Permanent tuning of quantum dot transitions to degenerate microcavity resonances
我们展示了一种实现偏振简并微柱腔模和嵌入式量子点跃迁之间光谱共振的技术。我们的方法是基于各向同性和各向异性的拉伸应变的激光诱导的表面缺陷的影响，从而提供永久调谐的组合。这种技术是实现基于固态腔量子电动力学的可扩展量子信息方案的先决条件。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Passive thermal fine-tuning of whispering gallery mode for nonlinear optics in a microcavity
回音壁模（Whispering Gallery Mode，WGM）微腔可以极大地增强非线性光学过程，如光学频率梳、拉曼散射和光机学，使其在微波合成、光学传感光谱学和集成光子学等领域有着广泛的应用。然而，它们的共振的可调谐性，主要是通过温度、电气或机械手段经由粗糙和复杂的机制，仍然对上述精密应用构成重大挑战。在这里，我们介绍了一种新的被动方案，微调谐振的WGM在MHz精度与外部探头。这种探针通过光学微腔的间隙远程传递热量，通过热光非线性有效地调谐其谐振。此外，我们探讨了这种独特的技术在微腔非线性光学，演示了可调谐光学频率梳和后向受激布里渊散射与可变拍频的产生。这项新技术解决了WGM微腔微调的核心问题，为光谱学和频率合成等重要应用铺平了道路。
2018-12-20 physics.optics
Time-resolved resonance and linewidth of an ultrafast switched GaAs/AlAs microcavity
利用泵浦-探测光谱技术研究了平面GaAs/AlAs光子微腔。用短泵浦脉冲在GaAs中激发自由载流子。时间分辨反射率是光谱分辨的短探测脉冲。实验结果表明，腔的谐振频率和谐振宽度依赖于λ/4 GaAs反射镜和λ/4 GaAs反射镜的动态折射率。我们清楚地观察到一个双指数弛豫的腔共振和它的宽度，这是由于不同的复合时间尺度的厚片和镜子。特别是，由于GaAs反射镜的弛豫时间接近腔的光子存储时间，已经预测了非线性效应的制度。共振和宽度的强非单指数行为与考虑两个复合时间的转移矩阵模型非常一致。宽度的变化导致反射率调制深度的变化。该模型预测一个最佳的腔Q为任何给定的诱导载流子密度，如果调制深度是最大化。
2009-10-19 physics.optics
Observation of microcavity fine structure
我们在光学微腔的共振谱中观察到精细结构。我们确定的偏振分辨模式的光谱，并发现共振频率分裂按照理论预测。观察到的精细结构主要是由光学自旋轨道耦合和非傍轴传播和反射引起的。这两种效应都是固有的，即存在于理想的旋转对称系统中，并且与反射镜的曲率曲率半径成反比。对于具有小曲率半径的腔，精细结构对谐振谱的影响是重要的且不可避免的，因此应予以考虑。
2022-03-02 physics.optics
Spectral symmetry of Fano resonances in a waveguide coupled to a microcavity
研究了具有侧耦合腔和部分阻挡元件的光子晶体波导中透射谱的奇偶性。我们证明，通过数值计算，通过改变腔块的距离的光谱不同，从不对称的蓝色奇偶校验，对称（洛伦兹），是不对称的红色奇偶校验。对于腔块的距离大于5个PhC晶格常数，我们表明，传输谱准确地描述为一个法布里-珀罗标准具的传输谱与一个单一的传播布洛赫模式，和奇偶校验的传输谱相关的法布里-珀罗往返相位。
2015-12-18 physics.optics
Microcavity-engineered plasmonic resonances for radiation enhancement and strong coupling of a quantum emitter
局域表面等离子体激元共振在基础物理和应用物理中对光场的亚波长限制具有重要意义，但强耗散使量子相干过程的实现面临挑战。在这里，我们建议工程师的电磁环境的金属纳米粒子（MNP）使用光学微腔。建立了描述MNP-微腔相互作用的量子解析模型，揭示了MNP-微腔相互作用显著增强的偶极辐射和相应降低的等离子体模欧姆耗散。因此，当与量子发射器相互作用时，微腔设计的MNP将量子产率提高了40倍以上，辐射功率提高了一个数量级以上。此外，该系统可以进入腔量子电动力学的强耦合区，为等离子体量子电动力学、量子信息处理、精密传感和光谱学的研究提供了一个很有前途的平台。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optimal all-optical switching of a microcavity resonance in the telecom range using the electronic Kerr effect
利用瞬时电子克尔效应，我们实现了GaAs/AlAs和AlGaAs/AlAs平面微腔的开关，工作在“原始”（O）电信波段。我们观察到共振频率在一皮秒内可逆地移动。我们从实验和理论上研究了几个主要参数的作用：材料的主干和它的电子带隙，泵浦功率，品质因数，和开关脉冲的持续时间。当中心$λ-$层的主干具有更大的电子带隙时，移位的幅度减小;用带隙附近的光子能量泵浦共振地增强了切换的幅度。我们的模型表明，共振频率偏移的幅度取决于泵浦脉冲的持续时间，并最大化时的持续时间匹配的腔存储时间，是由品质因数。我们提供了必要的参数设置，使腔谐振的频率偏移可以增加到一个线宽。
2016-03-07 physics.optics
Grating-based microcavity with independent control of resonance energy and linewidth for non-Hermitian polariton system
激子-极化激元已经成为实现非厄米物理的新兴平台。该实施方式通常需要控制系统的本征模的实部和虚部。我们提出了一种实验方法来实现这一目的，使用微腔与亚波长光栅作为反射器。光栅的反射率和反射相位可以通过光栅的几何参数来改变，它们决定了极化激元模的能量和线宽。我们证明，这种方法允许广泛的可能的极化激元能量和线宽，适用于实现非厄米极化激元系统的耦合模式。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Signature of Wave Chaos in Spectral Characteristics of Microcavity Lasers
本文报道了连续波工作条件下完全混沌和非混沌微腔激光器的光谱特性。结果表明，完全混沌微腔激光器工作在单模，而非混沌微腔激光器工作在多模。完全混沌微腔激光器的多模激射的抑制被解释为大的空间重叠的谐振波函数，由于混沌射线轨道的遍历性遍布整个二维腔。
2016-05-24 physics.optics
Statistics of Chaotic Resonances in an Optical Microcavity
无论是有界系统还是开放系统，本征模的分布都受到广泛的关注。在混沌领域，计数共振可以表征潜在的动力学（规则与混沌），并且通常有助于识别经典到量子的对应关系。在这里，我们研究，从理论和实验两方面，在一个光学微腔与规则和混沌动力学的混合相空间的混沌共振的统计。混沌模式的数量的信息是通过计数规则模式，耦合到前者通过动态隧道提取。实验数据与已知的半经典预测的依赖性的开放通道的数量上的混沌共振的数量是一致的，而他们偏离显着从一个纯粹的随机矩阵理论为基础的治疗，一般。我们将这一结果归因于射线的弹道衰减，它发生在Escherichfest时间内，重要的是，在瞬态混沌的时间尺度内。该方法为开放系统混沌共振的统计分析提供了一种通用工具。
2016-04-05 nlin.CD physics.optics quant-ph
Ultimate fast optical switching of a planar microcavity in the telecom wavelength range
利用超快泵浦-探测反射技术研究了一种在电信波段具有近1300 nm谐振的GaAs-AlAs平面微腔。通过泵浦频率的明智选择，我们观察到由于瞬时电子克尔效应，共振频率最终快速且可逆地降低了一半以上的线宽。开关的开关？的腔是唯一的限制腔存储时间？TCAV = 0.3ps，而不是由本征材料参数决定的。我们的研究结果铺平了道路，超太赫兹开关率的片上数据调制和实时腔量子电动力学。
2011-03-30 physics.optics
Complete crossing of Fano resonances in an optical microcavity via nonlinear tuning
我们报告的建模，仿真和实验演示芯片集成微谐振器内的Fano谐振的完整模式交叉。当腔耦合光泵被材料部分吸收时，通过非线性热光调谐实现了谐振线型的连续整形。然后，局部产生的热产生热场，该热场影响空间重叠的光学模式，从而允许改变共振的相对光谱分离。此外，我们利用这种可调谐性，不断探测不同的家庭之间的耦合表现出不对称的范诺相互作用的准简并模式。作为一个特殊的情况下，我们证明了第一次完全消失的模式特征之一，在透射谱的预测U。Fano [Phys.Rev.124，1866（1961）]。该现象被建模为三阶非线性，其空间分布取决于所存储的光场和谐振器内的热扩散。所进行的非线性数值模拟与实验结果非常吻合，这证实了所开发的理论的有效性。
2017-01-23 physics.optics
Optical microcavity characterization via resonance spectra and modes
Leiden University（莱顿大学）；Basel University（巴塞尔大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
本文提出基于光场往返演化微扰理论的半解析方法，扩展非傍轴理论至各向异性高斯镜面，通过共振光谱和模式分布区分量化模式整形效应，观测自旋轨道耦合偏振图案并获形状诱导双折射及基模偏振分裂。
2025-08-05 physics.optics
Competition between electronic Kerr and free carrier effects in an ultimate-fast optically switched semiconductor microcavity
我们在GaAs-AlAs微腔上进行了超快泵浦-探测实验，在“原始”电信波段具有1300 nm附近的谐振。我们专注于作为泵浦脉冲能量的函数测量的腔谐振的超快光开关。我们观察到，在低泵浦脉冲能量的腔谐振的切换是由瞬时电子克尔效应，并在300 fs内实现。在高泵浦脉冲能量下，由GaAs中产生的自由载流子引起的折射率变化开始与电子克尔效应竞争，并降低谐振频率偏移。我们已经开发了一个分析模型，预测这种竞争与实验数据一致。我们的模型包括一个新的长期的强度依赖的折射率，考虑了探测脉冲强度的影响，这是共振增强的腔。计算了在不同品质因数的腔中，共振增强探测光对电子克尔效应引起的折射率变化的影响。通过利用线性制度，只有电子克尔效应被观察到，我们设法检索的非简并的三阶非线性极化率GaAs从腔共振位移作为泵浦脉冲能量的函数。
2012-08-17 physics.optics
Observation of a stronger-than-adiabatic change of light trapped in an ultrafast switched GaAs-AlAs microcavity
研究了平面开关GaAs-AlAs微腔的时间分辨反射率谱。在5和40 ps之间的开关（泵）脉冲后，我们观察到一个强大的过剩的探测反射率和光的频率的变化被困在腔中高达5线宽远离腔共振。这种频率变化不会自动跟随快速变化的腔谐振。频率变化归因于由于时间相关的折射率而引起的累积相位变化。一个分析模型预测的动态定性与实验一致，并指出控制未来应用的关键参数。
2011-12-18 physics.optics
Modelling resonant transmission in a Fabry-Perot/Surface-Plasmon microcavity
提出用基本透射函数建模平面金属镜法布里-珀罗腔的表面等离激元共振，准确拟合随入射角与波长变化的实验透射率，并导出两种机制的共振条件。
2024-10-28 physics.optics
Free spectral range electrical tuning of a high quality on-chip microcavity
可重构光子电路的应用范围从下一代计算机架构到量子网络、相干雷达和光学超材料。然而，完全的可重构性目前仅在毫米级器件尺寸上是可行的。在这里，我们克服了这个障碍，开发了一个片上高品质的微腔谐振，可以在整个自由光谱范围（FSR）的电调谐。FSR调谐允许与任何源或发射器谐振，或在任何数量的网络微腔之间谐振。我们通过将纳米电子驱动与强大的光机械相互作用相结合来实现它，从而产生高度应变依赖的有效折射率。这允许低电压和亚千瓦功耗。我们展示了一个基本的可重构光子网络，使微腔谐振与任意模式的微环形光腔跨越电信光纤链路。我们的研究结果具有超越光子电路的应用，包括广泛可调谐的集成激光器，用于电信和天文学的可重构光学滤波器，以及片上传感器网络。
2018-06-20 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Broadband Tuning of Optomechanical Cavities
我们展示了宽带调谐的光机械微腔光学谐振探索大的光机械耦合的双轮微腔和其独特的低机械刚度。使用泵浦激光器，只有13毫瓦，在电信波长，我们显示氮化硅微腔谐振超过32 nm的调谐。这对应于仅400 $μ$ W/nm的调谐功率效率。通过选择相对低的光学Q谐振（$\approx$ 18，000），我们防止腔达到再生光机械振荡的状态。由光学梯度力引起的静态机械位移估计高达60 nm。
2011-01-27 physics.optics
A universal frequency engineering tool for microcavity nonlinear optics: multiple selective mode splitting of whispering-gallery resonances
回音壁微腔通过支持多个高品质因数和小模体积共振而增强光-物质相互作用，已被用于实现各种有效的参量非线性光学过程。这些研究的关键是控制腔模式的相对频率的能力，从而实现频率匹配以满足能量守恒。典型地，这通过定制谐振器横截面来完成。这样做修改了所有的腔模式的频率，也就是说，全球的色散曲线，这可能是不希望的，例如，在引入竞争的非线性processes. In这里，我们展示了一个频率工程工具，称为多选择性模式分裂（MSMS），这是独立的全球色散，而是允许有针对性的和独立的控制多个腔模式的频率。特别是，我们显示了可控的频率偏移高达0.8 nm，独立控制的分裂高达5个腔模式的光学品质因数$\gtrsim 10^5$，并强烈抑制非目标模式的频率偏移。MSMS技术可以广泛地应用于不同材料平台上的各种非线性光学过程，并且可以用于选择性地增强感兴趣的过程和抑制竞争的不需要的过程。
2020-08-20 physics.optics
End-fire injection of guided light into optical microcavity
将光耦合到微盘中在诸如谐振滤波器和光学传感器的许多应用中起着关键作用。虽然有几种方法已经成功地将光有效地耦合到微盘中，但大多数方法都对环境振动非常敏感。在这里，我们展示了一个强大的机制，这被称为端射注入。通过将输入波导直接连接到圆形微盘，该机制表明光可以有效地耦合到光学微腔中。当输入信号处于谐振状态时，耦合效率可以高达0.75。数值计算结果表明，这种高耦合效率是由于回音壁模与输入信号之间的相长干涉。我们还表明，端射注入可以进一步扩展到低折射率（如n = 1.45）的长寿命共振。我们相信我们的研究结果将有助于光学微腔的应用。
2015-05-05 physics.optics
Optics of spin-noise-induced gyrotropy of asymmetric microcavity
研究了具有嵌入量子阱（QW）的高精细度半导体布拉格微腔在光子模和QW激子共振不同失谐量下的光学陀螺噪声。我们发现，在非对称法布里-珀罗谐振腔中，光子模频率高于激子共振频率时，噪声强度受到很强的抑制，这一现象是非对称法布里-珀罗谐振腔所特有的。从我们的分析如下，在一定程度的腔内损耗，非对称谐振腔的反射率消失，而极化灵敏度的回旋变化时，跨越临界点移动。模型计算结果与单量子阱微腔中自旋噪声的实验数据符合得很好，并得到了泵浦-探测实验中光致克尔旋转谱的证实。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced temperature sensing by multi-mode coupling in an on-chip microcavity system
针对微腔传感分辨率受光学品质因数和模式体积限制的问题，本研究在片上集成微腔系统中提出并验证了利用多模耦合增强自参考温度传感器分辨率的方法。
2023-08-21 physics.app-ph physics.optics
Synthetic parity-time symmetry breaking in a single microcavity
基于宇称-时间（PT）对称性的非厄米系统揭示了厄米机制之外的丰富物理。到目前为止，PT对称系统的实现仅限于空间域。在这里，我们从理论上和实验上证明PT对称性在一个合成的光谱维度诱导的非线性布里渊散射在一个单一的光学微腔，其中电磁诱导的透明性或吸收在两个光谱共振提供的光学增益和损失，观察两个对称制度之间的相变。该方案为全光信号处理和量子信息科学提供了一个新的研究方向。
2019-07-07 physics.optics
Measuring the true quality factor of an ultrafast photonic microcavity: homogeneous versus inhomogeneous broadening
利用自相关器测量了超快光子腔的光子存储时间和品质因数。该腔由$λ$厚的GaAs层夹在GaAs/AlAs分布布拉格反射器之间组成，并在985 nm波长处谐振。用白光反射率测量的反向相对线宽为830，而从时间分辨测量获得的品质因数为1500。光子在腔中的存储时间为0.78ps。我们发现，品质因数和相对线宽的倒数之间的差异的结果，由于在腔层的空间梯度的微腔共振的非均匀加宽。
2009-06-11 physics.optics
Optical multistability in a compact microcavity enabled by near-exceptional coupling
Peking University（北京大学）；Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）；ITMO University（ITMO大学）；Peng Cheng Laboratory（鹏城实验室）
针对紧凑型结构中光学多稳态实现受限的问题，本文通过在光子晶体微腔中设计近异常耦合的超高Q值共振对，增强热光非线性，在低功率下实现三稳态，为高能效全光器件提供策略。
2025-11-15 physics.optics
A Compact, Robust, and Tunable Open Microcavity Platform for Solid-State Quantum Electrodynamics
JILA and Department of Physics, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校 JILA 与物理系）；Icarus Quantum Inc.（Icarus 量子公司）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
本文提出一种紧凑且可调的开放微腔平台，用于固态量子电动力学研究，实现了无振动诱导展宽和原位调谐，展示了量子点与微腔的强耦合。
2026-05-15 physics.optics quant-ph
Spin-polarized lasing in a highly photoexcited semiconductor microcavity
我们展示了室温自旋极化超快（$\sim$ 10 ps）激光在一个高度光激发GaAs微腔。这种微腔中嵌入了InGaAs多量子阱，其中自旋弛豫时间小于10 ps。即使在非共振椭圆偏振光激发下，激光辐射仍保持高度圆偏振。激光能量不锁定裸腔共振，并作为光激发密度的函数移动$\sim$ 10 meV。这种自旋极化激光是由相关电子-空穴对的自旋相关受激过程引起的。这些对在耦合到腔光场的高密度电子-空穴等离子体中的费米边缘附近形成。
2015-04-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Robust bound states in the continuum in Kerr microcavity embedded in photonic crystal waveguide
提出了一种二维光子晶体的设计，该光子晶体由四个缺陷介质柱构成，其本征频率位于定向波导的传输带内。在线性的情况下，缺陷棒的材料参数的调谐的非鲁棒的连续束缚态（BSC）可能会出现。BSC是具有相同宇称的谐振双极模和四极模的完全相消干涉的结果。%以捕获微腔内部的光。一个强大的BSC出现在一个自适应的方式，而不需要调整的克尔效应的微腔的参数。由于非线性系统中叠加原理的缺乏，导致BSC与注入光的耦合。这在BSC频率附近形成了一种特殊形状的孤立透射共振。我们表明，如果注入光被关闭，BSC存储光，为光积累开辟了一条道路。
2014-04-16 nlin.AO physics.optics
Wavelength-tunable open double-microcavity to enhance two closely spaced optical transitions
由于微腔在增强光提取和光与物质相互作用方面的作用，微腔一直被认为是量子光子学研究中不可或缺的元素。传统的高Q腔结构通常仅允许单个光学跃迁被调谐到与特定模式的谐振中。然而，向更先进的双腔结构的过渡引入了新的和有趣的可能性，例如用两种不同的腔模式同时增强两个光谱接近的光学跃迁。在这里，我们调查的腔结构组成的单片平面腔封闭在两个半导体分布式布拉格反射器（DBR）和顶部介质镜沉积在光纤尖端。当底部腔由两个DBR形成时，光纤尖端上的反射镜和半导体芯片的顶部DBR产生第二可调谐腔。这些耦合腔在调谐到共振时表现出模式杂交，并且它们的分裂可以通过合适的样品设计来调整以与紧密间隔的光学跃迁的光谱分离相匹配。此外，我们报告的同时共振调谐的激子和双激子跃迁的半导体量子点，每一个到一个单独的模式的开放光纤为基础的双腔。在同时共振的衰减时间测量表明，Purcell因子为$F_P^X$ =1.9 $\pm$ 0.4的激子跃迁。
2022-09-01 physics.optics quant-ph
Nanoantenna-Microcavity Hybrids with Highly Cooperative Plasmonic-Photonic Coupling
纳米天线通过将光能集中到远低于衍射极限的程度来提供对光的最终空间控制，而它们的品质因数（Q）受到大的辐射和耗散损耗的限制。另一方面，介电微腔能够通过延长的光子存储时间产生高Q因子，但具有衍射限制的光学模式体积。在这里，我们桥接两个世界，通过研究一个示例性的混合系统集成等离子体金纳米棒作为纳米天线与谐振介电光子晶体（PC）板作为低损耗微腔，更重要的是，通过协同结合它们的优势，产生更强的局部场增强比单独的实体。为了实现两种极性相反类型的纳米光子谐振元件之间的这种协同作用，我们表明，协调纳米天线的耗散损耗和低损耗腔的Q因子是至关重要的。与使用法布里-珀罗谐振器的天线-腔耦合方法相比，该方法已被证明成功地用于天线的局部场强度的谐振放大，我们从理论和实验上表明，耦合到适度Q PC引导谐振可以产生至少一个数量级的更大放大。协同纳米天线-微腔混合策略为进一步增强纳米级光-物质相互作用开辟了新的机会，从而使许多领域受益，例如非线性光学、纳米激光器、等离子体激元热载流子技术以及表面增强拉曼和红外吸收光谱。
2018-11-15 physics.optics
Infrared light detection using a whispering-gallery-mode optical microcavity
我们展示了一种基于超高品质因数（Q）回音壁模式（WGM）微环形石英谐振器的热红外（IR）探测器，并研究了其在10微米波长处探测IR辐射的性能。探测器的带宽和灵敏度取决于探测激光器的功率以及探测激光器与谐振器的谐振频率之间的失谐。微型环形红外传感器实现了7.46 nW的噪声等效功率（NEP），对应于0.095 mW/cm^2的红外强度
2014-03-06 physics.ins-det physics.optics
Quantitative cavity-enhanced photothermal dynamics in TMDC-integrated ultrahigh-Q microcavities
Keio University（庆应义塾大学）
该研究探究了集成TMDC的超高Q微腔的光热效应，建立了定量模型，揭示了PL特性差异，为相关混合系统的光热研究及器件热态控制提供了方法。
2026-08-04 physics.optics
Nonlinear optical response properties of a quantum dot embedded in a semiconductor microcavity : possible applications in quantum communication platforms
我们从理论上研究了嵌入固态微腔中的单个量子点与量子化腔模和晶格振动引起的形变势相互作用的混合系统的光学双稳、机械诱导吸收和Fano共振。我们发现量子点与腔模的耦合可以调节双稳态。我们进一步表明，归一化的功率传输显示异常色散，表明该系统可以用来产生慢光。我们还论证了将该系统用作全光机械克尔开关的可能性。
2019-11-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Unconventional next nearest neighbor resonance coupling and states flipping mechanism in degenerate optical microcavities
我们报告了一种特殊配置的非厄米光学微腔，施加空间不平衡的增益-损耗分布，主机独家提出的下一个最近邻共振耦合方案。采用散射矩阵（S-矩阵）的形式主义，这种建议的谐振相互作用和在微腔中的非厄米性之间的相互作用的效果进行了分析，提请特别注意隐藏的奇点，即例外点（EP）的存在，其中至少有两个耦合谐振合并。我们建立绝热状态翻转现象的耦合共振在复频率平面（k-平面），这基本上是一个结果的事实，即相应的EP被包围在系统参数平面。遇到这样的多个EP，状态翻转现象的鲁棒性已被分析，通过连续调谐耦合参数沿一个特殊的隐藏的奇异线，连接所有的EP在腔中。这样一个数值设计的腔，结合排他性的下一个邻居耦合方案，已被设计为第一次研究在EP附近的非常规光学现象。
2017-04-17 physics.optics
Computation and optimization of the Purcell factor of an open tunable Fabry-Perot microcavity
原子的自发发射可以通过把它们放在两个形成光学腔的镜子之间来控制。在过去的10年中，材料加工技术的快速发展使得制造可以被精细地调谐到与发射器共振的微观光学腔成为可能。这使得单光子源、纳米激光器和新纳米发射体（如半导体量子点和金刚石中的氮空位中心）的光谱学方面取得了进展。在这里，我们介绍了一个逐步的方法来计算最新一代的开放式可调谐法布里-珀罗微腔用于微光致发光研究的Purcell因子。我们讨论了如何可以优化作为腔的几何形状的函数的Purcell因子，并找到与发射器的共振的条件。微妙之处，如发射器的光学特性和穿透深度的电场到腔镜也被认为是。
2022-04-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Observation of Gain Spiking and Nonlinear Beating of Optical Frequency Comb in a Microcavity
光学频率梳对于基础科学和要求宽频率跨度和超精密分辨率的应用都至关重要。基于非线性克尔效应的微腔光学频率梳的最新进展为紧凑型平台提供了新的机会，然而，内部腔增强的非线性仍然不清楚。在这里，我们展示了瞬态非线性动力学过程中的光学频率梳形成内克尔微腔。研究表明，非线性相位调制导致梳状线在谐振腔附近的自失谐，从而形成增益尖峰，这是稳定光学频率梳的一个关键机制。此外，通过注入外部探针来检测梳状线之间的非线性交叉相位调制，观察到了非线性拍频。非线性瞬态动力学揭示了克尔基光学频率梳隐藏的非线性特性，为在微腔中产生超宽、超稳、超快的频率梳指明了新的方向。
2017-03-31 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
Bandpass transmission spectra of a whispering-gallery microcavity coupled to an ultrathin fiber
直径为1-4微米的锥形光纤被广泛用于激发微腔的回音壁模式。通常，由于腔内的光的谐振吸收，耦合到谐振周围的波导的WG腔的透射光谱呈现洛伦兹凹陷形态。在本文中，我们证明了一个WG腔耦合到一个MEMS光纤（500- 700 nm）的传输谱可以同时呈现洛伦兹下降和峰值，取决于光纤和微腔之间的间隙。通过考虑耦合区域内来自光纤的非谐振光的大散射损耗，这种现象可以归因于部分谐振光经由WG模式绕过有损散射区域，允许其耦合到腔体和从腔体耦合，因此表现为透射光谱内的洛伦兹峰，这意味着系统可以在带通滤波器框架内实现。
2017-03-07 physics.optics
Ultra-sensitive Light Confinement Driven by Multiple Bound States in the Continuum
我们提出了一个独特的框架来研究光学束缚态在连续谱中的拓扑性质。我们采用的邻近共振之间的相互作用经历避免共振交叉在一个特殊的光学微腔。我们利用一个连续的系统参数调谐，以消除泄漏损耗的谐振之间的相消干涉。类似于Friedrich-Wingten型BIC的物理见解，我们展示了超高质量模式的演化。我们报告的形成一个特殊的BIC线在系统参数空间连接多个准BIC的位置。为了开发一种新的方案，以提高在微腔中的光学传感的性能，我们研究了传输系数和品质因数的敏感性，即使是超小的扰动，在系统配置。
2020-03-09 physics.optics
Novel architecture for ultra-stable micro-ring resonator based optical frequency combs
我们提出了一种基于非线性微腔谐振器的OPO结构。这种方法依赖于一个自锁方案，使OPO发射，而不需要热锁定的泵激光器的微腔谐振。通过利用CMOS兼容的微波谐振器，我们实现了振荡，完全没有关闭，或自终止行为，一个非常常见的发生在外部泵浦OPO。此外，该方案一致地产生非常宽的带宽（>300nm，受我们的实验设置的限制）的梳，其以微腔谐振的FSR的间隔振荡。
2014-05-12 physics.optics
Spin Selective Purcell Effect in a Quantum Dot Microcavity System
在量子点-微柱腔系统中，我们研究了单个量子点激子自旋态与腔模的选择性耦合。通过调节外磁场，塞曼分裂激子自旋态与腔场的耦合方式不同，这是由于场操纵的能量失谐。我们发现，由于Purcell效应，在共振时上自旋激子态的发光强度比下自旋激子态的发光强度增加了26倍，这导致了光发射的选择性增强，圆偏振度高达93%。四能级速率方程模型的发展和定量符合我们的实验数据。我们的研究结果为实现未来的量子光源和量子信息处理应用铺平了道路。
2011-10-05 cond-mat.other physics.optics
Ultrafast Thermal Modification of Strong Coupling in an Organic Microcavity
本文通过非共振红外激发有机微腔，利用金属镜中电子超快加热改变折射率并调控强耦合条件，证明腔极化激元可作为非平衡热现象的灵敏探针。
2020-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Strong coupling regimes of an organic exciton mirror in a microcavity
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg（奥尔登堡卡尔·冯·奥西茨基大学）；Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Fraunhofer-Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）；University of Bonn（波恩大学）；University of Iceland, Science Institute（冰岛大学理学院）
研究光腔模式与超薄激子镜耦合导致的强光-物质耦合新机制，通过12 nm J-聚集薄膜实现从弱耦合到超强耦合的调控，揭示了激子镜改变边界条件并连接不同阶光腔模式的现象。
2026-06-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultimate photo-induced Kerr rotation achieved in semiconductor microcavities
在强耦合条件下，在平面量子阱微腔中，光致克尔旋转大于$π/2$弧度。该结果接近预测的$π$理论最大值。它是通过工程微腔参数，使光学阻抗匹配条件达到激子共振和腔模式之间的最小负失谐。这确保了激子诱导的光学非线性和腔对克尔角的增强的最佳组合。在这个制度的光的偏振态的综合分析表明，激子能量的重整化和激子共振的饱和有助于观察到的光学非线性。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microcavity induced by few-layer GaSe crystal on silicon photonic crystal waveguide for efficient optical frequency conversion
该研究通过在硅光子晶体波导上集成少层 GaSe 诱导高 Q 微腔，增强光与非线性材料相互作用，实现创纪录片上 SHG 效率及宽带 SFG 与非相干光转换。
2024-03-03 physics.optics
Unconventional optical microcavities hosting multiple exceptional points
近年来，在非厄米量子系统中发现的隐藏奇点（称为例外点），由于其独特的非常规物理效应，引起了物理学界的极大兴趣。有效地为这样的系统的EP出现作为一个迷人的拓扑缺陷，两个相互作用的本征态的系统合并。在这项工作中，我们报告发生EP通过避免交叉之间的耦合共振态在光学微腔与空间变化的增益损耗分布，光学模拟的非厄米系统。通过适当定制的系统开放度和耦合强度，内部耦合谐振可以在同时存在损耗和增益的介质中表现出EP。研究了当系统的控制参数以包围EP的方式发生动态变化时，复能量平面上的能量本征值和相应的本征态的特征行为.在这封信中，我们第一次利用上述方案来分析光学性能的稳定性和刚度的微腔同时托管这样多个EP。
2016-03-07 physics.optics
Electro-optic polarization tuning of microcavities with a single quantum dot
我们提出了一种嵌入量子点的氧化物孔径微腔，该微腔利用三个接触设计来独立地调谐量子点波长和腔模的双折射。观察到$\sim$ 5 GHz的偏振分裂调谐。对于典型的微腔偏振分裂，该方法可以用来实现完美的偏振简并，这是光子量子门的许多基于偏振的实现所需的。嵌入的量子点波长可以被调谐成与腔共振，而与偏振调谐无关。
2018-05-09 physics.optics quant-ph
A Low-Temperature Tunable Microcavity featuring High Passive Stability and Microwave Integration
本研究提出一种闭循环低温光纤基微腔，在低于10K下实现约25皮米的高被动稳定性，并集成微波控制，为自旋-光子界面提供高效平台。
2024-12-18 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Non-Markovian spontaneous emission dynamics of a quantum emitter near a MoS$_2$ nanodisk
我们介绍了一种由二维材料制成的光子纳米结构，它可以导致附近量子发射体的自发发射的非马尔可夫动力学。具体来说，我们调查的自发发射动力学的两个级别的量子发射体与皮秒自由空间衰减时间，建模J-聚集体，接近一个MoS $_2$纳米盘。当量子发射器的频率与纳米盘产生的激子-极化激元共振的频率相匹配时，量子发射器中的可逆粒子数动力学得到。当这种孤立的共振存在时，衰减拉比振荡可能发生。激子-极化激元共振的重叠也强烈地影响在纳米盘近距离处的衰减动力学，从而引起复杂的衰减布居振荡。在非常近的距离的发射极的纳米盘的超强耦合制度出现，在一个非常快速的振荡部分衰减的初始人口，发射极的剩余人口保持恒定的时间很长，人口捕获发生。纳米盘的尺寸和材料质量对上述结果的影响较小。
2019-04-19 physics.optics quant-ph
A highly stable and fully tunable open microcavity platform at cryogenic temperatures
开放式微腔是增强固态量子和纳米系统光-物质相互作用的有力工具，也是推进量子技术应用的关键。为此，腔应该同时满足两个相互冲突的要求-完全可调谐性以应对材料的空间和光谱不均匀性，以及在低温环境中操作以保持谐振条件下的最高稳定性。为了应对这一挑战，我们开发了一种完全可调的、开放式的、基于光纤的法布里-珀罗微腔平台，该平台也可以在闭环低温恒温器中在增加的噪声水平下运行。它包括定制设计的单片微型和纳米定位元件，行程范围高达毫米级，在封闭循环低温恒温器中仅实现15 pm rms的低温被动腔长稳定性，在更安静的流动低温恒温器中仅实现5 pm。这可以通过主动稳定来进一步改善，并且在腔镜之间的直接机械接触下获得甚至更高的稳定性，在封闭循环低温冷却器的安静阶段期间产生0：8 pm rms。该平台提供了具有高精细度和小模式体积的低温腔的操作，以强烈增强轻物质相互作用，为各种量子和纳米材料的实验开辟了新的可能性。
2022-12-22 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Microspherical photonics: Giant resonant light forces, spectrally resolved optical manipulation, and coupled modes of microcavity arrays
本论文研究了介质微球的新型共振推进技术，其目标是对具有相同共振的微球进行分选，这对于发展微球光子学至关重要。首先，通过将锥形微光纤固定在机械坚固的平台中来开发渐逝场耦合器。锥形是通过化学蚀刻技术获得的。使用这些平台，WGM的模态数，耦合制度和品质因数确定为各种球，并与理论进行比较。其次，研究了WGM共振均匀性优于0.05%的球构成的光子分子的光谱特性。结果表明，不同空间构型的耦合腔在光纤传输谱中呈现出相对稳定的模式分裂图样，可以作为区分这种光子分子的光谱特征。第三部分是微球所受巨共振推进力的研究。在具有足够大直径的聚苯乙烯球的悬浮液中观察到这种效应。通过集成用于单个球体操作的光镊，精确地控制了每个球体中的可调谐激光器和WGM之间的波长失谐。在实验中直接证明了光学力的共振增强。光谱的形状，位置和所观察到的推进力峰值的幅度解释了共振条件下的光动量的有效转移到微球。共振力的峰值接近动量守恒的总吸收极限。研究了球在推进过程中的横向运动，证明了稳定径向陷阱的存在。巨大的共振推进力可用于大规模分选微球，具有非均匀的共振特性。
2015-09-03 physics.acc-ph physics.atm-clus physics.optics
Ultrafast optical control of polariton energy in an organic semiconductor microcavity
针对现有激子-极化子凝聚体调控方法的缺陷，提出通过瞬态改腔模实现超快控制的新策略，制备含强弱耦合吸收体的有机微腔，实现亚皮秒级8meV可逆蓝移且不降低耦合强度，为新兴计算技术提供支撑。
2023-05-04 physics.app-ph physics.optics
Circular dichroism mode splitting and bounds to its enhancement with cavity-plasmon-polaritons
区分不同旋向手性分子的能力对于化学和生命科学具有重要意义。由于大多数相关手性分子在UV区域具有其手性跃迁，因此检测其圆二色性（CD）信号与在该光谱范围内进行光学测量的实际实验挑战相关联。为了解决这个问题，在这里，我们研究的可能性转移CD信号的模型手征介质达到强耦合制度与光学微腔。具体来说，我们表明，通过强耦合手性等离子体纳米粒子的非手性法布里-珀罗微腔可以印上的混合模式分裂，强耦合系统的标志，耦合系统的CD光谱，从而有效地转移模型系统的手征共振到较低的能量。我们首先预测的效果，使用解析传输矩阵法以及数值时域有限差分（FDTD）模拟。此外，我们证实了理论预测的有效性，在涉及手性等离子体纳米粒子耦合到法布里-珀罗微腔的原理验证实验。
2019-09-13 physics.optics
Cavity-assisted resonance fluorescence from a nitrogen-vacancy center in diamond
针对金刚石氮-空位中心相干光子发射占比低的问题，将其耦合到开放式光学微腔，实现相干发射速率超现有四倍，可大幅提升纠缠成功率并推动量子光学技术应用。
2024-03-07 physics.optics quant-ph
