Energy transfer between two filaments due to degenerate four-photon parametric process
最近,实验证明了以小角度交叉的两个灯丝之间的能量交换,并且功率略高于自聚焦$P_{cr}$的临界值。在本文中,我们提出了一个模型,通过简并四光子参量混合描述这种转移的过程。我们的模型证实了实验结果,能量交换的方向取决于相对横向速度(入射角),激光强度和脉冲之间的初始距离(相对初始相位)。我们还研究了两个共线细丝之间的相互作用,以解释细丝数量减少的权力接近$P_{cr}$在多通道传播。
2014-08-23 physics.optics
Degenerate spontaneous parametric down-conversion in nonlinear metasurfaces
本文提出利用非线性超表面中P/S偏振准导模带交叉与选择定则增强简并自发参量下转换,并通过非共线二次谐波逆过程经典评估效率,在球体单层模型中验证了方案有效性。
2023-11-16 physics.optics
Quantum correlation in degenerate optical parametric oscillators with mutual injections
从理论和数值上研究了两个相互注入简并光学参量振荡器的量子动力学。明确地考虑了两个振荡器面之间的光耦合路径中的腔模式。基于正$P$表示,导出了系统振子和互注路径的随机方程.模拟了两个异相互注入渐变泵浦振荡器系统,研究了系统的量子态。当相互注入以外的振子的非相干损耗较小时,振子中的压缩二次振幅$\hat{p}$在振荡阈值附近正相关。它表明有限的量子关联,估计通过高斯量子不和谐,和腔内的次谐波场之间的纠缠。当注入路径中的损耗较低时,即使在较小的泵浦噪声下,相变点附近的各个振子也形成宏观叠加。这表明,存储在低损耗注入路径中的压缩场削弱了谐振子中的退相干。
2015-11-01 physics.optics quant-ph
Phase Domains and Spatial Solitons in Degenerate Optical Parametric Oscillators with Injection
研究了在注入信号作用下DOPO中相域和空间孤子的稳定性。注入的信号防止非简并制度,并为一个特定的相位值,保持两个均匀状态之间的等价性,允许域的形成,特别是,孤子的稳定性。主要结论是,注入有利于实验观察到的孤子在简并OPO。
2000-02-18 nlin.PS physics.optics
Squeezed light in an optical parametric oscillator network with coherent feedback quantum control
研究了简并光参量振荡器(OPO)网络在不同相干量子反馈组态下输出的压缩和反压缩谱。一个OPO充当量子工厂,另一个作为量子控制器。相干反馈的加入使植物的输出压缩谱的成形,并被发现能够推动的最大压缩的频率远离光驱动频率和加宽的频谱在更宽的频带。实验结果与理论结果吻合得很好,并说明了利用相干量子反馈来设计OPO输出的量子光学特性。
2013-05-10 physics.optics quant-ph
Vacuum Fluctuation-Induced State Switching in Degenerate Optical Parametric Oscillators
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);University of Central Florida(中佛罗里达大学);Stanford University(斯坦福大学)
研究偏置光学参量振荡器中量子真空涨落如何通过外部偏置场控制稳态间切换,推导平均切换时间解析式,为噪声辅助光子机器学习和概率量子门奠定基础。
2026-06-29 physics.optics quant-ph
Quantum coherent control of highly multipartite continuous-variable entangled states by tailoring parametric interactions
连续变量多体纠缠态的产生对于量子信息处理和通信协议,如单向量子计算或受控密集编码等具有重要意义。在这篇文章中,我们从理论上表明,多模光学参量振荡器可以产生各种各样的这样的状态,通过适当的控制参数的相互作用,我们完成剪裁的时空形状的泵,或几何形状的非线性介质。具体的例子,涉及目前可用的光学参量振荡器,因此表明,我们的想法是在目前的技术范围内。
2012-01-15 physics.optics quant-ph
Direct soliton generation in cw-pumped doubly resonant degenerate optical parametric oscillators
对连续波泵浦双共振简并光参量振荡器中通过泵浦频率扫描产生的直接孤子进行了解析和数值研究。通过对齐次解的分岔和线性稳定性分析,我们区分了不同的孤子形成机制和相应的动力学,这取决于泵浦和信号的群速度色散(GVD)。据我们所知,这是关于纯二次孤子动力学的第一次研究。此外,我们还讨论了如何通过调节泵浦和信号GVD引入调制不稳定性来扩展孤子的存在状态,从而更容易地获得二次孤子。我们的研究将有助于纯二次孤子的理论腔设计和实验实现。
2022-05-05 nlin.PS physics.app-ph physics.optics
Phase locking of two independent degenerate coherent anti-Stokes Raman scattering processes
我们提出了一个优雅的计划,实现相位锁定的两个独立的简并相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)过程。光学实现涉及修改后的马赫-曾德尔干涉仪,该干涉仪用于将相位相干性从三个完全不相关的激光束转移到两个简并CARS光束中,这两个简并CARS光束独立地产生于两个不同的拉曼活性样品中。这种相位输运干涉仪允许明确的测量和控制的相位差之间的两个锁相简并CARS过程,因此可能会导致在其他相关的研究领域的应用。
2008-12-25 physics.optics
Quantum Battery Enhancement via Degenerate Optical Parametric Amplifier and Common Reservoirs
Northeast Normal University(东北师范大学);Shenyang Normal University(沈阳师范大学);RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)(理化学研究所量子计算中心);Ludong University(鲁东大学);Shangrao Normal University(上饶师范学院)
本文提出利用简并光学参量放大器和公共储库增强非互易量子电池的充电性能,通过参量放大和耗散耦合优化实现能量与功率提升。
2026-09-18 physics.optics
High coherent frequency-entangled photons generated by parametric instability in active fiber ring cavity
通信波段的高相干频率纠缠光子是量子信息协议和量子远程通信的关键。而由非线性晶体中自发参量下转换或光纤中调制不稳定性产生的光子对呈现随机起伏,使得光子在连续往返中可区分。在这里,我们展示了一个频率纠缠光子的参数不稳定性的基础上,在一个有源光纤环形腔中,周期性的色散调制激发参数共振。通过对谐振腔的周期调制来选择参量不稳定性中的特征波数,形成增益对称的稳定斑图。我们发现参量不稳定边带的谱具有高度的相干性,这一点由单次激发谱的无背景自相关得到了证实。双光子干涉是由基于光纤的马赫-曾德尔干涉仪进行的,没有任何稳定。我们获得了86.3%的红欧曼德尔干涉可见度的下降宽度为4.3毫米。相关时间测量表现出的线宽为68.36 MHz,表明高相干性和不可分割的光子对之间。我们的结果证明了有源光纤腔中的参量不稳定性可以有效地产生高相干频率纠缠光子对,这将有助于后续的量子应用。
2019-10-17 physics.optics quant-ph
Coherence-controlled transparency and far-from-degenerate parametric gain in a strongly-absorbing Doppler-broadened medium
在非简并双Lambda多普勒展宽介质中,当反斯托克斯辐射的无反转增益大于振荡阈值时,将伴随斯托克斯增益。数值模拟应用于二聚钠蒸汽的结果说明。示出了通过介质和驱动辐射参数的微小变化控制的从吸收到增益的光学切换,所述驱动辐射参数处于小于每个分子一个光子的水平。相关视频/音频剪辑见:A.K. Popov,S.A. Myslivets和T.F. George,Optics Express Vol.7,No.3,148(2000)(http://epubs.osa.org/oearchive/source/22947.htm)或下载:http://kirensky.krasn.ru/popov/opa/opa.htm
2000-08-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Regularized linearization for quantum nonlinear optical cavities: Application to Degenerate Optical Parametric Oscillators
非线性光学腔在经典光学和量子光学中都是至关重要的;特别是,如今光学参量振荡器是最通用和可调谐的相干光源之一,也是连续可变区中最高质量量子相关光源。作为非线性系统,它们可以被驱动通过临界点,在临界点处,一个解决方案不再存在,而有利于一个新的解决方案,并且它靠近量子相关性最强的这些点。对这类系统最简单的描述是将量子场写成经典部分加上一些量子涨落,然后相对于后者线性化动力学方程;然而,这种方法在接近临界点时就失效了,在那里它提供了非物理的预测,例如无限光子数。另一方面,超越简单线性描述的技术变得过于复杂,特别是关于两次衰减器的评估,这对于计算腔外的观测量至关重要。本文以简并光学参量振荡器为例,给出了非线性腔的正则化线性描述,即产生物理结果的线性化过程。该方法,我们称之为自洽线性化,被证明是等价于一个一般的高斯anastomic系统的状态,我们比较其预测与可用的精确(或准精确)的方法。
2014-02-28 physics.optics quant-ph
Low-Threshold Degenerate Optical Parametric Oscillations in Bichromatically-Pumped Normal-Dispersion Photonic-Crystal Microresonator
Russian Quantum Center(俄罗斯量子中心);Moscow Institute of Physics and Technology(莫斯科物理技术学院);Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University(莫斯科国立大学物理系)
研究在正常色散光子晶体微谐振器中通过双色泵浦激发简并光学参量振荡的过程,发现对称放置的分裂模式可显著降低泵浦功率阈值,并确定了参数范围。
2026-06-26 nlin.PS physics.optics
Quantum spatial dynamics of high-gain parametric down-conversion accompanied by cascaded up-conversion
在参量近似下,研究了有限长非线性$χ^{(2)}$晶体中参量下转换的量子级联上转换。以Bogoliubov变换形式给出的产生和湮灭算子的精确解对于高增益区是有效的,并且明确地包括PDC和CUPC的非零波矢失配。利用特征方程分析了简并、三模和四模情况下的参量放大和振荡机制。我们表明,参数放大存在的级联相位匹配条件下的满足,而PDC和CUPC过程分别是非相位匹配。估计了CUpC对简并PDC正交压缩的影响。
2020-11-23 physics.optics quant-ph
Persistent coherent beating in coupled parametric oscillators
耦合参量振荡器最近被用作人工伊辛网络的模拟器,具有解决计算困难的最小化问题的潜力。我们证明了一个新的动力学制度内最简单的网络-两个耦合的参数振荡器,其中的振荡器从来没有达到一个稳定的状态,但显示持久的,满量程的,相干拍,其频率反映了耦合特性和强度。我们提出了一个详细的理论和实验研究表明,这种新的动力学制度出现在很宽的范围内的振荡阈值附近的参数,并取决于耦合的性质(耗散或能量保存)。因此,耦合参量振荡器系统超越了伊辛描述,并表现出独特的相干动力学,这可能对相干计算机器有重要意义。
2019-08-23 nlin.CD physics.optics quant-ph
Quadratic soliton mode-locked degenerate optical parametric oscillator
通过确定耦合波方程与参数驱动非线性薛定谔方程之间的相似性,在群速度失配为零的参数空间中,揭示了二次孤子锁模简并光参量振荡器的存在条件.我们研究了二次孤子的性质,并根据系统参数将其动力学分为两个不同的分支。我们发现共振泵浦和信号之间的非线性相互作用导致类似于色散双光子吸收和色散克尔效应的现象。二次孤子扰动的起源被确定和战略,以减轻其不利影响的发展。太赫兹梳状带宽和飞秒脉冲持续时间可在短波红外中的示例性周期性极化的砷化镓锂波导谐振器和长波红外中的示例性取向图案化的砷化镓自由空间腔中获得。二次孤子锁模原理可以推广到其他材料平台,使其成为一种具有竞争力的中红外超短脉冲和宽带梳状光源结构。
2020-01-12 physics.optics
Three-wave mixing with three incoming waves: Signal-Idler Coherent Cancellation and Gain Enhancement in a Parametric Amplifier
光学和超导微波电路中的相干、纯色散三波混频系统可以作为参量放大器操作,从一个频率的泵浦波放大信号和较低频率的闲频波产生。在这里,我们演示了使用约瑟夫森放大器的互易过程中,相干施加的信号和空闲光束上转换到泵浦频率。对于信号和闲频光束足够强,显着耗尽泵,我们表明,这种相互作用的过程(“相干抵消”)导致大,相敏调制,甚至增强放大器增益,与理论预测吻合得很好。
2013-01-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
10-GHz-clock time-multiplexed non-degenerate optical parametric oscillator network with a variable planar lightwave circuit interferometer
本文提出并演示了一种基于10 GHz时钟时分复用非简并光学参量振荡器的大规模相干XY机,利用可变平面光波电路干涉仪实现单向耦合,在超过47,000个自旋的一维XY网络中成功将有效温度控制在两个数量级内。
2023-11-01 cond-mat.stat-mech physics.optics
Ring-shaped spectra of parametric down-conversion and entangled photons that never meet
我们报告的观察一个不寻常的类型的参数下转换。当共线简并辐射处于群速度色散的反常范围内时,其光谱在角度和波长上都受到限制。从精确共线-简并相位匹配的失谐导致了波长-角谱的环形,这表明了一种新的光子对时空相干和纠缠。通过在角度和波长上施加以特定方式变化的相位,可以获得纠缠光子对的有趣状态,其中两个光子永远不会在同一时间处于同一点。
2016-03-26 physics.optics quant-ph
Degenerate parametric down-conversion facilitated by exciton-plasmon polariton states in nonlinear plasmonic cavity
研究了非线性等离激元腔中通过近场相互作用耦合到单个表面等离激元模的二能级量子发射体系综中的简并参量下转换效应。为了这个目的,我们开发了一个量子驱动耗散模型捕捉非平衡动力学的系统中,非相干泵浦的QE的过渡频率调谐附近的二次谐波响应的SP。考虑到强耦合机制,即,当SP-QE相互作用速率超过系统耗散速率时,我们发现了一个临界SP-QE耦合,这归因于正常态和激光定态之间的相变。检查以上系统的稳定状态的波动,我们预测新的基本激发,即激子等离子体激元形成的两个SP量子和单激子状态的QE。两个SP量子的贡献导致SP-QE相互作用速率与QE数量${\cal N}_o$的线性标度,而不是Dicke和Tavis-Cummings模型已知的$\sqrt{{\cal N}_o}$标度。我们进一步研究了SP-QE相互作用标度如何影响临界耦合附近的极化激元色散和功率谱。为了这个目的,我们比较了计算结果,假设一个有限的合奏QE和模型的热力学极限。计算的功率谱预测了二次谐波频率附近的QE的相干光子发射和SP在基频的相关光子对发射的相互作用(即,光子DPDC效应)。
2023-01-24 physics.optics quant-ph
Statistics of work done in degenerate parametric amplification process
研究了两种经典电场泵浦(双光子和单光子共振泵浦)对量子光振荡器作功的统计特性。我们计算矩生成函数的能量变化的振荡器,解释为工作的经典驱动器上的量子振荡器开始在一个热化玻尔兹曼状态。当只有一个泵被打开时,通过解析方法将矩母函数反转,当两个泵都被打开时,通过数值方法将矩母函数反转,以获得功的概率函数。所得到的概率函数的经典驱动器所做的工作,以满足瞬态详细和积分工作波动定理。有趣的是,我们发现,为了使功分布函数满足涨落定理在存在的两个驱动,驱动的相对相位需要移动$π$,这是有关的破缺时间反演对称性的哈密顿量。
2019-03-26 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Experimental observation of chimera states in spiking neural networks based on degenerate optical parametric oscillators
我们的实验表明,相同的光子尖峰神经元的耦合退化参量振荡器的基础上的网络可以显示各种嵌合体状态,其中,根据其本地同步和去同步,不同种类的尖峰动力学可以发展自组织的方式。即使在仅实现静态相互作用的情况下,通过来自连接的神经元的同步输入,光子神经元的尖峰模式也可以在A分类的I类和II类模式之间自发地和自适应地改变。L.霍奇金尽管所有神经元具有相同的自然尖峰频率,但这种自发尖峰模式转变引起尖峰频率的显著变化,这鼓励嵌合体状态的产生。本系统中尖峰模式的可控性和自组织灵活性使我们能够创建一个实验平台来探索神经形态尖峰神经网络中嵌合体状态的性质。
2022-09-24 nlin.AO physics.optics
Simultaneous nonreciprocal unconventional photon blockade via two degenerate optical parametric amplifiers in spinning resonators
该研究提出在两个各含 DOPA 的耦合旋转谐振腔中,利用方向相关的 Sagnac-Fizeau 频移调控双光子相消干涉,实现同时非互易非常规光子阻塞,并给出最优参数条件。
2025-05-15 physics.optics
Degenerate optical parametric amplification in CMOS silicon
硅是光子学的常用材料,因为它在电信和中波IR波段具有良好的光学特性,并且与各种互补金属氧化物半导体(CMOS)铸造工艺兼容。晶体反转对称性排除了硅本身表现出二阶非线性光学过程。在这项工作中,我们建立在硅光子学的最新工作,打破这种材料的对称性使用大偏置场,从而使$χ^{(2)}$相互作用。使用这种方法,我们证明了二次谐波产生(与$0.2\,\%\,\mathrm{W^{-1} cm^{-2}}$的归一化效率)和,据我们所知,第一个退化的$χ^{(2)}$光参量放大器(与相对增益$0.02\,\mathrm{dB}$使用$3\,\mathrm{mW}$的泵浦功率片上的泵浦波长$1196\,\mathrm{nm}$)使用硅绝缘体波导在CMOS兼容的商业代工厂制造。我们希望这项技术能够通过利用CMOS制造的广泛生态系统,将新型非线性光学器件(如光学参量放大器,振荡器和频率转换器)集成到大规模混合光电系统中。
2022-07-15 physics.app-ph physics.optics
Optimization of the degenerate optical parametric oscillations threshold in bichromatically pumped microresonator
本研究通过耦合模方程数值分析双色泵浦微环谐振器中简并光学参量振荡的阈值,确定最优参数以最小化阈值功率,并指出色散工程可进一步降低泵浦阈值。
2025-08-08 physics.optics
Phase-Modulated Degenerate Parametric Amplification Microscopy
二阶非线性光学相互作用,包括二次谐波产生(SHG)和和频率产生(SFG),可以揭示纳米尺度下化学、电子和振动动力学的丰富信息。在这里,我们展示了一种强大而灵活的新方法,称为相位调制简并参量放大(DPA)。该技术,它允许的二阶非线性光学响应的振幅和相位的轻松检索,具有许多优势,超过传统的或外差检测的SHG,包括灵活性,以检测信号的二次谐波或基波波长。我们证明了这种方法的能力,通过成像多晶粒薄片的单层二硫化钼。我们确定了每个二硫化钼域的绝对晶体取向,并以高信号对比度和亚衍射极限空间分辨率解决晶界。这种强大的全光学方法可用于表征有机和无机系统中的结构和动力学,包括生物组织,软材料以及金属和半导体纳米结构,并且特别适合于在吸收或高度散射可见光和紫外光的介质中成像。
2018-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tunable Degenerate Optical Parametric Oscillation with Coupled Microresonators
本文在氮化硅三态光子分子的耦合模式中实现了可调谐简并光学参量振荡,通过微加热器独立调谐谐振位置实现动态局部色散控制,并利用射频源驱动的原生锁相光泵浦验证了数十吉赫兹模式间距下的DOPO生成与主动效率控制。
2024-07-27 physics.app-ph physics.optics
Dual-pumped degenerate Kerr oscillator in a silicon nitride microresonator
本文在氮化硅微腔中利用双失谐泵浦和正常色散区四波混频实现简并参量振荡,理论证明可产生类χ(2)简并OPO的双模相位态,为CMOS相干光计算和全光量子随机数生成提供新途径。
2015-10-17 physics.optics
Network of Time-Multiplexed Optical Parametric Oscillators as a Coherent Ising Machine
寻找伊辛哈密顿量的基态[1]映射到生物学、医学、无线通信、人工智能和社会网络中的各种组合优化问题。到目前为止,还没有有效的经典和量子算法来解决这些问题,深入的研究集中在创建物理系统-伊辛机-能够找到伊辛哈密顿量的绝对或近似基态[2-6]。在这里,我们报告了一种新的伊辛机使用网络的简并光学参量振荡器(OPO)。自旋用OPO的阈值以上二元相位表示,伊辛耦合通过相互注入实现[7]。该网络实现在一个单一的OPO环形腔与多个列车的飞秒脉冲和可配置的相互耦合,并在室温下工作。我们在机器上编程了最小的非确定性多项式时间(NP)-困难伊辛问题,在1000次机器运行中没有检测到计算错误。
2014-07-10 physics.optics quant-ph
Stability and squeezing of the three-photon degenerate parametric down-conversion
Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de Alfenas(阿尔费纳斯联邦大学科学与技术研究所)
本文研究经典泵浦馈入腔内的简并三光子参量下转换,采用相空间方法与正Wigner函数方法分析其稳定性、压缩特性及非高斯特性,明确系统仅存在单一稳定稳态分支等结论。
2026-08-21 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Coherent dynamics in frustrated coupled parametric oscillators
我们探讨了三个耦合参量振荡器的小网络中的相干动力学,并证明了挫折对它们之间的持续跳动的影响。由于单模参量振荡器代表经典伊辛自旋的模拟,耦合参量振荡器网络被认为是伊辛自旋模型的模拟器,旨在有效地计算伊辛网络的基态-计算困难的问题。然而,耦合参量振荡器的相干动力学可以比伊辛自旋的相干动力学丰富得多,这取决于它们之间的耦合性质(能量保持或耗散),就像最近两个耦合参量振荡器所显示的那样。特别是,当能量保持耦合占主导地位时,系统显示出永恒的相干拍,超越了伊辛描述。在这里,我们将这些研究结果扩展到三个耦合参量振荡器,特别关注的耗散耦合的挫折的影响。我们从理论上分析使用耦合非线性Mathieu方程的动力学,并证实了我们的理论研究结果的数值模拟,密切模仿系统的动态在一个实际的实验。我们的主要发现是,挫折会极大地改变这种动态。而在没有挫折的系统是类似的两个振荡器的情况下,挫折完全扭转了耦合的作用,并拍发现小能量保存耦合。
2020-08-28 nlin.CD physics.optics
Parametric generation of high frequency coherent light in negative index materials and materials with strong anomalous dispersion
我们证明了在非线性介质中利用当$ν_{d}$匹配两个产生的场$ω_{1}$和$ω_{2}$的频率差时发生的差分组合共振产生具有高于驱动场$ν_{d}$的频率的可调谐频率的相干辐射的可能性。我们发现,这种共振可以出现在材料中,具有相反的符号的折射率在$ω_{1}$和$ω_{2}$。它也可以发生在具有强反常色散的正折射率材料中,如果在所产生的频率之一处,群速度和相速度彼此相反。我们表明,光放大机制是等效的两个耦合的参量振荡器的质量相反的符号系统中的组合共振。这种机制有望成为一种新型光源,其通过频率高于$ν_{d}$的光学参量放大过程发射可调谐波长的相干辐射。
2014-07-14 physics.optics
Polariton lasing and energy-degenerate parametric scattering in non-resonantly driven coupled planar microcavities
本研究在垂直耦合双平面微腔中实现非平衡激子-极化激元凝聚与低阈值双波长激射,观测到非共振驱动下的能量简并参量散射支间转移,并用含开放耗散Gross-Pitaevskii方程的速率方程进行理论阐释,为光子器件研发提供新平台。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Generation of tunable wavelength coherent states and heralded single photons for quantum optics applications
量子光学实验经常涉及干涉单光子和相干态。在多光子实验的情况下,这要求所有光子都是频率简并的。我们报告了一个简单而实用的方法来产生相干态,可以很容易地调谐到所需的任何波长,例如通过非简并光子对创建。我们证明了这一点,通过执行一个相干态和一个纯粹的预示单光子源之间的双光子(Hong-Ou-Mandel)干涉实验。在任一源上都不需要光谱滤波,受泵浦和种子激光器约束的相干态以及预示的光子利用非局部滤波。我们期望这种方法能在光子量子信息科学中得到广泛的应用。
2013-09-24 physics.optics quant-ph
Optical-parametric-oscillation-based $χ^{(2)}$ frequency comb in a lithium niobate microresonator
基于$χ^{(3)}$非线性的微谐振器频率梳现在被很好地理解,并使它们进入不同的应用。最近,基于$χ^{(2)}$非线性的微谐振器频率梳正受到越来越多的关注,因为它们有一定的好处,但仍需要进一步的研究。在这里,我们展示了一个$χ^{(2)}$频率梳的产生,通过光参量振荡(OPO)在锂的钛酸盐毫米大小的微谐振器发起。通过在532 nm处用30 $μ$ W的功率泵浦,我们观察到了1064 nm附近的1-THz宽的梳状谱,包括简并态和非简并态。我们还表明,梳产生需要信号和闲频波的模式数退化,以及如何实现这一条件可以确定从温度调谐曲线。结果表明,在近红外区域的泵浦,直接产生频率梳通过OPO超过3 $μ$ m波长在中红外的潜力。
2021-08-18 physics.optics
Multiphoton coherent population oscillation
研究了具有长寿命相干布居振荡的二能级系统的双色驱动。我们发现在一定条件下,多光子参量相互作用导致CPO共振的出现在次谐波频率。此外,在CPO共振区域,电磁场的弱边带分量之间存在强参量相互作用。
2014-10-28 physics.optics
Massively Degenerate Coherent Perfect Absorption in Gradient-Index Fibers
Institute for Theoretical Physics, TU Wien(维也纳工业大学理论物理研究所);Department of Electrical and Computer Engineering, Saint Louis University(圣路易斯大学电气与计算机工程系)
本文提出基于梯度指数光纤的多模相干完美吸收器,利用自成像特性实现高效多模吸收,适用于光能收集、光学控制和成像等应用。
2026-05-15 physics.optics
Massively degenerate coherent perfect absorber for arbitrary wavefronts
在新兴的非厄米光子学领域的一个关键见解是,像激光器这样的成熟概念可以反向操作,以实现“相干完美吸收体”(CPA)。虽然在概念上很吸引人,但到目前为止,这种CPA仅限于单个明智成形的波前或“模式”。在这里,我们演示了如何克服这种限制,通过时间反转的“退化腔激光器”,基于一个独特的腔,自图像的任何入射光场到自己。将一个弱的,临界耦合的吸收器到这个腔中,我们证明,任何传入的波前,即使是一个复杂的和动态变化的散斑图案,被吸收的大规模并行干涉过程中接近完美的效率。此外,多模吸收的相干性质允许我们在宽范围内调整吸收程度。这些特性为光捕获、能量输送、光控制和成像等应用开辟了有趣的新可能性。
2022-05-12 cond-mat.dis-nn physics.app-ph physics.optics
0.7 MW Yb:YAG pumped degenerate optical parametric oscillator at 2.06 μm
该研究报道了一种由Yb:YAG薄片激光器泵浦的2.06 μm简并光学参量振荡器,通过高频腔内调制实现宽带高效输出,以提升场分辨光谱的检测灵敏度。
2024-07-18 physics.optics
Degeneracy-Locked Optical Parametric Oscillator
本文提出一种通过亚微米周期极化薄膜铌酸锂微谐振器中后向相位匹配与波导背散射相互作用实现简并锁定的光学参量振荡器,解决了传统OPO信号闲频波分离难及频率敏感问题,实现确定性简并启动与抗干扰稳健运行,为非线性光子学同步操作及芯片级先进应用提供新平台。
2025-05-02 physics.optics
Hybrid-mode-family Kerr optical parametric oscillation for robust coherent light generation on chip
在集成光子学平台中使用三阶非线性($χ^{(3)}$)的光学参量振荡(OPO)是用于相干光产生的新兴方法,并且在以小器件尺寸和低泵浦功率实现宽光谱覆盖方面显示出巨大的前景。然而,当前的$χ^{(3)}$纳米光子OPO器件使用相同横向空间模式族的泵浦、信号和空闲模式。因此,这种单模族OPO(sOPO)固有地对色散敏感,并且可扩展地制造和实施可能具有挑战性。在这项工作中,我们建议使用不同的家庭的横向空间模式的泵,信号,和空闲,我们称之为混合模式族OPO(hOPO)。我们证明了其前所未有的鲁棒性与设备的几何形状,泵浦频率和温度的色散。此外,我们展示了hOPO方案产生几毫瓦输出信号功率的能力,功率转换效率约为8 $\%$,并且没有竞争过程。hOPO方案是现有sOPO方法的重要对应点,并且特别有希望作为产生相干片上可见光和红外线源的鲁棒方法。
2021-10-14 physics.optics
Time-reversed optical parametric oscillation
在最近的工作中,时间反转激光振荡的想法已经被提出并被证明可以实现双通道相干完美吸收体[Y.D. Chong等人,物理修订信函105,053901(2010); W.Wan等人,Science 331,889(2011)]。这里的时间反演光学参量振荡在非线性?(2)介质被认为是实现彩色入射信号和闲置领域的相干完美吸收。本文详细分析了全非线性区无镜光学参量振荡的时间反演过程
2011-11-15 physics.optics
Coherent perfect absorption and reflection in slow-light waveguides
我们确定了一个家庭的不寻常的慢光模式发生在有损耗的多模光栅波导,其中无论是前向或后向模式组件,或两者,成为退化。在完全简并的情况下,通过改变均匀输入波导中的波振幅,可以在相干完全吸收(零反射)和完全反射之间进行调制。完全吸收的波具有非常短的吸收长度,与吸收率的倒数1/3幂成比例。
2013-09-14 physics.optics
Coherent chiral computation without optical parametric oscillation
现代科学所面临的挑战是找到一种计算NP难问题的方法。在这里,我们提出了一个相干计算模型的基础上的回音壁模式微谐振器。我们引入光连接的微谐振器阵列来模拟全连接的伊辛模型的动力学演化,微谐振器的模式手征作为伊辛模型中每个节点的自旋。利用该光学系统模拟了伊辛自旋链的弛豫时间、稳态分布和模式连接。此外,它被发现,目前的计划可以用于搜索相应的伊辛问题的完整的解决方案。数值结果表明,所需的时间是常数时间。我们的方法实现了非常规优化硬件的高精度和快速计算。
2022-06-27 cs.ET physics.optics
High-order parametric generation of coherent XUV radiation
我们观察到一个新的制度的相干XUV辐射产生的惰性气体飞秒脉冲在非常高的强度。与高次谐波产生(HHG)相比,这种XUV发射具有减小的发散度和光谱宽度。它不是以中等强度的驱动脉冲发射的,其中仅产生高次谐波。在高驱动强度下,额外的XUV梳出现在所有谐波阶数附近,甚至超过轴上的HHG信号。在几种气体中观察到峰,并且它们的频率不依赖于驱动强度或气体压力。我们分析了这种XUV辐射的发散度、谱宽和谱移。我们表明,这些具体的功能很好地解释了高阶参量产生(HPG),涉及多光子吸收和组合发射的闲置太赫兹辐射和XUV光束具有显着平滑的空间和光谱特性。
2020-05-13 physics.atom-ph physics.optics
Coherent terahertz radiation with 2.8-octave tunability through chip-scale photomixed microresonator optical parametric oscillation
太赫兹光谱中的高光谱纯度频率捷变室温源是成像、传感、计量和通信的基础元件。在这里,我们提出了一个芯片级光学参量振荡器的基础上集成的非线性微谐振器,提供了广泛的可调谐单频和多频振荡器在太赫兹制度。通过使用等离子体纳米天线阵列的光到太赫兹的下转换,实现了从330 GHz到2.3 THz的跨越2.8倍频程的相干太赫兹辐射,其中20 GHz腔模限制频率调谐步长和10 MHz腔内模式连续频率调谐范围在每个步长处。通过控制微谐振腔的腔内功率和抽运谐振失谐量,实现了多频可调谐太赫兹振荡器。此外,通过稳定微谐振腔的泵浦功率和波长,亚100 Hz的太赫兹辐射的线宽与10-15的剩余频率不稳定性被证明。在芯片级平台中的单频、频率捷变太赫兹辐射和多频太赫兹振荡器的室温生成在计量、传感、成像和通信方面提供了独特的能力。
2022-08-15 physics.optics
The degenerate band edge laser: a new paradigm for coherent light-matter interaction
我们提出了一类新的激光器的基础上的四阶例外点的简并(EPD)称为简并带边(DBE)。EPD已被发现在宇称时间对称的光子结构,需要损失和/或增益,在这里,我们表明,DBE是一种不同的EPD,因为它发生在周期性的结构,是无损和无增益。由于这种性质,一个小的增益水平是足以诱导单频激光的基础上同步操作的四个简并Floquet-Bloch本征波。这种激光方案构成了光-物质相互作用机制中的一个新范例,该机制也导致了激光阈值与激光腔长的五次方的倒数的前所未有的标度律。与常规带边激光器和具有相同加载质量(Q)因子和长度的腔中的常规激光器相比,DBE激光器具有最低的激射阈值。特别地,即使没有镜面反射器,DBE激光器也表现出比具有相同长度和非常高镜面反射率的均匀腔激光器低一个数量级的激射阈值。重要的是,这种新颖的DBE激光制度强制模式的选择性和相干单频操作,即使泵浦速率远远超过激光阈值,在对比传统的均匀腔激光器的多频性质。
2018-04-02 physics.optics
Phase-matching-free parametric oscillators based on two dimensional semiconductors
光学参量振荡器是广泛使用的脉冲和连续波可调谐光源,用于量子技术,成像和生物物理学等众多应用。一个关键的缺点是材料分散施加相位匹配条件,这通常需要复杂的设置设计,从而阻碍可调谐性和小型化。在这里,我们表明,相位匹配的负担是令人惊讶的是,在参数微谐振器采用单层过渡金属二硫属化物作为二次非线性材料。通过非线性麦克斯韦方程组的精确解和半导体非线性响应的第一性原理计算,设计了一种在常规泵浦强度下工作的新型无相位匹配小型化参量振荡器。我们发现,不同的二维半导体产生退化和非退化发射在不同的光谱区域由于双共振模式激发,这可以通过外部泵浦激光的入射角调谐。此外,我们表明,高频电调制可以通过掺杂通过电门,有效地转移的参数振荡阈值。我们的研究结果为新的超快可调谐微米级纠缠光子源铺平了道路,这是支撑任何量子协议的关键设备。高度小型化的光学参量振荡器也可用于生物物理学、环境污染检测和安全的芯片实验室技术。
2017-07-27 physics.optics