产生的数量级更大的线性耗散或二次色散强耦合参数。此外，它可以产生与MIM系统相同的纯二次色散耦合，但具有显著抑制的线性耗散反作用（和力噪声）。
2019-08-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Near-field tuning of optomechanical coupling in a split-beam nanocavity
利用可调谐倏逝波耦合来改变分束光子晶体纳米腔中的光机械相互作用。一个光纤锥形探针被用来重新归一化的光学纳米腔场，并引入一个耗散光机械耦合通道，重新配置和增强设备的光学和机械谐振之间的耦合。光纤锥的定位允许优先耦合到特定的机械模式，并提供了一种用于调谐耗散和色散耦合机制之间的光机械相互作用的机制。
2014-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strong-coupling effects in dissipatively coupled optomechanical systems
在本文中，我们研究腔光学机械系统中的机械振荡器的位置调制的谐振频率（色散耦合）和线宽（耗散耦合）的腔模式。利用量子噪声方法计算了光阻尼和光致频移。我们发现，耗散耦合系统具有两个参数区域提供放大和两个参数区域提供冷却。为了研究强耦合机制，我们精确求解线性化的运动方程并计算机械光谱和光谱。除了签名的正常模式分裂是类似的情况下，纯粹的色散耦合，光谱包含一个惊人的功能，我们追溯到法诺线形状的力谱。最后，我们表明，纯粹的耗散耦合可以导致光机械诱导透明，这将提供一个方便的实验方法来观察正常模式分裂。
2013-05-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Asymmetry-Based Quantum Backaction Suppression in Quadratic Optomechanics
随着光力学领域的进步，二次色散耦合（QDC）承诺一个越来越可行的一类定性的新功能。然而，领先的QDC几何形状也产生线性耗散耦合，以及相关的量子辐射力噪声，这对QDC应用是不利的。在这里，我们提出了一个简单的修改，大大降低了这种噪声，而不改变QDC的强度。我们确定的最佳制度的操作，并讨论内的光学悬浮和无损声子测量的例子的优势。
2022-03-01 physics.optics quant-ph
Bulk crystalline optomechanics
布里渊过程通过光机械三波相互作用耦合光和声音。在散装固体中，这种耦合是由固有的光弹性材料响应介导的，产生高频（GHz）声学声子的相干发射。这种相互作用产生了强的光学非线性，几乎在所有固体中都超过了拉曼或克尔非线性。在本文中，我们表明，从根本上改变了布里渊相互作用的强度和性质在低温下，当声子相干长度超过系统的大小。在这个极限下，固体成为一个相干的光学机械系统，宏观（厘米尺度）声子模式拥有大（$60\ μ\rm{g}$）运动质量。通过将晶体表面成形为共焦声子谐振器而形成的这些声子模式产生可观的光机械耦合率（${\sim}100$ Hz），从而提供在高（$12$ GHz）载波频率下获得超高$Q$因子（$4.2{\times}10^7$）声子模式的途径。单通非线性光学极化率从室温值提高了四个数量级以上。通过使用体属性，而不是纳米结构控制，这种相对简单的方法是诱人的能力，工程师在高频率和高功率处理的光机耦合。与腔光学力学相反，我们表明，该系统产生了一种独特形式的色散对称性破缺，使得能够在没有光学腔的情况下选择性地加热或冷却声子（即，无腔光学机械学）。扩展这些结果，实际上任何透明的晶体材料都可以成形为光学机械系统，作为材料光谱学、激光物理学、精密计量学、量子信息处理和宏观量子相干性研究的基础。
2017-03-23 physics.optics
Enhanced quantum nonlinearities in a two mode optomechanical system
在腔光学力学中，纳米机械运动耦合到局部光学模式。当单个声子引起的光频移与腔线宽相当时，就达到了单光子强耦合的状态。我们考虑在这个制度，包括两个光学模式和一个机械模式的设置。对于与能级分裂接近共振的机械频率，我们发现光子-声子和光子-光子相互作用被显著增强。除了在一个新的制度色散声子检测，这提供了光机械光子测量的前景。我们研究这些QND检测过程中使用解析和数值方法。
2012-06-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum optomechanics of a Bose-Einstein Antiferromagnet
我们研究了反铁磁玻色-爱因斯坦凝聚体的腔光学力学性质，其中力学元件的作用是由自旋波激发。我们展示了如何描述这个系统可以由一个单一的转子，可以准备在量子制度下实现的实验条件下深。该系统提供了一个自下而上的实现色散旋转光学力学，并打开了大门，直接观察量子自旋波动。
2011-05-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Tunable linear and quadratic optomechanical coupling for a tilted membrane within an optical cavity: theory and experiment
我们提出了一个实验研究的光学机械系统形成的振动薄半透明膜内的高精细光学腔。我们表明，光学腔模式和振动模式的膜之间的耦合可以通过改变膜的位置和方向进行调谐。特别是，我们证明了一个大的二次色散光机械耦合对应于避免交叉弱耦合在膜表面的散射光腔模式。用腔本征模的一阶微扰处理很好地解释了实验结果。
2011-12-27 cond-mat.mes-hall 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
Nonlinear multi-frequency phonon lasers with active levitated optomechanics
声子激光器利用声子的相干放大，已经成为探索非线性声子学、纳米材料结构成像和操作声子器件的基石。最近，通过在光镊中悬浮纳米球，已经证明了由色散光机械耦合控制的单模声子激光器，并辅之以交替的机械非线性冷却和线性加热。这种悬浮光学机械（LOM）装置在高真空中具有最小的噪声，可以允许在没有任何内部离散能级的情况下灵活地控制大质量物体。然而，由于悬浮微尺度物体的光学散射损耗较大，迄今为止，利用悬浮微尺度物体实现声子激光仍然是一个难题。在这里，通过采用Yb 3+掺杂的有源系统，我们报告的第一个实验上的非线性多频声子激光器的微尺寸球，而不是由耗散LOM耦合。在这项工作中，主动增益起着关键作用，因为不仅可以实现3阶增强的基模声子激射的振幅相比，被动设备，而且非线性机械谐波可以自发地出现以上的激射阈值。此外，第一次观察到声子的相干关联的基模及其谐波。我们的工作将LOM技术领域推向了一个新的领域，在这个领域中，它有希望设计典型微尺寸物体（如大气颗粒物和活细胞）的集体运动特性，用于广泛的应用，例如，声学传感、重力测量和惯性导航。
2022-10-12 physics.optics
Si$_3$N$_4$ nanobeam optomechanical crystals
综述了Si $_3$ N $_4$纳米束光机械晶体的研究进展。这些结构由350 nm厚、700 nm宽的双钳位Si $_3$ N $_4$纳米梁组成，该纳米梁被周期性地图案化有引入缺陷区域的空气孔阵列。周期性图案化同时产生用于980 nm波段光子的光子带隙和用于4 GHz声子的声子带隙，其中缺陷区域用于将光学和机械模式共定位在它们各自的带隙内。这些光学和机械模式以耦合率$g_{0}/2π\approx$ 100 kHz色散地相互作用，其描述了由于机械模式的零点运动而引起的腔模式光学频率的偏移。通过与机械模式的相互作用产生的光学边带位于光学腔线宽之外，使得该系统能够在需要边带分辨操作的应用中使用。随着审查的基本设备的设计，制造和测量程序，我们提出了新的结果，改善光学品质因数（高达$4\times10^5$），通过优化光刻，HF酸表面处理后的设备的测量，和温度依赖的测量机械阻尼之间的6~K和300~K。测量高达$\approx2.6\times10^{13}$ Hz的频率-机械品质因数乘积$\left(f{\times}Q_m\right)$。
2014-12-04 physics.optics
Multimode optomechanics with a two-dimensional optomechanical crystal
本文设计并实验演示了一种二维机械-光学-机械平台，实现慢光波导与两个约7 GHz声子模式的色散耦合，展示高品质因子和动态背作用，为混合量子系统提供重要进展。
2023-07-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dissipative Optomechanics in High-Frequency Nanomechanical Resonators
本研究首次实现边带分辨区间的高频耗散光力学系统，验证其对光谱的重塑作用，实现机械频率与耦合速率的大幅提升，为量子态传输等应用提供支撑。
2023-09-01 physics.optics quant-ph
Observation of generalized optomechanical coupling and cooling on cavity resonance
光场与腔镜运动之间通过辐射压的光机耦合对于宏观量子物理的探索和引力波的探测具有重要意义。它已被用来冷却机械振荡器到其量子基态，并已被认为是提高GW检测器的灵敏度，例如通过光学弹簧效应。在这里，我们提出了广义的，即色散和耗散的光机耦合，与宏观（1.5毫米）^2大小的氮化硅（SiN）膜在腔增强迈克尔逊型干涉仪的实验表征。我们报告的第一次强大的光学机械冷却耗散耦合的基础上，即使在腔谐振，在良好的协议与理论。我们的结果将允许新的实验制度，在宏观量子物理和GW检测。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
Interactive optomechanical coupling with nonlinear polaritonic systems
本文研究了光机械腔中与光子强耦合的准粒子相互作用系统。系统的简正模由混合极化激元准粒子表示，获得了有效的非线性。其强度受机械模式的存在的影响，并且取决于腔的谐振频率。这导致了一种交互式的光机耦合，不同于先前研究的色散和耗散耦合光机系统。的紧急互动耦合示出产生有效的高阶光学非线性项，是四次的极化激元数。我们考虑特定的激子极化激元和偶极化激元系统，并表明，由于相互作用耦合引起的有效光学非线性可以超过克尔非线性项的强度，如极化激元极化激元相互作用所产生的强度。作为应用，我们证明了在极化激元凝聚体中，高阶项引起的局域亮平顶孤子可以自发形成。
2016-11-10 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Strong dispersive coupling of a high finesse cavity to a micromechanical membrane
宏观力学对象和电磁自由度通过辐射压力相互耦合。具有足够强耦合的光机系统被预测会表现出量子效应，并且是一个相当感兴趣的话题。达到这种状态的设备将提供对光和物质的量子态的新型控制，并将提供一个探索量子物理和经典物理之间边界的新舞台。迄今为止的实验已经实现了足够的光学机械耦合到激光冷却的机械设备，但尚未达到量子制度。该领域的突出技术挑战是将敏感的微机械元件（必须小、轻和柔性）集成到高精细度腔（通常更刚性和更大）中，而不损害两者的机械或光学特性。第二个也是更基本的挑战是读出机械元件的量子态：位移测量（无论多么灵敏）都不能确定振荡器的能量本征态，而与位移以外的量耦合的测量一直难以实现。在这里，我们提出了一种新的光学机械系统，似乎解决这两个挑战。我们展示了一个腔，这是失谐的薄介质膜之间放置两个宏观的，刚性的，高精细度的镜子的运动。这种方法将光学和机械功能分离到物理上不同的结构，并避免损害任何一个。它还允许直接测量膜位移的平方，因此原则上可以测量膜的能量本征态。我们估计用这个方案观察力学系统的量子跃迁是可行的。
2007-07-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Enhanced optomechanical interaction in the unbalanced interferometer
本文提出一种改进的干涉仪，通过不平衡分束器增强光学机械耦合，从而提高大质量物体的量子冷却效果，并为研究量子力学和量子引力提供新方法。
2023-05-11 physics.optics quant-ph
Quasinormal Modes of Optical Solitons
本文首次研究光学孤子的准正规模式，推导孤子微扰方程并给出光纤孤子QNMs的精确解析解，发现孤子可作为稳健的黑洞模拟器研究光环现象，并连接光纤技术与黑洞物理问题。
2024-01-16 gr-qc nlin.PS physics.optics
Reactive-Coupling-Induced Normal Mode Splittings in Microdisk Resonators Coupled to Waveguides
本文研究了M. Li等人[Phys.Rev.Lett. { \bf 103}，223901（2009）]，这对于研究反应性耦合的影响非常有效。我们表明，正常模式分裂，这仅仅是由于电抗耦合，而不是由于色散耦合。我们建议馈送波导与泵浦场以及探测场和扫描输出探头的反应耦合诱导的正常模式分裂的证据。
2010-05-09 physics.optics
Theory and numerical modeling of photonic resonances: Quasinormal Modal Expansion -- Applications in Electromagnetics
电磁学中的模式展开的思想源于对电磁谐振器的研究，而电磁谐振器在纳米光子学的发展中起着至关重要的作用。所有的电磁谐振器都有一个共同的特性：它们具有一组离散的特殊频率，这些频率在散射光谱中显示为峰值，称为谐振模式。这些谐振模式很快被认为决定了电磁谐振器和光之间的相互作用。这导致了一个假设，即谐振器的光学响应是系统中每个物理谐振状态的激发的合成：在外部脉冲的激发下，这些谐振模式最初被加载，然后释放它们的能量，这有助于谐振器的总光学响应。这些具有复频率的谐振模式在文献中被称为准简正模式（QNM）。在数学上，这些QNM对应于无源麦克斯韦方程组的本征值问题的解决方案。在谐振器的光学结构是无界的并且介质是色散的（并且可能是各向异性的和非互易的）的情况下，这需要解决非线性（在频率上）和非厄米特本征值问题。因此，整个问题归结为电磁麦克斯韦算符的谱理论的研究。因此，模态展开形式主义最近在光子学中受到了很多关注，因为它们能够在所考虑的系统的自然共振态基础上模拟物理特性，从而对数值结果进行透明的解释。这份手稿的目的是扩大QNM展开形式主义的研究，特别是，和非线性谱理论，一般。同时，给出了几个数值模拟的例子，说明模态展开法在计算中的应用。
2020-10-26 physics.optics
Self-organized compound pattern and pulsation of dissipative solitons in a passively mode-locked fiber laser
在被动锁模光纤激光器中实验观察到了孤子自组织和脉动现象。光纤中的光-机相互作用是形成等间距孤子束的关键。这些孤子同时经历一个周期相当于几十个腔往返时间的脉动过程。利用色散傅里叶变换技术，我们发现，凯利边带的拍摄到拍摄的频谱周期性出现，与脉动同步。
2017-06-22 physics.optics
Black-Box Coupled-Mode Theory: An Ab Initio Framework to Model Electromagnetic Interactions of Open, Lossy, and Dispersive Resonators
时间耦合模理论（TCMT）为电磁谐振器系统的建模和分析提供了一个简单而强大的平台。然而，限制性的假设和缺乏严格的麦克斯韦方程组的联系限制了TCMT制定的通用性和鲁棒性。在这里，我们提出了黑盒耦合模理论（BBCMT），一个通用的从头计算CMT框架开发的麦克斯韦方程组和准正规模（QNM）理论模型的色散，损耗和开放的谐振器的电磁相互作用。BBCMT的发展是通过采用坡印廷和共轭互易定理严格规范化QNM和计算其膨胀系数。我们的新QNM分析方法允许定义谐振器哈密顿矩阵来表征模式的电磁相互作用、能量存储和吸收。独特的是，BBCMT框架可以通过将谐振器散射场视为背景结构的扰动来捕获谐振器的非谐振散射和吸收，考虑到所需的精度-简单性权衡，可以灵活地选择背景结构。BBCMT建模的复杂性可以通过将谐振器系统的用户定义的子组件视为仅由其输入-输出传递特性描述的黑盒来进一步调整。在BBCMT公式之外，我们提出了两个引理来从计算或测量的远场光谱中逆向工程建模参数。此外，我们引入控制理论的信号流图来说明，解释和解决BBCMT方程。为了证明BBCMT的有效性和普遍性，我们比较了两个等离子体纳米谐振器系统的BBCMT和TCMT预测的时域有限差分模拟，发现BBCMT结果是一个更好的匹配。在一定的约束和近似下，BBCMT简化为TCMT或腔微扰理论。
2020-11-19 physics.optics
Coupled Flexural Optomechanical Cavities with Engineered Nanomechanical Interconnects
Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
通过光子晶体腔的横向几何不对称性实现弯曲模式的光学读出，并利用蛇形机械链接作为紧凑反射镜和倏逝耦合器，实现可调谐的耦合光机械纳米电路。
2026-06-16 physics.app-ph physics.optics
Optomechanical systems with a Fano membrane in the middle
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
研究在 FP 腔中心放置光子晶体法诺膜的腔光力学，考虑膜反射率的两个极限情况，用量子朗之万方程等方法，表明该系统可产生窄光学正常模式，能有效实现边带分辨率及膜运动基态冷却，是光谱和光机械工程的有前途平台。
2026-08-17 physics.optics quant-ph
Modal analysis of electromagnetic resonators: user guide for the MAN program
所有的电磁系统，特别是谐振器或天线，具有有限寿命的谐振。相关的本征态，也称为准正规模，本质上是非厄米的，并决定了系统的光学响应。我们介绍MAN（纳米谐振器的模态分析），一个具有许多开放脚本的软件，它可以计算和规范化几乎任何电磁谐振器的准正规模式，无论是由色散，各向异性或非互易材料组成。MAN在谐振器的准正规模形成的基础上重建散射场，并提供了一个透明的物理解释。该软件是在MATLAB中实现的，已经开发了十年。MAN提供了许多工具箱，说明如何使用该软件在低频和高频范围内进行各种象征性计算。我们专门致力于将求解器与有限元软件COMSOL Multiphysics连接起来。然而，MAN也可以与其他频域数值求解器一起使用。本文介绍了该方案，总结了相关的理论背景。MAN包括一套全面的经典模型和工具箱，可以从网上下载。
2022-11-21 physics.comp-ph physics.optics
Impact of mode completeness on the accuracy of the coupling theory of quasinormal modes: a strict numerical demonstration
Institute of Modern Optics, College of Electronic Information and Optical Engineering, Nankai University（南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所）；National Key Laboratory of Semiconductor Laser（半导体激光国家重点实验室）；The MOE Key Laboratory of Weak Light Nonlinear Photonics, TEDA Institute of Applied Physics and School of Physics, Nankai University（南开大学物理学院应用物理系泰达分子动态与光谱学重点实验室弱光非线性光子教育部重点实验室）；College of Physics and Materials Science, Tianjin Normal University（天津师范大学物理与材料科学学院）
通过使用几乎完备的正则化准正则模式基，严格数值证明了模式完备性对准正则模式耦合理论精度的重要性，并改进了该理论。
2026-06-11 physics.optics
Quantum Quasinormal Mode Theory for Dissipative Nano-Optics and Magnetodielectric Cavity Quantum Electrodynamics
School of Physics（物理学院）；CRANN Institute, Trinity College Dublin, The University of Dublin（CRANN研究所，都柏林三一学院，都柏林大学）
本文提出了一种基于宏观QED和复坐标变换的统一理论框架，实现对磁电谐振腔的准正常模式量化，为量子纳米光学实验提供了理论基础。
2025-12-19 physics.optics quant-ph
Entangling Excitons with Microcavity Photons
本文提出在激子-光力学系统中通过非线性色散相互作用，利用斯托克斯与反斯托克斯边带共振，在弱或强耦合区分别实现激子与光子或激子极化激元间的稳态三体纠缠，并有望在室温下实现。
2024-04-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Monolayer graphene as dissipative membrane in an optical resonator
我们实验证明了原子级薄的，独立的石墨烯膜的光学腔的耦合。通过改变膜的位置沿驻波场的腔，我们定制的膜和腔之间的耗散耦合，我们表明，耗散耦合可以超过色散耦合。这样一个系统，其中控制耗散优于色散，将证明是有用的新的激光冷却方案在光学机械。此外，我们还测定了自支撑单层石墨烯在780 nm处的连续光损伤阈值为1.8（4）~MW/cm $^2$。
2016-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
