Quantum fluctuations and lineshape anomaly in a high-$β$ silver-coated InP-based metallic nanolaser
金属纳米腔激光器为更小的可集成光源提供了重要的技术进步。它们提供了广泛未开发的激光物理学，其中不同操作机制之间的区别，如热或相干光发射，在接近具有近乎完美的自发发射耦合因子$β$的设备时变得越来越具有挑战性。事实上，量子光学研究必须揭示的过渡到相干发射的强度波动行为的纳米激光器时，输入-输出特性出现阈值的$β= 1$纳米激光器。在这里，我们通过表明受激发射可以引起线形异常，表现为发射线宽中从洛伦兹分量到高斯分量的转变，确定了高$β$激光器中激光操作的新指标，该发射线宽在激光阈值以上的光谱中占主导地位。
2022-01-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Lineshape Asymmetry for joint CPT and three photon N resonances
我们发现，一个特征的双光子线形不对称性出现在相干布居陷阱（CPT）和三光子（N）共振，因为这两个共振同时引起的调制边带的询问激光。N共振是一种三光子共振，其中双光子拉曼激发与共振光泵浦场相结合。这种联合CPT和N共振可以是线形失真的主要来源，与小型化原子频率标准的操作直接相关。我们提出的联合CPT和N谐振的不对称性的实验研究和理论治疗的结果下典型的N谐振时钟的操作条件。
2008-05-22 physics.atom-ph physics.optics
Multidimensional Coherent Photocurrent Spectroscopy of a Semiconductor Nanostructure
多维相干光电流光谱（MD-COPS）是使用不稳定的干涉仪实现的。从半导体样品的光电流是使用共线几何形状中的四个激发脉冲的序列产生的。每个脉冲通过声光调制被标记有唯一的射频;然后在频域中选择四波混频（FWM）信号。通过与激励脉冲相同的干涉仪发送的辅助连续波激光的干涉被用于合成用于光电流四波混频信号的锁定检测的参考频率。该方案能够部分补偿设置中的机械波动，实现足够的相稳定性，而不需要主动稳定。该方法本质上提供了作为脉冲间延迟的函数的FWM信号的实部和虚部。该信号随后被傅立叶变换以创建多维频谱。对嵌入p-i-n二极管中的双InGaAs量子阱中激子共振的测量证实了该技术。
2013-09-16 physics.optics
Compressed Sensing for Reconstructing Coherent Multidimensional Spectra
我们应用两种稀疏重建技术，最小绝对收缩和选择算子（LASSO）和稀疏指数模式分析（SEMA），二维（2D）光谱。该算法首先测试模型数据，表明这两个都能够重建的光谱，只使用一小部分的数据所需的传统傅立叶估计。通过对LH2复合物的稀疏采样实验荧光检测二维光谱的分析，我们得出结论，SEMA和LASSO都可以用于显着减少所需的数据，仍然允许重建多维光谱。这两种技术，它示出，SEMA提供更好的性能，提供更准确的估计谱线的宽度和它们的位置。此外，SEMA允许离网分量，使得能够使用比LASSO小得多的字典，从而提高性能并降低用于重建相干多维光谱的计算复杂度。
2019-12-14 eess.SP physics.optics
Multidimensional high-harmonic echo spectroscopy: resolving coherent electron dynamics in the EUV regime
本文提出多维高次谐波回波光谱技术，利用强红外少周期脉冲序列和半微扰方法，在飞秒分辨率下分辨跨越多个电子伏特的相干价电子动力学，并揭示标准二维光谱中未见的极延迟部分重相回波。
2023-11-30 physics.chem-ph physics.optics
Revealing and Characterizing Dark Excitons Through Coherent Multidimensional Spectroscopy
暗激子在广泛的背景下具有根本的重要性，但是由于它们与光的弱相互作用而难以使用常规光谱学来研究。我们展示了如何相干多维光谱可以揭示和表征暗态。使用这种方法，我们确定了不同类型的暗激子在InGaAs/GaAs量子阱，并确定有关寿命，均匀和不均匀的线宽，加宽机制和耦合强度的细节。亮激子和暗激子之间的相干耦合的观察暗示了多步骤过程的作用，通过该过程，势垒中的激子可以弛豫到量子阱中。
2016-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Coherent Multidimensional Spectroscopy at the Few-Cycle Limit: Accounting for the Pump Spectrum
Northwestern University（西北大学）
本文提出一种操作中方法，通过干涉自相关测量和反卷积去除泵浦光谱特征，从二维光谱中准确提取分子三阶响应，推动多维光谱走向脉冲极限。
2026-09-24 physics.chem-ph physics.optics
Tri-comb spectroscopy
多维相干光谱（MDCS）1，2是一种强大的光谱学方法，已成为研究各种系统中超快动力学的重要工具。它是多维核磁共振光谱的光学模拟，能够测量非均匀加宽系统中的均匀线宽、多体相互作用以及激发共振之间的耦合，所有这些都不能通过任何其他线性或非线性方法同时获得。MDCS的当前实现需要庞大的设备，并且受到分辨率和采集速度的限制，这限制了它们在实验室之外的应用3 - 5。在这里，我们提出并证明了一种方法，利用三个频率梳略有不同的重复率的非线性相干光谱。与传统的非线性方法不同，三梳光谱仅使用单个光电探测器，没有机械移动元件，以实现更快的采集时间，同时还提供梳分辨率。作为概念证明，仅使用365 ms的数据生成具有梳状交叉对角分辨率的多维相干谱。这些改进使得多维相干光谱与具有窄共振的系统（特别是冷原子和分子系统）相关。此外，该方法具有潜在的化学传感应用领域部署。
2018-06-13 physics.optics
Cogwheel phase cycling in population-detected optical coherent multidimensional spectroscopy
本研究将齿轮相位循环引入种群探测光学相干多维光谱，推导了高阶非线性信号提取的选择规则，给出两种相位循环方案的数值搜索方法，实验证实齿轮相位循环通常步骤更少、效率更高。
2024-12-10 physics.chem-ph physics.optics
Multidimensional coherent spectroscopy of correlated lattice systems
本文利用Keldysh围线与非平衡动力学平均场理论系统研究关联晶格系统的多维相干光谱，证明其可用于诊断激发路径、相干过程及光激发非平衡态的性质与演化。
2024-11-04 cond-mat.str-el physics.comp-ph physics.optics
Coherent multidimensional spectroscopy in the gas phase
本文综述了近年来在气相稀样品中应用多维相干电子光谱的研究工作。具有改进灵敏度的精细相循环方法的发展为探测甚至稀释的气相样品开辟了新的机会。在这种情况下，在掺杂的氦液滴进行的二维光谱的第一个结果揭示了冷，弱结合的分子的电子激发后的飞秒动力学，甚至从与氦环境的相互作用的诱导动力学。这样的实验，在低温下提供明确的条件下，有可能使隔离的基本过程中的激发和电荷转移动力学的分子结构，迄今已被掩盖在复杂的散装环境。
2019-09-11 physics.atm-clus physics.chem-ph physics.optics
Spectral Tailoring of Inhomogeneous Optical Response Using Two-Dimensional Coherent Spectroscopy
Indian Institute of Science Education and Research Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）
本文通过二维相干光谱研究了两种光谱调制方法，提出双脉冲方法能更灵活地操控非均匀集体的相干光学响应。
2026-01-09 physics.optics
Coherent nonlinear optical probe for cavity-dressed vibrational mode mixing: Multidimensional double-quantum coherence and photon-echo spectroscopy
Theory Division, Center for Free-Electron Laser Science CFEL, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器研究所自由电子激光科学中心理论部）
本研究提出两种多维光谱技术，用于监测腔体修饰振动激发，并揭示了耗散环境中振动模式的超快动态特性。
2026-07-24 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Sparse Optimization of Two-Dimensional Terahertz Spectroscopy
本文应用稀疏指数模式分析（SEMA）技术于铜氧化物超导体的二维太赫兹光谱，以低至10%采样率重建不对称光子回波线形，验证了压缩感知可加速2DTS及多维光谱学。
2024-09-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A Versatile Ultra-Stable Platform for Optical Multidimensional Fourier-Transform Spectroscopy
JILA多维光学非线性光谱仪（JILA-MONSTR）是一个坚固耐用的超稳定平台，由嵌套和折叠的迈克耳孙干涉仪组成，可以进行主动相位稳定。该平台生成相同激光脉冲的正方形，其可以被调节为在它们之间具有任意时间延迟，同时保持相稳定性。JILA-MONSTR提供用于材料非线性激励的输出脉冲和用于感应信号外差检测的相位稳定参考脉冲。这种布置对于进行相干光学实验是理想的，例如多维傅里叶变换光谱学，其记录作为几个激发脉冲之间的时间延迟的函数的非线性信号的相位。所得的多维光谱从傅立叶变换获得。该光谱可以分辨、分离和隔离与光学频率下的电子激发相关的光-物质相互作用的相干贡献。为了展示JILA-MONSTR的多功能性，我们展示了二维傅里叶变换光谱的几个演示，包括一个减少噪声的相位循环方案的例子。
2011-12-12 physics.ins-det physics.optics
Sub-$μ$eV Decoherence-Induced Population Pulsation Resonances in an InGaN system
我们报道了300 K下GAN纳米线中InGaN盘系综的高频率分辨率相干非线性光谱。在非均匀加宽的三阶（$χ^{(3)}$）吸收光谱中的亚$μ$ eV共振显示不对称的线形，其中不对称的程度取决于激发光束的波长。基于光学布洛赫方程（OBE）的理论表明，谱线形状的不对称性是系统中快速退相干的结果，而窄共振则是由系统中退相干引起的相干布居脉动引起的。使用OBE，我们估计，在室温下的光致偶极子（形成之间的未激发的基态的激发电子-空穴对）的退相干时间为125 fs，对应的线宽为~10 meV。激发的衰减时间为~5-10 ns，取决于激发能。这些线形与出体经验吻合得很好，表明共振的特征是离散的能级，没有许多体物理的证据。
2017-06-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Linear and nonlinear coherent perfect absorbers on simple layers
我们考虑线性和非线性相干完美吸收体（CPA）在多维几何形状和明确地构造各自的完美吸收的解决方案。多维CPA具有所谓的简单层的结构，其表示将点$δ$函数势推广到更高维。所考虑的例子包括宽带CPA局限于一条直线（在二维设置）和一个平面（在三维空间中）; CPA的拓扑涡上的吸收圆;以及轴对称CPA的球体上。此外，它表明，傍轴光束沿表面非线性CPA嵌入在三维空间中的传播可以是稳定的对扰动。结果被解释在应用程序中的光学和声学系统。
2018-06-13 nlin.PS physics.optics
Two-spin-multiplexed optoacoustic light storage in chiral photonic crystal fiber
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander Universität（弗里德里希-亚历山大大学）；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Hangzhou Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院杭州光学精密机械研究所）
本研究利用手性光子晶体光纤中的手性布里渊散射实现双自旋通道复用的光声光存储，提供了一种稳健且可扩展的多维光子存储平台。
2026-02-23 physics.optics
Extracting Spectral Diffusion in Two-Dimensional Coherent Spectra via the Projection Slice Theorem
University of Michigan（密歇根大学）
本研究提出一种基于投影切片定理的方法，通过含频率-频率关联函数的光学布洛赫方程推导解析投影式，经傅里叶变换后拟合实验光谱，高效提取二维相干光谱中的光谱扩散，并通过量子阱实验数据验证了方法的有效性。
2025-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Nonlocal Coherent Optical Nonlinearities of a Macroscopic Quantum System
针对固体光学响应局域性是否适用于宏观量子系统的未探索问题，本文通过光学衍射极限下的多维相干光谱技术，在半导体微腔中展示了源于激子-极化激元波函数宏观尺度的非局域相干量子光学非线性。
2025-04-18 physics.optics quant-ph
Effect of intravalley and intervalley electron-hole exchange on the nonlinear optical response of monolayer MoSe$_2$
单层过渡金属二硫属化物（TMD）半导体如MoSe $_2$的相干三阶非线性响应主要由非线性激子响应以及双激子和三重子共振控制。这些谐振可能在频谱上靠近在一起的事实使得例如在差分传输（DT）中的签名的识别具有挑战性。而不是专注于解释一组给定的实验数据，一个系统的研究，旨在阐明的DT光谱的intravalley和intervalley的电子空穴（电子-空穴）交换的作用。先前的工作已经表明，电子-氢交换在激子色散中引入了线性首阶项。基于推广的Lippmann-Schwinger方程，我们证明了线性色散项的存在可以使双激子的束缚能降为零，这与传统的二次色散情形相反，在二次色散情形中，任意弱的（表现良好的）吸引相互作用总是支持束缚态.本文还阐明了电子-质子交换引起的自旋散射和自旋-轨道相互作用的影响，并研究了激子和三重子共振时DT线型随电子-质子交换强度的变化。特别地，由于激子线形由T-矩阵中的线性激子磁化率和束缚态双激子共振的相互作用确定，所以三振子处的线形类似地由T-矩阵中的线性三振子磁化率和束缚态激子-三振子共振的相互作用确定。
2022-01-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz two-dimensional coherent spectroscopy: unlocking coherent quantum intraband nonlinear dynamics
Chonnam National University（全南国立大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文建立统一理论框架，利用太赫兹二维相干光谱解锁量子材料带内非线性动力学，并综述其在等离子体激元、声子等研究中的应用。
2026-09-15 physics.optics
Persistent coherence of quantum superpositions in an optimally doped cuprate revealed by 2D spectroscopy
对高温超导性的精确机制的理解是难以捉摸的。特别是，为了解决配对机制的难题，重要的是要了解在超导能隙周围的能量激发的详细性质。虽然对激发态电子布居的动力学测量已经能够提供一些见解，但它们在很大程度上忽略了量子相干性的复杂动力学。在这里，我们应用多维相干光谱的第一次原型铜酸盐和报告前所未有的相干动力持续约500 fs，直接从量子叠加的光学激发态分离20 - 60毫电子伏。这些结果揭示了高能激发和低能激发之间的相关性，并表明不同能量尺度上的多体态之间的相互作用保持了相位相干性。在揭示这些动力学的过程中，我们证明了多维相干光谱可以以前所未有的方式解决电子相关性和询问多体量子系统。
2019-02-13 cond-mat.supr-con physics.optics
Separating orders of response in transient absorption and coherent multi-dimensional spectroscopy by intensity variation
本文提出一种利用强度变化分离瞬态吸收和二维光谱中非线性响应阶数的通用方法，通过线性组合强度依赖光谱并优化强度以最小化误差，并在方酸聚合物中实现了高达第11阶的分离。
2025-05-26 physics.chem-ph physics.optics
Multidimensional localized states in externally driven Kerr cavities with a parabolic spatiotemporal potential: a dimensional connection
本研究针对带抛物线势的相干驱动Kerr光腔，通过对称性将高维局域态模型转化为带维度参数的一维模型，分析了线性本征态特性及非线性下局域态稳定性随维度的变化，为高维问题研究提供了新方法与维度关联的新认知。
2024-01-28 nlin.PS physics.optics
Coherent multi-dimensional widefield microscopy
Università Cattolica del Sacro Cuore（天主教大学）；ILAMP (Interdisciplinary Laboratories for Advanced Materials Physics)（先进材料物理跨学科实验室）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Purdue University（普渡大学）
本文提出一种结合多维相干光谱与光学成像的宽场二维电子光谱显微镜，实现飞秒时间和微米空间分辨率，无需空间扫描即可获取近红外激发的二维电子光谱图，揭示了异质系统的退相干动力学和相干耦合。
2026-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhanced coherent light-matter interaction and room-temperature quantum yield of plasmonic resonances engineered by a chiral exceptional point
本研究提出将等离激元共振与手征奇异点光子腔集成以调控局域态密度，实现线宽收窄、光-物质相互作用增强及室温近单位量子产率，为量子态调控和高性能量子器件构建提供新平台。
2023-08-08 physics.optics quant-ph
Coherent all X-ray four wave mixing at core shell resonances
本研究首次实现了无背景的全X射线四波混频（XFWM），在稀薄Ne气体中观测到双色共振信号与三束X射线激光相干混频，突破了二维X射线光谱学对近可见激光的依赖，为多维X射线相关光谱学奠定基础。
2024-08-21 physics.atom-ph physics.optics
