Ultrafast optical gating in a nonlinear lithium niobate microcavity
在高精细度非线性铌酸锂微腔中利用飞秒脉冲实现超快腔内光学门控，通过和频与差频生成实现腔内状态的按需读出与飞秒级控制，为量子态存储与光物质相互作用实时操控铺路。
2025-10-13 physics.optics
Transient Microcavity Sensor
提出了一种基于高Q值微腔的瞬态高灵敏度传感器，并对其进行了理论研究。瞬态传感器的实现有两种方式：通过探测激光频率的快速扫描来监测光谱，或通过固定激光频率来监测透射光。对于这两种方法，非平衡响应不仅告诉超快环境变化，而且还可以实现更高的灵敏度。作为应用实例，研究了纳米颗粒粘附和通过微腔的瞬态传感器。结果表明，该瞬态传感器可以同时检测纳米颗粒的速度和尺寸以及耦合区域、外部线性变化。我们相信，我们的研究将打开一扇大门，快速动态传感的微腔。
2015-09-24 physics.optics
Plasmonic Nanoparticle-based Protein Detection by Optical Shift of a Resonant Microcavity
我们展示了一种生物传感方法，该方法首次将回音壁模式（WGM）的高灵敏度与基于金属纳米颗粒的测定相结合。我们提供了一个基于广义Mie理论的计算模型来解释通过等离子体增强的蛋白质检测的更高灵敏度。我们定量分析了模型蛋白的结合（即，BSA）对金纳米颗粒的吸附，并将结果拟合为吸附等温线，这与双组分吸附模型的理论预测一致。
2011-08-11 physics.ins-det physics.optics
High Finesse Buckled Microcavities
本文提出利用屈曲介质薄膜反射镜制备近红外微腔的新方法，在780 nm实现90万精细度，并展示灵活几何结构、高良率及小型易组装封装。
2025-09-28 physics.optics
A mechanically stable and tunable cryogenic Fabry-Perot microcavity
高精细度、开放几何微腔是近年来出现的一种增强光子与物质系统相互作用的多功能工具，在量子光学和量子信息科学中有着广泛的应用。然而，机械振动对它们在闭合循环低温恒温器内的操作构成相当大的挑战，特别是当需要空间可调谐性和自由空间光学访问时。在这里，我们提出的设计和表征的系统，可以实现$\sim$ 16 pm-rms的两个高精细度镜之间的被动机械稳定性，同时允许三维定位的腔模式和自由空间共焦成像。该设计依赖于两个级联的振动隔离级连接的板簧，解耦轴向和横向运动，并结合调谐质量和磁阻尼。此外，我们提出了一种技术，用于量化腔长位移类似或大于腔线宽，允许在现场测量的振动和没有主动反馈。我们的研究结果有利于一个可调的，高精细度的腔在一个封闭的循环低温恒温器内的操作，代表一种使能技术的腔耦合到各种固态系统。
2021-03-05 cond-mat.other physics.ins-det physics.optics
Correlated photon-pair emission from a cw-pumped Fabry-Perot microcavity
研究了一种高强度连续波泵浦下的色散补偿高精细度光学法布里-珀罗微腔。光学薄膜中的克尔非线性引起自发的四波混频过程，这导致时间相关光子对的发射。光子频率相对于泵浦频率偏移$\pm 1$自由光谱范围。这种设置允许构建具有发射光子之间的精确可调频率差的光子对源，其可能在量子通信中具有应用。
2018-01-23 physics.optics quant-ph
Nanoparticle detection in an open-access silicon microcavity
我们报告在微机械，开放式法布里-珀罗微腔中检测游离纳米粒子。当镜间距为$130\,μ$ m，曲率半径为$1.3\,$ mm，束腰半径为$12\,μ$ m时，对称红外谐振腔的模体积小于$15\,$ pL.小的束腰，加上超过34，000的精细度，使得能够在高真空中检测纳米尺度的介电颗粒。该装置允许实时监测单个$150\,$ nm半径二氧化硅纳米球的运动。我们观察到粒子和腔场之间的强耦合，这是光机控制的先决条件。我们讨论了光学冷却和检测的电介质粒子小于$10\,$ nm的半径和$1\times10^7\,$ amu的质量的前景。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultrastrong coupling between nanoparticle plasmons and cavity photons at ambient conditions
超强耦合是一种独特的电磁相互作用机制，它使得各种有趣的物理现象成为可能。传统上，这一制度已达到耦合多量子阱，超导人造原子，或二维电子气体的子带间跃迁的微腔谐振器。然而，采用这些平台需要苛刻的实验条件，如低温、强磁场和高真空。在这里，我们使用等离子体纳米棒阵列定位在谐振光学法布里-珀罗微腔的波腹，以达到在环境条件下的超强耦合（USC）制度，而不使用磁场。从光学测量中，我们提取的相互作用强度的值超过跃迁能量高达g/ω~0.55，深在USC制度，而纳米棒阵列仅占腔体积的~4%。此外，通过比较耦合和非耦合系统的共振能量，我们间接观察到高达~10%的基态能量的修改，这是USC的标志。我们的研究结果表明，等离子体激元微腔极化激元是一个很有前途的新平台，在室温下的光学和红外范围的超临界实现。
2019-12-16 physics.optics
High finesse microcavities in the optical telecom O-band
光学微腔允许将光强烈地限制在小的模体积中并且具有长的光子寿命。这种限制显著增强了腔内光与物质之间的相互作用，其应用包括纳米颗粒的光学捕获和冷却、单光子发射增强、量子信息处理和传感。对于许多应用，直接进入模式体积的开放式谐振器是必要的。在这里，我们报告了一个可扩展的，开放式访问的光学微腔平台，模式体积< 30 $λ^3$和精细度接近$5x10^5$。这一结果大大超过了迄今为止法布里-珀罗腔所达到的最高光学增强因子。该平台为依赖于强光-物质相互作用的高性能量子设备提供了构建模块。
2021-04-06 physics.optics quant-ph
Cavity nano-optomechanics: a nanomechanical system in a high finesse optical cavity
根据最近的评论报道，机械振荡器与光的耦合最近引起了人们的兴趣。[1，2]当将光限制在光学腔中时，这种耦合得到增强，其中机械振荡器被集成为后镜或可移动壁。在纳米尺度下，由于更小的光机相互作用体积和机械振荡器的减小的质量，光机耦合进一步增加。为了实现这种腔的纳米光力学实验，提出了一种将亚波长尺寸的纳米机械振荡器耦合到高精细度光学微腔的方案。[3]在这里，我们提出了这样一个实验，涉及一个单一的纳米机械杆精确定位到一个微型法布里-珀罗腔的限制模式。[4]我们描述了所采用的稳定腔设置和相关的精细度测量。我们继续使用超声压电致动方法表征纳米棒的振动特性。利用光学谐振腔作为纳米机械运动的传感器，我们对压电驱动的纳米棒振动进行了光学监测。除了将腔量子电动力学概念扩展到纳米机械系统之外，腔纳米光学力学还应该推进到标准量子极限附近的精密位移测量[5]，量子机制中的机械系统研究，非线性动力学[6]和传感应用。
2011-10-28 physics.optics
Influence of metal nanoparticles on whispering gallery modes of a microcavity
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；Indian Institute of Technology Patna（印度巴特那理工学院）；Applied Materials Inc.（应用材料公司）；Optoelectronics Research Centre, University of Southampton（南安普顿大学光电研究中心）；New York University Tandon School of Engineering（纽约大学坦登工程学院）
本文综述光子、等离激元及混合微腔系统的相关文献，涵盖其基础物理与多类应用，比较两类系统的应用输出，助力理解二者的效应及应用价值。
2026-08-20 physics.chem-ph physics.optics
Photothermal effects in ultra-precisely stabilized tunable microcavities
我们研究了可调谐高精细度微腔在环境条件下的机械稳定性，并研究了光诱导效应，可以抑制和激发机械波动。作为一个使能步骤，我们展示了超精密的电子稳定的微腔。然后，我们表明，光热镜扩展可以提供高带宽的反馈和提高腔的稳定性几乎两个数量级。在高腔内功率下，我们观察到腔的机械共振的自振荡。我们解释了动态光热不稳定性的观察，导致机械运动的参数驱动。对于电子和光热稳定的优化组合，我们实现了$500\,$ kHz的反馈带宽和$1.1 \times 10^{-13}\,$ m rms的噪声电平。
2016-09-02 physics.optics
A Fabry-Perot Microcavity for Diamond-Based Photonics
开放的法布里-珀罗微腔代表了一个有前途的路线，实现量子电动力学（腔QED）平台与金刚石基发射器。特别地，它们提供了将高纯度、最少制造的材料引入到可调谐、高品质因数光学谐振器中的机会。在这里，我们展示了一个基于纤维的微腔，包含一个厚（> 10 μm）的金刚石膜，其精细度为17，000，对应于品质因数Q ~ $10^6$。这种最低限度制造的厚样品可以包含类似于块状金刚石中发现的光学稳定发射体。我们观察修改后的微腔光谱中存在的膜，并开发分析和数值模型来描述腔模式的膜的效果，包括损耗和耦合到高阶横模。我们估计，大约20的Purcell增强应该是可能的钻石在这个设备中的发射器，并提供证据表明，更好的钻石表面处理和镜面涂层可以增加这个值到200在一个现实的系统。
2015-08-26 physics.optics quant-ph
Demonstration of ultra-high-Q small mode volume toroid microcavities on a chip
光学微腔在空间和时间上限制光，并在广泛的基础和应用研究中找到应用。在许多领域，微腔品质因数不仅取决于光子寿命（或等效品质因数Q），而且还取决于同时实现的小模体积V。在这里，我们展示了超高Q因子小模式体积环形微腔的芯片上，表现出的Q/V因子超过$10^{6}(λ/n)^{-3}$。这些值是迄今为止报道的任何基于芯片的微腔的最高值。相应的Purcell因子超过20万，腔精细度达到$2.8\times10^{6}$，表明环形微腔是研究Purcell效应、腔QED或生物化学传感的有希望的候选者
2004-12-07 physics.optics
Mechanical squeezing via unstable dynamics in a microcavity
我们从理论上证明了在远红失谐和超强耦合区，线性光机系统中的强力学量子压缩可以通过动力学不稳定性迅速产生.我们表明，这种机制，利用不稳定的多模量子动力学，特别适合悬浮光学力学，我们认为它的可行性的情况下，悬浮纳米粒子耦合到微腔通过相干散射。我们预测，对于亚毫米大小的空腔的粒子运动，最初的热和远高于其基态，成为机械压缩几十分贝的微秒时间尺度上。我们的研究结果带来了光学微腔在未解决的边带制度作为强大的机械挤压悬浮纳米粒子，因此作为量子增强的惯性和力传感的关键工具。
2022-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Long distance manipulation of a levitated nanoparticle in high vacuum
高真空中小靶的精确发射是许多科学技术部门的关键任务。除了为原子、蛋白质、宏观团簇和小球开发的不同策略之外，在宏观距离上操纵中性粒子仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们报告了一种新的方法的基础上的移动光阱下操作的反馈控制，使远程3D操作的二氧化硅纳米粒子在高真空。我们应用这种技术，通过一个负载锁真空系统，将单个纳米粒子加载到一个高精细光学腔中。我们预见我们的方案将有利于悬浮纳米物体的光力学领域以及超灵敏的检测和监测。
2015-10-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity enhancement of V2 centers in 4H-SiC with a fiber-based Fabry-Pérot microcavity
本研究将4H-SiC薄膜中的V2色心集成到光纤法布里-珀罗微腔中，实现零声子线散射光子13.3倍增强，为确定性自旋-光子相互作用奠定基础。
2025-03-28 physics.optics quant-ph
Cavity-enhanced optical detection of carbon nanotube Brownian motion
具有小模体积的光学腔非常适合于检测亚波长尺寸物体的振动。在这里，我们采用了基于光纤的，高精细光学微腔检测布朗运动的自由悬浮的碳纳米管在室温下真空。光学探测器可以分辨出振荡管的偏转，其偏转频率可低至50 pm/Hz ^[1/2]。通过在扫描电子显微镜中表征相同的装置获得并确认碳纳米管的全振动光谱。我们的工作成功地将高灵敏度的光学机械检测的原理扩展到分子尺度的纳米机械系统。
2012-11-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity cooling of free silicon nanoparticles in high-vacuum
在过去的三十年里，激光冷却促进了原子物理学的发展，因为它允许人们制备只能用量子力学描述的运动态原子。然而，大多数方法，例如多普勒冷却、偏振梯度冷却或亚反冲激光冷却，依赖于激光和明确定义的内部状态之间的近共振和循环耦合。虽然最近甚至在双原子分子中实现了这一壮举，但对于介观粒子来说非常困难。有人提出，外部空腔可以补偿介电物体中内部循环转变的缺乏，因此可以帮助冷却它们的质心状态。在这里，我们展示了在真正的高真空（< 10^8毫巴）中传播的硅纳米颗粒的横向动能的腔冷却。我们使用激光诱导的热机械应力在原始硅晶片上以纵向速度甚至低至v < 1 m/s来创建和发射它们。与高精细度红外腔的光的相互作用使它们的横向动能减少了30倍以上。这是对最近提出的探索质量范围在10^7到10^10 amu之间的物体的量子力学的非线性的新测试的重要一步。
2013-06-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
