Phonon Decoherence of Quantum Dots in Photonic Structures: Broadening of the Zero-Phonon Line and the Role of Dimensionality
我们发展了一个描述量子点声子退相干和光子结构中发射光子的不变性的一般微观理论。发现相干性从根本上取决于结构的维度，导致嵌入纳米腔（0D）、波导（1D）、平板（2D）或体介质（3D）中的量子点的性能大不相同。在散装，我们发现了一个惊人的温度依赖性的退相速率缩放$T^{11}$这意味着声子有效地'冻结'为$T \lesssim 4 \mathrm{K}$。声子态密度在一维和二维结构中被强烈地修改，导致退相强度的线性温度标度。即使在亚开尔文温度下，对光子不可逆性的影响也很重要。我们的研究结果提供了一个全面的了解光子结构中光子不可逆性的基本限制。
2018-06-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spontaneous emission from a quantum dot in a structured photonic reservoir: phonon-mediated breakdown of Fermi's golden rule
我们描述了一个结构化的光子介质如何控制自发发射率从一个激发的量子点的存在下的电子-声子耦合。我们分析了这个问题，使用极化子变换的主方程，我们认为一个光子晶体腔和耦合腔波导的具体例子。我们发现，当光子和声子浴的弛豫时间是可比的，声子的影响自发发射在一个非平凡的方式。我们演示了为什么以及如何宽带频率依赖的局域光子态密度决定的光子发射率，体现在费米的黄金法则的完全崩溃。对于单腔共振，我们推广了Purcell公式，使之包含了电子-声子耦合的影响。对于波导，我们显示了抑制和200倍的光子发射率增强。
2015-06-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Experimental demonstration of dynamical input isolation in nonadiabatically modulated photonic cavities
调制光腔在通信、激光稳频、微波-光转换和频率梳产生等方面有着广泛的应用。然而，大多数研究仅限于绝热状态，其中调制的最大偏移或调制频率本身低于腔的线宽。在这里，使用嵌入式电光相位调制器的光纤环形谐振腔，我们调查的非绝热制度。通过在显著小于环形谐振器的自由光谱范围但远超出谐振器的线宽的频率下强烈驱动调制器，我们在实验上观察到Minkov等人在最近的理论研究中预测的违反直觉的行为[APL Photonics 2，076101（2017）]，例如即使当输入激光波长与光腔谐振时也完全抑制分出端口传输。这可以理解为腔与输入光的动态隔离。我们还显示了绝热和非绝热极限之间的系统的稳态响应的定性差异。我们的实验探索了一个很少探索的操作制度，这是有希望的集成光子系统中的应用与当前最先进的技术。
2018-11-30 physics.optics
Complete linear optical isolation at the microscale with ultralow loss
低损耗光隔离器和环行器是信号路由和保护的关键非互易组件，但使用标准光子铸造工艺，它们的芯片级集成尚不实用。磁光非互易系统芯片集成所面临的重大挑战使得无磁体替代方案的探索势在必行。然而，这些方法中还没有一种在微尺度覆盖区上表现出具有理想特性的线性光学隔离-同时结合大对比度和超低前向损耗-具有与标准波导材料中的光子集成的基本兼容性。在这里，我们证明了完全的线性光隔离，可以在任何介质波导中获得只使用一个回音壁微谐振器由单频激光泵浦。隔离源于基于相干光-声相互作用的非互易诱导透明性，其中耦合源于行波布里渊散射相互作用，其打破了波导谐振器系统内的时间反演对称性。我们的研究结果表明，材料不可知和波长不可知的光学隔离是芯片级光子比以前认为的更容易。
2016-10-29 physics.optics
Optical isolation with nonlinear topological photonics
结果表明，拓扑相变的概念可以用来设计非线性光子结构的功率阈值和不连续的透射率。这为设计非线性光隔离器提供了一条新的途径。我们研究了三种有代表性的设计：（i）实现非线性1D Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型的波导阵列，（ii）实现非线性2D Half模型的波导阵列，以及（iii）耦合环波导的2D晶格。在前两种情况下，我们发现了底层线性晶格的拓扑转变与透射率的功率阈值之间的对应关系，并证明了透射行为是由于自诱导拓扑孤子的出现。在第三种情况下，我们表明，拓扑过渡产生的透射率曲线，这可以被利用来实现急剧跳跃的依赖于功率的隔离比的不连续性。
2017-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Local Variance-Based Calibration of Programmable Photonic Interferometer Meshes
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
研究可编程光子干涉仪网格校准问题，提出基于局部方差的自校准方法，利用强度测量和相位扰动确定校准点，在8×8处理器上实验验证，实现哈达玛变换，该方法无需节点隔离等，是实用校准原语。
2026-07-17 physics.optics quant-ph
Quantum-coherent optical isolation and circulation using frequency conversion on a chip
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Stanford University（斯坦福大学）
利用芯片上的高效频率转换实现量子层面的光学非互易性，通过高消光比和低损耗的光子芯片实现单光子级别的光学隔离与循环。
2025-12-09 physics.optics quant-ph
A photonic transistor device based on photons and phonons in a cavity electromechanical system
提出了一种基于腔机电系统中光子和声子的光子晶体管方案，该系统由超导微波腔和纳米机械谐振器耦合组成。光子传播的控制是通过微波场（光子）和纳米机械振动（声子）的相互作用来实现的。通过计算的信号场的透射谱，我们表明，信号场可以有效地衰减或放大，这取决于第二个“门控”（泵）字段的功率。这种方案可能是单光子晶体管的一个有前途的候选者，并为电信和量子信息技术中的许多应用铺平了道路。
2012-09-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Effects of phase-gradient on the nonadiabatic dynamics and photon-phonon conversion in one-dimensional array of optomechanical cavities
该研究理论探讨了驱动激光相位梯度对一维光机械腔阵列中光子-声子耦合及非绝热动力学的调控机制，揭示了相位诱导带隙改变和模式权重控制的作用，并分析了相位对有限尺寸阵列中相干转换的影响。
2025-05-01 physics.optics quant-ph
Dynamic modulation of photonic crystal nanocavities using gigahertz acoustic phonons
光子晶体薄膜（PCM）为光子量子线路的片上实现提供了一个通用的平面平台。一个突出的量子元件是由纳米腔和单个量子点（QD）组成的耦合系统，其形成用于精细量子信息网络的基本构建块和由单光子控制的腔量子电动力学（cQED）系统。到目前为止，没有快速调谐机制可用于在系统相干时间内实现控制。在这里，我们演示了动态调谐的单色相干声学声子形成的表面声波（SAW）的频率超过1.7千兆赫兹，一个数量级的速度比其他方法。我们解决了超过8倍的线宽的光学模式的周期性调制，同时保持空间模式分布和高品质因数。由于PCM限制光子和声子的激发，耦合光学到声学频率，我们的技术开辟了光机械晶体的相干声学控制的方式。
2012-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
An optical analog of quantum optomechanics
我们提出了一个二维阵列的最近邻耦合波导，这是一个量子光学机械系统的光学模拟。我们表明，量子模型预测的外观有效的列隔离，对角耦合和其他非平凡的耦合在二维光子晶格的离子阱腔电动力学的标准近似下。我们提供了有效柱隔离情况下的近似脉冲函数，并将其与光子晶格中的精确数值传播进行比较。
2014-03-26 physics.optics quant-ph
Synthetic dimensions in integrated photonics: From optical isolation to 4D quantum Hall physics
集成光子学的最新技术进步促进了工程玻色子系统中拓扑现象的研究。事实上，硅环形谐振器阵列的可控性开辟了新的视角，为光子与拓扑非平凡带的晶格，并将其集成到光子器件的实际应用。在这里，我们通过利用硅环谐振器的不同模式作为光子的额外维度来进一步推动这些发展。沿着这个合成维度的调谐是通过一个外部的时间相关的调制，允许工程规范场的产生。我们展示了这种方法如何可以用来产生各种令人兴奋的拓扑现象集成光子学，从一个拓扑鲁棒的光学隔离器在空间一维（1D）环形谐振器链的驱动耗散模拟的4D量子霍尔效应在空间3D谐振器晶格。我们的建议铺平了道路，对使用的拓扑效应在新的光子晶格的设计，支持许多频率通道，并显示更高的连通性。
2016-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Generation of Coherent Phonons via a Cavity Enhanced Photonic Lambda Scheme
本研究利用石英光弹性特性，通过嵌入微波重入腔的BAW谐振器结合光子Lambda增强方案，实现无阈值电致伸缩相干声子产生，其过程类似CPT脉泽方案。
2020-10-08 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Optical Isolation with Microring Modulators
光隔离器虽然在体光和光纤系统中很常见，但仍然是集成光子系统中缺少的关键组件。由于制造限制，使用磁光效应的隔离一直难以实现，促使使用其他非互易效应，如时间调制。我们展示了一个非互易调制器，包括一对微波调制器和一个微波移相器在一个有源硅光子过程中，结合标准频率滤波器，有利于隔离。在3 dB带宽为2 GHz、插入损耗为18 dB的情况下，测量隔离度高达13 dB。由于一个潜在的应用是抑制双向通信链路中的串扰，我们还展示了通过隔离器传输4 Gbps数据信号的情况，同时保留了大开眼图。这种紧凑的设计，结合增加的调制效率，可以使基于调制器的隔离器成为集成光子代工平台组件库中的标准“黑盒”组件。
2020-07-22 physics.app-ph physics.optics
Coupling of Nitrogen-Vacancy Centers to Photonic Crystal Cavities in Monocrystalline Diamond
通过耦合到使用标准半导体制造技术在单晶金刚石中制造的光子晶体谐振器，氮-空位中心的零声子跃迁速率被增强约70倍。对光谱过滤的零声子线的光子相关测量显示出反聚束，即收集到的光致发光主要由单个氮空位中心发射的特征。利用高分辨光致发光和光致发光激发光谱表征了氮-空位耦合中心的线宽和光谱扩散。
2012-02-03 physics.optics quant-ph
Control of coherent information via on chip photonic-phononic emitter-receivers
硅光子学的快速发展促进了许多芯片级传感、计算和信号处理技术的发展。然而，许多关键的滤波和信号延迟操作难以用全光器件执行。与以光速传播的光子不同，具有低速的GHz声学声子允许信息在相对较小的长度尺度上以显着的保真度存储，过滤和延迟。因此，相干光子和声子之间的可控和有效耦合使得新的信号处理技术能够大大增强硅光子学的性能和潜在影响。在这里，我们展示了一种基于行波光子-声子转换的相干信息处理的新机制，该机制在不同的纳米光子波导之间实现了声子发射和接收过程。利用这种器件物理特性（可支持1- 20 GHz频率），我们可以在硅中创建对波长不敏感的射频光子滤波器，该滤波器具有无与伦比的阻带衰减、选择性、线宽和功率处理组合。更一般地说，这种发射-接收概念是许多强大的新信号处理方案的动力。
2015-01-13 physics.optics
Nanophotonic cavity optomechanics with propagating phonons in microwave Ku band
研究了微波Ku波段多光子纳米腔与传播机械波的边带分辨耦合。相干和强的光子-声子相互作用表现为光机械诱导的透明和吸收，以及多腔中的相位相干相互作用。在回声室内，它示出了声子脉冲可以与嵌入的纳米腔多次相互作用。我们的器件提供了一个可扩展的平台，用于微波光子学和量子光子学的光学机械耦合声子和光子。
2015-07-03 physics.optics
Noiseless photonic non-reciprocity via optically-induced magnetization
光学非互易性的实现对于许多器件应用是至关重要的，并且对于操纵和保护具有期望的时间反演对称性的光子也是至关重要的。最近，各种新的无磁非互易机制已经被提出和实现，避免了法拉第效应所施加的强磁场的限制。然而，由于难以抑制驱动及其诱导的噪声，这些器件表现出有限的隔离性能，并且很少研究量子噪声特性。在这里，我们展示了一种新的方法磁自由非互易性的光诱导磁化原子系综。在7个数量级的功率动态范围内观察到良好的信号隔离（最高隔离比为51.4 dB），量子统计测量验证了无噪声特性。该方法适用于固体中的其他原子和类原子发射体，为未来集成光子非互易器件，单向量子存储和状态转移以及拓扑光子学技术的研究铺平了道路。
2020-09-21 physics.optics
Intermodal strong coupling and wideband, low-loss isolation in silicon
强耦合使得包括光存储器、非磁隔离器、光子态操纵和信号处理在内的各种应用成为可能。到目前为止，集成平台中的强耦合已经使用窄线宽高Q光学谐振器实现。相反，在这里，我们证明了两个光子带之间的宽带强耦合。在线性硅波导中，通过电驱动声子来控制间接带间光子跃迁。在大的声驱动下，系统的特点是两个波导模式之间的拉比式能量交换，表现出强耦合。当调谐到单位能量转换时，我们的系统解锁了一系列强大的应用，包括光调制器，路由器和滤波器。特别是，我们证明了一个低损耗（-2.08 dB）的声光调制器（AOM）与泵浦抑制比> 55 dB。我们还重新配置了我们的系统，以展示一个非磁性，低损耗（< 1 dB）和宽带（59 GHz 10 dB隔离带宽）的光隔离器。
2022-11-10 physics.optics
Periodic strings: a mechanical analogy to photonic and phononic crystals
我们研究了一个周期性振动的弦组成的一个有限序列的弦段周期性连接，每一段的特点是一个恒定的线性质量密度。主要目的是提供一种可以模拟光子晶体或声子晶体特性的配置，并可以在本科物理实验室中实现。我们证明，这种配置显示频率间隔波传播是不允许的（频率带隙），在密切类似的光子和声子晶体。我们讨论了这些带隙的行为时，不同的物理参数，如线性质量密度的值，振荡频率，和构成整个系统的字符串的数量。本文还探讨了与凝聚态物理中电子波在晶格中传播的一些类比。
2022-04-10 physics.class-ph physics.optics
On-chip non-reciprocal optical devices based on quantum inspired photonic lattices
我们提出了一种新的几何结构的集成光子器件，可以用作隔离器和偏振分离器的基础上工程光子晶格。从光波导阵列，模仿Fock空间表示的非相互作用的两个站点的玻色哈伯德哈密顿，我们表明，这些结构引入磁光非互易性导致优越的光隔离性能。在前向传播方向上，输入TM偏振光束在输入和输出波导通道之间经历完美的状态转移，而表面布洛赫振荡阻止相同端口之间的后向传输。我们的分析表明，一个大的隔离比75分贝后，8毫米的传播距离内7耦合波导。此外，我们还证明了，在这种相同的几何结构中，明智地选择非互易性可以导致完美的偏振分裂。
2013-06-26 physics.optics
A chip-integrated coherent photonic-phononic memory
在集成电路中控制和操纵相干声振动量子-声子-最近引起了很多关注，因为声子可以作为射频和光信号之间的独特链接，允许访问量子机制并提供先进的信号处理能力。基于光机械谐振器的最新方法已经实现了令人印象深刻的品质因数，允许存储光信号。然而，到目前为止，这些技术在带宽上受到限制，并且与多波长操作不兼容。在这项工作中，我们通过实验证明了在集成平面光波导中的相干缓冲器，通过将光信息相干地传输到声学超声波。光学信息的提取使用相反的过程。这些超声波声子具有与可见光子相似的波长，但以低5个数量级的速度传播。我们演示了存储的相位和振幅的光信息与GHz带宽和显示操作在不同的波长可以忽略不计的串扰。
2017-06-27 physics.optics
Optomechanical ring resonator for efficient microwave-optical frequency conversion
本文提出含光机械环形谐振器的 GaP/ZnO 混合 OMIC，利用红外光子与 GHz 声子共谐振增强微波-光转换，并实现低泵浦功率下的实测效率。
2023-11-16 physics.optics quant-ph
Electrically driven linear optical isolation through phonon mediated Autler-Townes splitting
光学隔离器是几乎所有光子系统中不可或缺的组件，因为它们有助于确保单向性并提供关键的保护，防止不必要的反射。虽然商用隔离器完全基于磁光（MO）原理构建，但由于需要专用材料，它们不容易在光子集成电路中实现。重要的是，MO效应通常很弱，特别是在较短的波长下。这些挑战作为一个整体激发了对非MO替代品的广泛研究。然而，迄今为止，没有替代技术能够同时组合线性度（即，无频移）、线性响应（即，输入-输出缩放）、超低插入损耗和大的片上方向对比度。在这里，我们展示了一种光隔离器设计，它利用了短而高质量的介质波导的无与伦比的透明度，以及来自临界耦合吸收体的近乎完美的衰减。我们的设计概念是使用锂离子酸盐赛道谐振器，其中声子介导的Autler-Townes分裂（ATS）打破了谐振模式的手征对称性。我们展示了在1550 nm和780 nm附近的波长一个倍频程的片上光学隔离器，从相同的锂硼酸盐绝缘体晶片制造。线性光隔离同时具有<1 dB的插入损耗、>39 dB的对比度以及与所使用的光模式一样宽的带宽。我们的结果优于目前同类最佳的MO隔离器片上的插入损耗和隔离器的品质因数，并证明了光刻定义的波长适应性，还不能实现与任何MO隔离器。
2021-04-13 physics.app-ph physics.optics
Mode-Selective Photonic Lanterns with Double-Clad Fibers
本文提出使用双包层光纤设计制作模式选择光子灯笼，通过定制拉制光纤实现对称性破缺以激发高阶模，在保持单模兼容性的同时实现了高模态隔离与低损耗，并提升了组件的坚固性。
2024-10-30 physics.optics
Mode-selective acousto-electric modulation of phonons in a silicon photonic platform
Yale University（耶鲁大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Northern Arizona University（北亚利桑那大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）
本文在AlN-on-SOI平台上实现了模式选择性声电调制，通过直流电场选择性抑制非基模声子传播达20 dB，并集成光波导实现多域换能与瑞利模式滤波，为电可重构声子工程提供可扩展方案。
2026-09-30 physics.optics
Proposal for an Optomechanical Traveling Wave Phonon-Photon Translator
在这篇文章中，我们描述了一个通用的光学机械系统转换光子声子在一个有效的，可逆的方式。我们分析了经典和量子力学的转换过程，并进行更具体的描述耦合光子和声子晶体平面电路形成的声子-光子翻译。声子-光子平移器的RF微波光子学和电路QED，包括利用该系统的光波长转换，长寿命的量子存储器和状态转移从光学超导量子比特的建议的应用被认为是。
2010-09-18 physics.optics
Visible-telecom broadband optical isolator based on dynamic modulation in thin-film lithium niobate
本文提出一种基于薄膜铌酸锂动态驻波调制的超宽带集成光隔离器，在1550 nm处实现15 dB隔离比和低于0.5 dB插入损耗，并实验证明其可同时在可见光与电信波段工作，隔离带宽约100 nm。
2022-12-07 physics.optics
Longitudinal optical phonons in photonic time crystals containing a stationary charge
本文研究了洛伦兹介质光子时间晶体（PTCs）中纵向光学声子与静止电荷的相互作用，发现静止电荷可激发纵向模式，且PTCs能在极小折射率调制下形成无限动量带隙放大该模式，为受限光学实验提供新途径。
2024-07-05 physics.app-ph physics.optics
Self-induced optical non-reciprocity
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Shanxi University（山西大学）
针对无磁场非互易光学元件的现有方法存在需额外驱动场或无法同时隔离噪声与传输信号的问题，实验演示光学介质的非线性非互易磁化率新概念，实现完全被动光信号隔离，具有高隔离比、宽带宽、低插入损耗等特性，并实现新型功能器件。
2022-10-13 physics.optics
Magnetically Tunable Chiral Phonon Polaritons with Magneto-optical Bound States in the Continuum
Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University（清华大学深圳国际研究生院）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）
研究提出一种混合平台，通过hBN声子极化子与磁光光子晶体支持的chiral束缚态耦合，实现强选择性光子耦合，展示磁控手性声子极化子器件的可行性。
2026-04-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Frequency agile microwave photonic notch filter with anomalously-high stopband rejection
本文报道了一种新型的微波光子陷波滤波器，它具有很窄的隔离带宽（10 MHz）、良好的阻带抑制（> 60 dB）、宽的频率调谐（1-30 GHz）和灵活的带宽可重构性（10-65 MHz）。这种记录性能是通过使用电光调制器和光学滤波器的边带幅度和相位控制的新概念实现的。这一新概念使有源MWP陷波滤波器能够实现节能操作，并开辟了使低功率纳米光子器件成为高性能RF滤波器的途径。
2013-08-06 physics.optics
High-frequency homogenization of zero frequency stop band photonic and phononic crystals
我们提出了一个准确的方法来表示波的物理，周期性结构，通过有效的性能更换散装介质：这是有效的，即使是零频率阻带和高频现象占主导地位的媒体。自1892年瑞利勋爵的工作以来，低频（或准静态）行为已被整齐地封装在有效的各向异性介质中。然而，这种经典的均匀化理论在高频或阻带区域中失效。高频现象在光子学（在无限传导平行纤维中传播的横向磁波）、声子学（在具有夹杂物的各向同性弹性材料中传播的反平面剪切波）和柏拉图学（在具有孔的薄弹性板中传播的弯曲波）中具有重要意义。幸运的是，最近提出的高频均匀化（HFH）理论仅受驻波知识的约束，以便渐近重建色散曲线和相关的Floquet-Bloch本征场：它能够准确地表示零频率停止能带结构。均匀化方程是具有色散各向异性均匀化张量的偏微分方程，该张量表征有效介质。我们将HFH应用于超材料，利用Bloch色散曲线的微妙特征，如Dirac-like锥，以及阻带附近的零和负群速度，以实现令人兴奋的物理现象，如隐身，透镜和内窥镜效应。这些数值模拟使用有限元和HFH的预测相比。扩展HFH周期性的超胞，使完全重建的色散曲线，通过展开技术也被引入。
2013-04-21 physics.optics
Controlling phonons and photons at the wavelength-scale: silicon photonics meets silicon phononics
射频通信系统长期以来一直使用支持超声波机械波的体声波和表面声波器件来操纵和感测信号。这些设备大大提高了我们处理微波的能力，通过将它们与数量级更慢和更低损耗的机械场相连接。与此同时，长距离通信一直由低损耗的红外光子主导。随着电信号处理和传输接近由能量耗散施加的物理极限，现在正在积极考虑将光链路用于移动和云技术。因此，存在用于通过可缩放半导体工艺制造的波长尺度机械波或“声子”电路的强驱动器。随着这些电路的出现，结合了电、光和机械元件的新的微米和纳米结构已经出现。在这些器件中，例如光机械波导和谐振器，光学光子和千兆赫声子理想地彼此匹配，因为两者都具有微米量级的波长。因此，声子电路的发展已经成为光信号处理和传感应用以及新兴量子技术的一个充满活力的研究领域。在这篇综述中，我们讨论了支撑这一领域的关键物理和品质因数。我们还总结了纳米级机电系统的最新技术水平，重点关注硅等可扩展平台。最后，我们给出了这些新系统可能带来的前景以及它们在未来几年面临的挑战。特别是，我们认为，在芯片上集成高度相干和紧凑的机械元件的混合电和光机械设备在电光调制、量子微波到光子转换、传感和微波信号处理方面具有显著的未开发潜力。
2018-10-07 physics.app-ph physics.optics
Critical nonreciprocity in gyrotropic coupled-waveguide system for TE-mode optical isolator and circulator
针对TE模光隔离器性能不足的问题，提出基于TMOKE耦合波导模式拍频的新原理，结合倏逝耦合硅波导与磁光效应实现非互易传播，仿真得到500μm长、20dB隔离带宽35nm的器件，助力光子电路小型化。
2025-02-21 physics.app-ph physics.optics
Toward Higher Integration Density in Femtosecond-Laser-Written Programmable Photonic Circuits
飞秒激光写入集成电路中的可编程性通常通过实现热移相器来实现。最近的工作已经表明，这样的移相器显示显着降低功耗和热串扰与实施的热隔离结构。然而，上述移相器技术基于单个金膜，由于固有的几何约束，这对集成密度和电路复杂性造成了严重的限制。为了增加紧凑性，我们提出了两个改进这项技术。首先，我们制作了热移相器与光刻工艺的基础上两个不同的金属膜，即铬的微加热器和铜的接触垫和互连。其次，我们开发了一种新颖的弯曲隔离沟槽设计，随着国家的最先进的曲率半径，允许在集成电路的光学长度显着减少。因此，曲面Cr-Cu移相器具有紧凑的基底面，寄生串联电阻低，功耗（~ 38 mW）和热串扰（~ 20%）没有显著增加。这些结果为飞秒激光写入的光子电路的制造铺平了道路，其布局复杂性急剧增加。
2023-03-09 physics.app-ph physics.optics
Universality of Coherent Raman Gain Suppression in Gas-Filled Broadband-Guiding Photonic Crystal Fibers
如20世纪60年代早期所示，当声子的产生速率（通过泵浦到斯托克斯转换）与声子湮灭速率（通过泵浦到反斯托克斯转换）完全平衡时，受激拉曼散射（SRS）的增益被大大抑制。当大量分子的声子相干波同步振动对于两个过程具有相同的传播常数时，即，它们是相速度匹配的。如最近所证明的，充氢光子晶体光纤在其零色散波长附近泵浦提供了观察这种效应的理想系统。在这里，我们报告说，拉曼增益抑制实际上是一个普遍的特点，SRS在充气空芯光纤，它可以强烈削弱SRS，即使当移相率高，特别是在高泵浦功率时，它通常被认为是非线性过程变得更有效（而不是更少）。这个违反直觉的结果意味着模间受激拉曼散射（例如在LP 01和LP 11芯模之间）开始在高功率水平下占主导地位。报道的结果具有重要意义的光纤拉曼移相器，放大器或频率梳，特别是在紫外线，其中的拉曼增益高得多的操作。
2016-12-13 physics.optics
Mid-infrared optical waveguides: missing link of integrated photonics
本文指出低声子能量玻璃波导的缺失延缓了中红外集成光子学发展，并回顾波导生产历史及展望未来趋势。
2024-08-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Space-Time Quantum Metasurfaces
超颖表面是一个关键的光子学平台，利用亚波长结构和设计的光学响应来操纵经典光。静态超颖表面最近进入了量子光子学的领域，显示出它们能够调整光的非经典状态。我们引入时空量子超颖面的概念，用于量子光的动力学控制。我们提供了说明性的例子，时空调制的超颖表面在量子光子学的影响，包括创建一个单光子的频率自旋路径超纠缠和实现时空不对称的最深层次的量子真空。基于时空量子元表面概念的光子平台有可能实现新的功能，例如量子通信的按需纠缠生成，自由空间量子隔离的非互易光子传播以及可重构量子成像和传感。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dramatic Raman Gain Suppression in the Vicinity of the Zero Dispersion Point in Gas-Filled Hollow-Core Photonic Crystal Fiber
1964年，Bloembergen和Shen预测，如果声子的产生和湮灭（通过非弹性散射）的速率精确平衡，拉曼增益可以被抑制。只有当每个过程所需的动量相同时，这才是可能的，即，由泵浦-斯托克斯散射产生的声子相干波与在泵浦-反斯托克斯散射中湮灭的声子相干波相同。在大体积气体电池中，这只能在与泵轴成斜角的有限相互作用长度上实现。在这里，我们报告了一个简单的系统，提供了显着的拉曼增益抑制在长共线路径长度的氢。它由一个充气的空芯光子晶体光纤组成，其零色散点被压力调节到接近泵浦激光波长。在一定的精确压力下，基模中斯托克斯光的产生被完全抑制，从而允许探索其他弱得多的非线性过程。
2015-08-26 physics.optics
Optomechanical generation of coherent GHz vibrations in a phononic waveguide
纳米声学具有信息传递的潜力，其方式类似于光子和电子对应物。声子系统的采用受到限制，这是由于与声子的产生、操纵和检测相关的困难，特别是在GHz频率下。现有技术通常需要具有外部射频激励的压电材料，这些压电材料不容易集成到现有的CMOS基础设施中，而非压电演示效率低下。在这项工作中，我们探讨了光机械产生的相干声子在悬浮的二维硅声子晶体腔与导模约6.8 GHz。通过将空气槽到这个腔中，我们把声子波导变成一个光机械平台，利用本地化的光子模式所产生的固有的制造缺陷的力学转换。这种平台利用光对声子进行非常精细的控制，并且能够通过6.8 GHz左右的机械激光产生相干自持声子。在这样一个简单的二维CMOS兼容系统中产生高频相干机械振动的能力可能是发展声子电路源和其他固态特性的相干操纵的第一步。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Terahertz Bandwidth Nonmagnetic Isolator
本研究首次展示集成非磁性太赫兹带宽光隔离器，利用声光移频分束器构建非互易干涉仪，通过色散平衡实现28 dB对比度、2 THz带宽，且可快速重构，为芯片集成光子功能扫清关键障碍。
2024-03-15 physics.optics
Resonance fluorescence spectral dynamics of an acoustically modulated quantum dot
依赖于光子量子比特的量子技术需要对其属性的精确可控性。为此，混合方法特别有吸引力，因为它们提供了很大的灵活性来解决光子自由度的不同方面。当将光子学与其他量子平台（如声子）相结合时，必须实现在机械域和光学域之间转换的量子换能器。在这里，我们实现了声子之间的界面的表面声波（SAW）和单光子的形式，介导的一个单一的半导体量子点激子。在这种结合的理论和实验研究中，我们表明，不同的边带表现出特征闪烁动力学，可以通过失谐的激子跃迁的激光控制。通过发展分析近似，我们可以更好地理解所涉及的内部动力学。我们的特定SAW方法使我们能够达到约1 GHz的理想频率范围，从而实现接近组合基本时间带宽限制的同时时间和频谱声子边带分辨率。
2021-08-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
On-chip optical isolators
Qingdao Innovation and Development Center, Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学青岛创新发展基地）；Faculty of Physics, ITMO University（ITMO大学物理学院）
本综述构建通用框架评估片上光隔离解决方案，对比三种集成非互易响应路径，分析相关约束与权衡，为可规模化光子集成电路提供机制视角。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Polaritons in photonic hypercrystals of van der Waals materials
针对面内双曲声子极化激元动量失配、难以远场激发的问题，本文以 α-MoO₃ 构建可扭转光子超晶体，实现远场激发与响应调控。
2023-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Phonon-related monochromatic THz radiation and its magneto-modulation in 2D ferromagnetic Cr2Ge2Te6
寻找多种类型的太赫兹辐射源是太赫兹技术的关键。在这里，通过利用一个二维（2D）的铁磁Cr2 Ge 2 Te 6晶体，我们首次展示了磁可调谐单色太赫兹辐射源。在低光子能量的宽带太赫兹泵浦下，可以产生频率约为0.9THz，带宽约为0.25THz的强太赫兹辐射，在160 K时转换效率可达2.1%。此外，有趣的是，发现这种单色THz辐射可以有效地调制低于160 K的磁场。根据实验和理论分析，出射的THz辐射被确定为声子极化激元的辐射，其温度和磁场依赖行为证实了该二维铁磁晶体中存在大的自旋-晶格耦合。这些观测结果为可调谐单色太赫兹光源的产生提供了一条新的途径，在光子学和自旋电子学器件的未来应用中可能具有巨大的实际意义。
2021-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optomechanical Metamaterials: Dirac polaritons, Gauge fields, and Instabilities
独立的光子晶体可以用来捕获光和机械振动。这些“光机械晶体”结构已经在实验上证明了光子模式和声子模式之间的强耦合，共同定位在单个缺陷位置。未来的设备可能会以这种缺陷的规则超晶格为特征，将它们变成“光机械阵列”。在这封信中，我们预测，定制的光机能带结构的这种阵列可以用来实现狄拉克物理的光子和声子，通过机械振动创建一个光子规范场，并观察到一种新的光机不稳定性。
2013-12-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transverse hypercrystals formed by periodically modulated phonon-polaritons
光子晶体和超材料是操纵光的两个主要范例。结合这两种方法导致超晶体：双曲色散超材料，经历周期性调制和混合光子晶体的方面与双曲色散物理。到目前为止，由于各种技术和设计的限制，超晶体的实验实现有限。在这里，我们创建纳米级超晶体的晶格常数范围从25 nm到160 nm，并测量其集体布洛赫模式和色散与散射近场显微镜。我们证明了第一次色散的功能，如负群速度，带折叠的指示，和签名的状态峰的尖锐密度，预计超晶体（而不是普通的极化激子晶体）。这些密度峰值将我们的发现与理论预测相联系，理论预测甚至在几何简单的晶格中也会出现极其丰富的超晶体能带结构。这些特征使得超晶体既从根本上令人感兴趣，又有可能用于工程纳米级光物质相互作用。
2022-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
