Scalable higher-order exceptional surface with passive resonators
由于频率分裂的非线性响应，高阶例外点可以有效地提高扰动传感的灵敏度。然而，实验实施是具有挑战性的，因为所有的参数需要精确地准备。异常表面的出现提高了系统对外界环境的鲁棒性，同时保持了系统的敏感性。在这里，我们提出了第一个可扩展的协议，实现光子高阶特殊表面与无源谐振器。通过在低阶ES光子系统中增加一个或多个附加的无源谐振器，构造了3阶或任意N阶ES，并在实验中证明了其易于实现。我们表明，灵敏度的提高和实验演示是对制造误差更具抵抗力。还研究了附加相位调制效应。
2021-06-15 physics.optics
Experimental observation of the spontaneous breaking of the time-reversal symmetry in a synchronously-pumped passive Kerr resonator
在相干驱动的无源光克尔腔中，我们观察到了自发的时间对称性破缺不稳定性。腔同步泵浦的时间对称的脉冲，但我们报告的输出脉冲具有强烈的非对称的时间和光谱强度分布，高达71%的能量在同一侧的泵浦中心频率。不稳定性发生在一定的泵浦功率阈值以上，但显着消失的第二个阈值以上，在良好的协议与理论。我们还观察到一个广义的双稳态，其中一个非对称的输出状态共存的对称的在相同的泵浦条件。
2014-01-13 physics.optics
On the spontaneous time-reversal symmetry breaking in synchronously-pumped passive Kerr resonators
本文研究了Xu和Coen在Opt.~ Lett.~ { \bf 39}，3492（2014）。我们进行了详细的稳定性分析的Lugiato-Lefever模型的光学克尔谐振器和分析的时间分岔结构的静态对称和新兴的非对称状态作为泵浦功率的函数。对于中等泵浦功率的干草叉回路是负责不稳定的对称状态对固定的非对称的，而在大泵浦功率，我们发现周期性的非对称解决方案的出现通过一个霍普夫分岔。从理论的角度，我们使用局部分岔理论，以分析系统的最不稳定的本征模。我们还探讨了一个非保守的变分近似捕捉，除其他外，解决方案的振幅，宽度和质心的演变。这两种方法都提供了对对称性破缺相关的干草叉分叉的见解。
2016-05-26 cond-mat.soft nlin.PS physics.optics
III-V semiconductor nano-resonators-a new strategy for passive, active, and nonlinear all-dielectric metamaterials
由介质谐振器组成的超材料由于其低的本征损耗和各向同性的光学响应而引起了人们的广泛关注。特别地，由硅介电谐振器制成的超颖表面已经显示出期望的行为，诸如有效的非线性光学转换、光谱滤波和先进的波前工程。为了进一步探索电介质超材料的潜力，我们提出了由外延生长的III-V族半导体制造的全电介质超材料，其可以利用III-V族半导体的高二阶光学可折射率，以及单片集成有源/增益介质的容易性。具体而言，我们使用选择性湿氧化工艺来创建GaAs纳米谐振器，该工艺形成低折射率AlGaO（n~1.6）下层，类似于使用绝缘体上硅晶片形成的硅介电谐振器。我们进一步使用相同的制造工艺来展示多层III-V介质谐振器阵列，为我们提供了新的器件工程自由度。对于这些阵列，我们在实验上测量~100%的反射率在一个广泛的光谱范围。我们设想，全介质III-V族半导体超材料将为无源、有源和非线性全介质超材料开辟新的途径
2016-05-01 physics.optics
Self-symmetrization of symmetry-breaking dynamics in passive Kerr resonators
自发对称性破缺（SSB）的实现需要一个具有近乎完美对称性的系统。单边带通过干草叉分叉表现出来，但这种分叉是脆弱的，并且会受到任何不对称或缺陷的干扰。因此，将SSB用于现实世界的应用是具有挑战性的，并且通常需要繁琐的稳定技术。在这里，我们揭示了一种新的方法，自动导致对称条件，并展示了其实际应用中的相干驱动，双模，无源克尔谐振器。更具体地说，我们表明，引入一个$π$相位缺陷之间的驱动非线性谐振器的模式，使SSB免疫不对称的系统的模式演变的周期加倍的动态。两个往返的演变诱导的自对称化的系统，通过平均的参数，从而使SSB实现前所未有的鲁棒性。这种机制是普遍的：所有的驱动克尔谐振腔的破缺解都有一个倍周期的对应解。我们通过考虑正常和异常色散光纤腔中发现的几种不同的非线性结构的偏振对称性破缺，包括均匀态、偏振畴壁和明亮的矢量腔孤子，实验证明了这种普遍性。
2021-06-14 nlin.AO nlin.PS physics.optics
Spontaneous creation and annihilation of temporal cavity solitons in a coherently-driven passive fiber resonator
报道了在相干驱动的宏观光纤谐振腔中自发产生和湮灭时间腔孤子的实验观察。具体而言，我们表明，CS自发创建时，腔驱动场的频率调谐跨越共振，他们可以单独消失在不同阶段的扫描。与以前的实验相比，在单片微谐振器，我们能够识别这些动态实时，由于我们的谐振器的宏观尺寸。我们的实验观察结果与数值模拟非常吻合。我们还讨论了机制负责一个接一个的消失的CS。
2015-03-29 physics.optics
Coexistence and interactions between nonlinear states with different polarizations in a monochromatically driven passive Kerr resonator
我们报告的实验观察的共存和非线性状态之间的相互作用，在一个单一的载波频率驱动的无源克尔谐振器具有不同的偏振。利用双折射可调的光纤环形腔，实现了两个正交偏振模的非线性共振部分重叠，通过在重叠区域内的不同点锁定驱动激光频率，实现了不同非线性态的共存。特别是，我们观察到的时间腔孤子和调制不稳定性模式之间的共存，以及两个不同的腔孤子与不同的偏振之间的共存。我们还观察到了明显偏振的腔孤子之间的相互作用，以及由近正交偏振的不稳定调制不稳定图案的孤子的自发激发和湮灭。通过证明一个单一的频率驱动场可以支持差分偏振孤子和复杂的调制不稳定模式之间的共存，我们的工作揭示了丰富的耗散动力学的多模克尔腔。我们的研究结果也可能是相关的多路复用微谐振器频率梳的产生。
2019-02-14 physics.optics
Ultrashort dissipative Raman solitons in Kerr resonators driven with phase-coherent optical pulses
在过去的十年中，无源非线性光学谐振腔的外部驱动已经成为产生超短光脉冲和相应的宽带频率梳的新途径。虽然在这样的系统中的脉冲形成动力学显着不同，从那些表现在传统的锁模激光器，两个传统的不同的范例之间的分界最近开始模糊，与混合系统的演示，包括外部驱动和主动媒体显示提供特定的优势。在这里，我们探索了一种新的途径，在外部驱动的无源谐振腔和激光器的接口超短脉冲产生。通过利用熔融石英固有的非线性拉曼增益，我们实现了确定性产生的低噪声耗散孤子的持续时间远低于100 fs通过相位相干脉冲驱动的谐振器制成的标准，商用光纤。我们探索和解释新的耗散拉曼孤子状态的物理，确定的比例定律，管理脉冲的特性，并允许输出重复率缩放将不影响孤子的持续时间。在我们的工作中探索的方案能够在由单个商用光纤制成的谐振器（有源或无源）中产生有史以来最短的脉冲，并且有可能通过使用现有的色散工程二氧化硅微谐振器将其转换为芯片级格式。
2022-12-16 nlin.PS physics.optics
Creating anyons from photons using a nonlinear resonator lattice subject to dynamic modulation
我们研究了动态调制下具有克尔非线性的一维光子谐振腔晶格。通过适当选择调制频率和相位，我们发现这个系统可以用来从光子中产生任意子。通过将谐振腔与外波导耦合，可以通过测量光子在外波导中的输运性质来研究任意子的特性。
2017-09-28 physics.optics quant-ph
Parametric patterns in optical fiber ring nonlinear resonators
我们提出在非线性光纤谐振腔中可以观察到参数激励模式，也称为法拉第模式，其中克尔非线性系数沿谐振腔中的光纤周期性变化。我们研究的参数不稳定性分析的Floquet理论的基础上，也数值，通过直接集成的系统。而不是经典的法拉第波激发的情况下，在时间上的调制导致在空间中的图案的形成，在这里，我们提出了一个反转的情况下，在空间中的调制激发的图案在时间上。
2013-08-10 nlin.PS physics.optics
Super cavity solitons and the coexistence of multiple nonlinear states in a tristable passive Kerr resonator
相干激光场驱动的被动克尔腔显示了丰富的非线性物理景观，包括双稳态，斑图形成，和局域耗散结构（孤子）。几十年来，它们的概念简单性为非线性腔动力学提供了前所未有的窗口，为从全光存储器件到微谐振器频率梳的众多系统和应用提供了见解。然而，尽管经过了几十年的研究，最近的一项理论研究令人惊讶地暗示了一个全新的和未探索的范式，在该制度中，非线性倾斜腔共振相互重叠[T. Hansson和S. Wabnitz，J. Opt. Soc. Am. B32，1259（2015）]。我们已经使用同步驱动的光纤环形谐振器来实验访问这个政权，并观察到新的非线性耗散状态的上升。具体而言，我们已经观察到，第一次尽我们所知，耗散（腔）孤子和扩展调制不稳定（图灵）模式的稳定共存，并进行实时测量，揭开了随之而来的非线性结构的动态。当工作在连续波三稳态时，我们进一步观察到两种不同的腔孤子态共存，其中一种可以被认为是Hansson和Wabnitz预言的“超级”腔孤子。我们的实验结果是在很好的协议与理论分析和数值模拟的无限维池田地图，管理腔动力学。我们的工作结果表明，实验系统可以支持不同的非线性状态的复杂组合，它们可能对未来基于微谐振器的频率梳源具有实际意义。
2017-02-02 nlin.PS physics.optics
Excitation and manipulation of super cavity solitons in multi-stable passive Kerr resonators
本文通过数值模拟揭示多稳态Kerr谐振器中超级腔孤子的存在，并提出基于泵浦扰动的确定性激发与切换方法，为全光缓冲和多级编码提供新途径。
2024-07-18 nlin.PS physics.optics
Theory of modulation instability in Kerr Fabry-Perot resonators beyond the mean field limit
本文分析了任意精细度Kerr法布里-珀罗腔的非线性动力学，推导了精确色散关系和扩展Lugiato-Lefever方程（FP-LLE），揭示了平均场极限无法捕捉的周期二调制不稳定性，并数值模拟了MI诱导的Kerr梳的产生。
2023-09-14 nlin.PS physics.optics
Dynamics of a ring resonator under simultaneous index and loss modulation
我们报告了一个完整的稳态解的时间速率方程的动态正弦驱动的环形调制器。与以前的作品，提供了全面的解决方案，纯折射率（相位）或损耗（损耗）调制相比，这项工作提出了一个精确的解决方案与他们的同时调制。在此基础上，讨论了在这种同时调制下实现高效微波-光转换的最佳调制参数。作为一个应用程序，我们报告选择性向下频率转换从环形调制器，这是不可能从纯损耗或折射率调制。这项工作可以更准确地建模的环形调制器。它提供了一个洞察力，以探索相位和幅度调制在MRM的独特应用之间的相互作用，并充分了解这种设备的局限性。
2022-04-23 physics.optics
Micromechanical microphone using sideband modulation of nonlinear resonators
我们报告了通过非线性压电微机械谐振器的边带调制的音频信号的成功检测。270 $\times$ 96- $μ$ m谐振器被证明在声音强度水平低至环境室内噪声的音频检测中是可靠的，并且具有23.9 $μ$ V/Pa的未放大灵敏度。这种方法可以适用于消费电子产品或医疗设备（例如助听器）的声学传感器和麦克风。
2017-09-22 physics.app-ph physics.optics
Strain-induced exciton decomposition and anisotropic lifetime modulation in a GaAs micromechanical resonator
我们演示了激子寿命的机械调制，通过使用砷化镓（GaAs）谐振器的振动应变。应变诱导调制具有各向异性的晶体取向依赖性，这揭示了这些调制的起源是压电效应。数值分析的基础上的隧道模型澄清，机械应变调制的内部电场和空间分离的电子和空穴，导致非辐射激子分解。这种载流子分离还产生从光子到谐振器的光机械反作用力。因此，这些结果表明，机械运动可以通过激子衰变进行自调制，这使得人们能够控制谐振器的热噪声，并在固态系统中提供光子-激子-声子相互作用。
2019-01-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Complete transparency with three active-passive-coupled optical resonators
Northeast Petroleum University（东北石油大学）；Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）；Universidad Mayor（马约尔大学）
通过三种线性耦合光学谐振腔结构，实现完全透明，其机制与EIT类似，通过破坏性干涉消除腔内场，可调节透明窗口和输出强度。
2026-03-26 physics.optics quant-ph
Matrix-free numerical continuation of the Ikeda map in passive Kerr resonators
School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学光电信息学院）；Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州创新研究院）；School of Physics and Mechatronic Engineering, Guizhou Minzu University（贵州民族大学物理与机电工程学院）
该研究提出无矩阵数值延拓框架，用于无源克尔谐振器池田映射的解分支追踪与稳定性分析，揭示了标准LLE未涵盖的多往返动力学，为克尔谐振器分析提供了新系统框架。
2026-10-12 physics.optics
Synthetic gauge fields for light beams in optical resonators
从理论上提出了一种利用变形光学元件实现无源光腔中光波的人工磁场的方法。特别地，当实现均匀磁场时，获得横向谐振器模式的频谱的高度简并的朗道能级结构，其对应于光学腔场的回旋运动。这可以通过无源光学谐振器的瞬态激发来探测。
2015-04-30 physics.optics quant-ph
Effective electro-optical modulation with high extinction ratio by a graphene-silicon microring resonator
石墨烯由于其高载流子迁移率、超大吸收带宽和极快的材料响应，为新型光电应用开辟了道路。特别地，通过费米能级的调谐来控制光电性质的机会使得能够实现电光调制、光-光开关和其他光电子应用。然而，实现高调制深度仍然是一个挑战，因为石墨烯-硅器件中的适度石墨烯-光相互作用，通常仅利用单层或几层石墨烯。在这里，我们全面研究了石墨烯和微谐振腔之间的相互作用，以及它对光学调制深度的影响。我们展示了石墨烯-硅微电子器件，显示出12.5 dB的高调制深度，相对较低的偏置电压为8.8 V。通过施加具有4 V峰-峰电压的方波，成功地展示了消光比为3.8 dB的开-关电光开关。
2015-02-02 physics.optics
All-Optical Spiking Neuron Based On Passive Micro-Resonator
针对现有光学神经元依赖有源器件难集成、纳米腔可激发行为缺乏系统研究的问题，提出通用耦合模理论模型，实现了具备三大核心特征的无源微谐振器全光学脉冲神经元，为全光脉冲神经网络铺路。
2019-11-06 physics.optics
Optimal antibunching in passive photonic devices based on coupled nonlinear resonators
我们建议使用弱非线性被动材料的集成量子光子学的应用前景。结果表明，在光子晶体谐振腔中，电磁场对光子晶体非线性的强烈增强，仅利用两个耦合模的量子干涉和共振相干驱动下的光子阻塞效应，就能产生单光子.对于最先进的微腔中的实际系统参数，这种单光子源的效率的理论特征在于通过在零时间延迟的二阶关联函数作为主要的品质因数，其中的主要来源的损失和退相干被考虑在一个标准的主方程处理。这些结果可以刺激基于非共振材料介质的集成量子光子器件的实现，与当前的半导体技术完全可集成，并匹配相关的电信波段工作波长，作为基于腔QED的单光子非线性器件的替代方案。
2012-12-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Multimode resonance transition to collapsed snaking in normal dispersion Kerr resonators: Bright versus dark solitons
本文研究正常色散Kerr腔中相位调制诱导的多模共振如何促进高阶亮孤子形成，并揭示随势强度减小亮孤子向暗孤子转变对应于多模共振向塌缩蛇形分岔结构的演化，为访问多稳态提供新途径。
2023-07-11 nlin.PS physics.optics
Variational approach to study soliton dynamics in a passive fiber loop resonator with coherently driven phase-modulated external field
本文采用半解析的方法研究了在相位调制泵浦光驱动下，克尔介质无源光纤谐振腔中单腔孤子和两个同向传播孤子的动力学行为。的扰动处理通过引入一个瑞利耗散函数的框架内的变分原理，结果在一组耦合的常微分方程描述的演变的个人孤子参数。我们进一步推导出封闭形式的表达式，用于快速估计的时间轨迹，漂移速度和相移累积的CS由于外部调制泵。我们还将变分法推广到求解两个孤子相互作用的问题，以及在存在外部调制场的情况。在没有相位调制场的情况下，两个同向传播的孤子可以相互吸引、排斥或独立传播，这取决于它们的初始延迟。通过变分法导出的二阶微分方程，可以预测相互作用的最终状态。而在相位调制场存在时，两个孤子的相互作用可以导致湮灭、合并、呼吸或两个孤子态，这取决于失谐频率和泵浦功率。变分处理分析预测这些状态，并描绘了相关的动态，同意通过求解归一化的Lugiato-Lefever方程进行全数值模拟。通过这种变分方法得到的结果将丰富对被动耗散系统中相位调制驱动场作用下的复杂脉冲动力学的理解。
2019-07-05 physics.optics
Dual-carrier Floquet circulator with time-modulated optical resonators
时空调制作为一种强时间反转对称性破缺机制，在光学频率下实现了非互易器件和拓扑材料的集成，显示出了巨大的前景。然而，光调制在调制指数和频率方面有其自身的限制，这限制了环行器和隔离器的带宽和小型化，与它有望取代的磁光方案不同。在这里，我们提出并数值演示了Floquet循环器，利用时间调制谐振器特有的未开发的自由度。由边带选择波导激励，该系统支持宽带非互易传输，而不依赖于传统环行器中所需的镜像或旋转对称性。级联两个谐振器，我们创建一个线性三端口环行器，具有完整的和频率无关的两个端口之间的前向传输。这种方法使波长尺度循环器，可以依赖于各种调制机制。
2017-08-14 physics.optics
Ultracompact high-contrast magneto-optical disk resonator side-coupled to a plasmonic waveguide and switchable by an external magnetic field
在这里，我们提出并研究了一种新型的等离子体共振器的基础上的金属-绝缘体-金属波导和侧耦合磁光盘控制的外部磁场。通过改变磁场的方向，表面等离子体激元（SPP）的波数变化和透射率可以被调谐，并且通过改变外部磁场的方向，可以实现SPP模式的可逆开关。磁等离子体激元调制的共振增强超过200倍导致调制对比度超过十倍比（90- 1%调制），在数百GHz的光学带宽内保持适度的插入损耗。数值模拟证实了亚微米超小盘谐振器的高对比度磁等离子体激元调制的解析公式的预测。
2018-07-31 physics.optics
Enhancing the stimulated emission of polarization-entangled photons using passive optical components
偏振纠缠光子对的明亮光源是量子信息技术的重要组成部分。一般来说，有必要引入一个谐振腔，该谐振腔结合了诸如电光调制器之类的有源光学部件，以增强偏振纠缠光子的受激发射。通过同步激光脉冲在谐振腔中实现受激纠缠光子的时间序列操作是一个技术难题。在本文中，我们提出了一个方案，使用一个只有被动光学元件的谐振腔来放大偏振纠缠光子对的受激发射。我们展示了该计划的理论方面，并在双通配置中进行了该计划的原理验证实验演示。
2022-12-30 physics.optics quant-ph
Generalized Theory of Optical Resonator and Waveguide Modes and their Linear and Kerr Nonlinear Coupling
从第一性原理出发，导出了介质光谐振腔模间线性耦合和克尔非线性耦合的一般理论。的治疗是不特定于一个特定的几何形状或选择的模式的基础，因此可以被用来作为一个基础，用于描述任何现象所造成的任何组合的线性耦合，散射和克尔非线性，如弯曲和表面粗糙度损失，几何背散射，自和交叉相位调制，四波混频，三次谐波产生和克尔频率梳产生。然后将该理论应用于一个几何对称波导，以计算倏逝波耦合强度的模式放置在附近的微谐振器，以及克尔的自和交叉相位调制项之间的模式的谐振器。然后，这是用来推导出一个无量纲方程描述的两个反向传播模式的环形谐振器和证明，交叉相位调制是完全一样的情况下，两个反向传播模式，否则相同的自相位调制的两倍强。
2021-10-07 physics.optics
Design and optimization of optical modulators based on graphene-on-silicon nitride microring resonators
为了克服石墨烯与光的弱相互作用带来的高调制深度的挑战，提出并研究了一种基于石墨烯可调光学电导率的氮化硅基石墨烯（SiNx）微腔。系统地分析和优化了石墨烯/氮化硅波导的几何参数，得到了0.04 dB/μm的损耗可调谐性和0.0022的有效折射率变化。我们详细研究了石墨烯与半径为40 μ m的微环谐振器之间的相互作用，其中同时考虑了电吸收和电折射调制。通过选择合适的石墨烯覆盖率和耦合系数，获得了大于40 dB的高调制深度和较大的制造公差。
2016-10-11 physics.optics
Cooperative-Memory Photonic Reservoir using Modulation Nonlinearity: Circumventing the Speed Constraints of Nonlinear Silicon Microring Resonators
本文提出一种利用调制非线性和电子输出层协同记忆的光子储层，规避硅微环非线性速度限制，实现快一个数量级的计算，并在多项预测任务及光通信均衡中表现优异。
2025-04-23 physics.app-ph physics.optics
Spectrally Broadband Electro-Optic Modulation with Nanoelectromechanical String Resonators
本文提出了一种由两个并联的纳米机电氮化硅弦谐振器构成的电光光调制器。这些弦被电连接的金电极覆盖，并由洛伦兹力或静电力驱动。面内弦振动调制弦之间间隙的宽度。间隙两侧的金电极充当移动反射镜，其调制聚焦在该间隙中间的激光。这些电光光调制器在314 kHz的频率下，对于低于1 mV的驱动电压，可以实现几乎100%的光调制深度。频率范围由弦共振频率确定，其可以取几百千赫兹到几兆赫的量级的值。弦在强非线性状态下被驱动，这允许几千赫兹的频率调谐，而对光调制深度没有显著影响。
2019-12-19 physics.app-ph physics.optics
Effects of self- and cross-phase modulation on the spontaneous symmetry breaking of light in ring resonators
我们描述了自发对称性破缺的功率耦合到一个环形谐振腔中的两个光学模式，使用一对耦合洛伦兹方程，具有可调的自和交叉相位调制项。我们研究了各种各样的非线性材料，通过改变自和交叉相相互作用系数的比例。静态和动态效应的范围从静止状态的数量和稳定性到振荡的开始和性质。观察对称性破缺的最小条件提供的自/交叉相位系数，失谐量和输入功率的比例。非线性系数的不同比率也影响动力学状态，在那里它们可以诱导或抑制分叉和振荡。对这种类型的概括性描述是有用的全光学元件，如隔离器和振荡器，从各种各样的光学介质中的环形谐振器的发展。
2019-05-03 nlin.CD physics.optics
Polarization-selective magneto-optical modulation
我们研究了钇铁石榴石铁磁球谐振腔中的磁光耦合。我们发现该谐振腔可以作为偏振选择性光调制器工作在电信波段。互调增益可以在非线性区域中用于放大。
2022-09-29 cond-mat.other physics.optics
Sub-optical wavelength acoustic wave modulation of integrated photonic resonators at microwave frequencies
光-声相互作用长期以来一直被用于基于块状晶体材料的各种声光器件中。传统上，这些器件在兆赫频率范围内工作，其中声波长比光波长长得多，并且需要长的相互作用长度来获得显著的耦合。利用纳米级换能器，现在可以激发具有亚光波长的声波，以在纳米光子器件中诱导强声光耦合。在这里，我们展示了微波频率的表面声波换能器与纳米光子谐振器的压电氮化铝基板上集成。实现了在10 GHz以上的谐振模式的声光调制，其中声波长显著低于光波长。在此方案中的相位和模式匹配条件进行了研究，有效的调制。新的声光平台可以产生基于非线性布里渊过程的新型光学器件，并为微波光子学和量子光力学提供光学和微波光子之间的直接宽带链接。
2014-10-04 physics.optics quant-ph
Optimization of a fiber Fabry-Perot resonator for low-threshold modulation instability Kerr frequency combs
本文通过广义Lugiato-Lefever方程的线性稳定性分析推导了调制不稳定性功率阈值，结合功率增强因子与最佳耦合概念，预测并实验验证了光纤法布里-珀罗腔生成低阈值克尔频率梳的理想制造参数。
2024-06-04 physics.optics
Deep and fast free-space electro-absorption modulation in a mobility-independent graphene-loaded Bragg resonator
深度和快速的电光调制是高速近红外信号处理的关键。我们将石墨烯的电吸收可调谐性与基于布拉格的法布里-珀罗谐振器在λ=1550 nm处的高Q谐振相结合，并表明~100%的自由空间信号调制（>50 dB消光比，<1 dB插入损耗），无论石墨烯质量如何，（迁移率），条件是该器件在反射模式下操作并且在与石墨烯的临界耦合中被调谐。值得注意的是，临界耦合机制对于较低的石墨烯迁移率产生较高的消光比。我们使用实际的考虑，以优化设备的架构和操作作为石墨烯迁移率的函数。通过小的修改，该方案可以变成一个非常灵敏的声吸收调制器，消光比约为30 dB/dB，或者灵敏度为10^7%/RIU的折射率传感器。这些设计可以很容易地扩展到整个中红外光谱层厚度的适当缩放。
2018-04-25 physics.app-ph physics.optics
Inverse-designed photonic circuits for fully passive, bias-free Kerr-based nonreciprocal transmission and routing
隔离器和环行器等非互易器件是微波和光频通信系统的关键使能技术。虽然基于磁效应的非互易器件可用于自由空间和光纤通信系统，但它们的片上集成一直具有挑战性，主要是由于伴随的高插入损耗、弱磁光效应和材料不兼容性。我们表明，克尔非线性谐振器可用于实现全无源，低损耗，无偏置，宽带非互易传输和路由应用在光子系统，如芯片级激光雷达。多端口非线性Fano谐振器被用作基于频率梳的距离测量的片上全光路由器。由于时间反演对称性对单个非线性谐振器的工作功率范围和传输施加了严格的限制，因此我们实现了级联的Fano Lorentzian谐振器系统，该系统克服了这些限制，并显着改善了当前最先进设备的插入损耗，带宽和非互易功率范围。这项工作提供了一个平台无关的设计，非互易传输和路由，非常适合光子集成。
2019-05-13 physics.app-ph physics.optics
Feshbach Resonances in Kerr Frequency Combs
我们证明了在连续波相干光泵浦下，非线性环形谐振腔中产生的频率梳的功率和重复频率都受到调制。这种调制是由连续波背景与谐振腔中激发的光脉冲相互作用引起的，并且发生在具有非零高阶色散和波长相关品质因数的谐振腔中。调制频率对应于泵浦频率与谐振器中泵浦模式的本征频率的失谐。
2014-10-31 physics.optics
Compact, Large-Scale Photonic Neurons by Modulation-and-Weight Microring Resonators
Princeton University（普林斯顿大学）；LightXcelerate, Inc.（LightXcelerate公司）；Queen’s University（女王大学）
本文提出了一种基于调制和权重微环谐振器的紧凑型大规模光子神经元，实现了低功耗、高并行性和高灵活性的类脑光子计算。
2026-01-03 physics.optics
Optical Crystals and Light-Bullets in Kerr Resonators
使用平均场Lugiato-Lefever方程[Gopalakrishnan，Panajotov，Taki和Tlidi，Phys. Rev. Lett. 126，153902（2021）]。结果表明，三维（3D）耗散结构发生在一个强非线性制度的调制不稳定性是亚临界的。我们提供了一个详细的分析，在超临界和亚临界调制不稳定性制度的光学3D晶体的形成，我们强调他们的联系，形成光子弹的衍射和色散克尔谐振器。我们构造了光学晶体在单稳态和双稳态下的分岔图。一项分析研究已经预测了体心立方（bcc）晶体在腔内场中的优势超过了大量其他3D解决方案，具有较低的对称性。这些结果已经得到了使用弱非线性分析，但从来没有被检查的数值。我们数值表明，确实是最强大的结构，其他自组织的晶体是体心立方晶体。最后，我们表明，轻子弹和集群，他们也可以发生在一个闪烁的制度。
2021-07-30 nlin.PS physics.optics
Origin and stability of dark pulse Kerr combs in normal dispersion resonators
我们使用Lugiato-Lefever模型分析了具有正常群速度色散的光学谐振腔中的暗脉冲克尔频率梳。我们表明，在时域中，这些对应于互锁开关波之间的上，下均匀状态，并解释这一事实如何解释他们的许多实验观察到的属性。调制不稳定性在它们的存在中不起任何作用。此外，我们提供了一个详细的地图，表明在参数空间中可以找到稳定的暗脉冲克尔梳，以及它们是如何不稳定的频率失谐值的增加。
2016-02-23 nlin.PS physics.optics
Exact solution to the steady-state dynamics of a periodically-modulated resonator
我们提供了一个解析解的耦合模方程描述的单色输入驱动的单个调制光学谐振腔的稳态。这个系统的现象定性地理解只有在绝热极限，即低调制速度。然而，无论是在这个制度，我们发现高度非平凡的影响，具体参数的调制。例如，我们示出了完全抑制的传输，甚至与输入和静态谐振器频率之间的零失谐。我们还证明了完整的，无损的频率转换的输入到边带频率的可能性，以及优化传输信号对一个给定的目标时间波形。第一性原理模拟验证了分析结果。
2017-04-10 physics.optics
Influence of noise-induced modulations on the timing stability of passively mode-locked semiconductor laser subject to optical feedback
研究发现单外腔反馈的被动锁模激光器在短时间尺度上存在大幅定时波动，导致传统定时抖动估计方法产生较大误差；通过添加适当长度的第二反馈腔可显著抑制噪声诱导调制，改善短时和长时定时稳定性。
2025-04-25 physics.comp-ph physics.optics
Rayleigh scattering boosted multi-GHz displacement sensitivity in whispering gallery opto-mechanical resonators
光机械腔中光场的有限光子寿命对机械谐振频率处的位移传感施加了带宽限制，该机械谐振频率超过加载腔光子衰减速率。光-机械调制效率可以通过多GHz的转换技术，如压电-光-机械，在芯片上集成的成本来提高。在本文中，我们提出了一种新的高带宽位移传感方案，利用瑞利散射在光子谐振器。将这种技术与硅芯片上的静电驱动结合使用，可以在高达9.1GHz的频率下实现高效调制。由于不依赖于驱动机构，该方案可以很容易地扩展到压电光机械和全光传感系统。
2013-09-05 physics.optics
Dynamic Terahertz Beam Steering Based on Graphene Metasurfaces
全（2 $π$）相位调制对于有效的波前操纵是关键的。在这篇文章中，基于石墨烯长/短带谐振器的超表面被用来实现一个动态的2 $π$相位调制，通过施加不同的电压到不同的石墨烯谐振器。该配置被发现具有高的反射效率（最小56%），并在宽的频率范围内具有全相位调制。通过相应地改变不同石墨烯谐振器的费米能级，在宽频率范围（1.2至1.9 THz）中证明了高达120度（$\pm60^\circ$）的太赫兹（THz）光束转向。这种超表面可以为有效地操纵THz波提供新的平台。
2016-01-21 physics.optics
Acousto-optic modulation based on an AlScN microring resonator for microwave-to-optical conversion
本文提出基于AlScN微环谐振器的片上声光调制器，利用IDT激发声学模式实现微波到光的高效转换，在L波段实现低半波电压，展示了微波光子学应用潜力。
2024-11-24 physics.app-ph physics.optics
Optimization of intensity-modulation/direct-detection optical key distribution under passive eavesdropping
我们从理论上分析了最佳操作的光密钥分配（OKD）链路的基础上通过衰减信道传输到直接检测接收器的光信号的精细强度调制。通过适当的数字后处理，用户可以生成一个秘密密钥，该密钥对于被动收集逃避合法接收者检测的一部分信号的未授权方来说是未知的。通过存在不可避免地伴随窃听者尝试检测收集的信号的散粒噪声来确保安全性。结果表明，密钥量取决于一个比率，比较合法的接收者和窃听者的能力，以检测信号，包括噪声贡献各自的检测器。在强窃听体制下推导出一个简单的比例关系，给出了最佳二进制强度调制深度和硬解码直接检测鉴别阈值的封闭表达式。所提出的结果大大简化了实际OKD系统的设计工作在不断变化的外部条件下，例如可变的大气吸收的情况下的自由空间光链路。
2021-12-16 physics.optics quant-ph
Phase-sensitive interrogation of fiber Bragg grating resonators for sensing applications
本文讨论了一种用于无源布拉格光栅法布里-珀罗谐振腔远程解调的相敏技术。它基于Pound-Drever-Hall激光频率锁定，使用射频相位调制边带从法布里-珀罗干涉仪的谐振附近的复杂光学响应导出误差信号。我们研究如何调制频率和谐振带宽影响这个误差信号。实验结果表明，当激光器被锁定，该方法检测到的差分相移的光载波相对于其边带，由于微小的光纤光路位移。
2004-11-09 physics.ins-det physics.optics
Controlling the flow of light using the inhomogeneous effective gauge field that emerges from dynamic modulation
我们表明，有效的规范场的光子提供了一个通用的平台，控制光的流动。作为一个例子，我们考虑一个光子谐振器晶格的最近邻谐振器之间的耦合强度谐波调制。通过选择不同的空间分布的调制相位，从而施加不同的非均匀的有效磁场配置，我们数值模拟了各种各样的传播效应，包括负折射，单向镜，和轴上和离轴聚焦。由于有效的规范场是在结构构建后动态施加的，因此我们的工作指出了时间自由度对控制空间光流的重要性。
2013-11-12 physics.optics
All-optical dynamic modulation of spontaneous emission rate in hybrid optomechanical cavity quantum electrodynamics systems
最近的纳米纤维技术已经使光学和机械谐振器小型化，并且已经导致了各种新颖的光学和机械模式强耦合的光学机械系统。在这里，我们杂交的光机械谐振腔与两个能级发射器，并成功地证明了全光动态控制的光学跃迁的两个能级系统的机械振荡通过腔量子电动力学（CQED）效应。利用掺铜硅纳米梁光机械谐振器，我们观察到与铜原子结合的激子的自发发射率在远短于发射寿命的时间尺度内受到光驱动机械振荡的动态调制.这一结果用一个包含Purcell效应和激子布居数动态调制的分析模型得到了很好的解释。据我们所知，这是第一次演示的动态调制的自发发射率的机械振荡。我们的成果将开辟一个新的领域的混合光机械CQED系统中，三个身体-光学跃迁，光学谐振模式，机械谐振模式-强耦合，并将铺平道路，为新型的混合量子系统。
2019-01-23 physics.optics
Nonlinear mode coupling in whispering-gallery-mode resonators
我们提出了第一原理推导的耦合非线性薛定谔方程，管理两个家庭之间的相互作用模式具有不同的横向剖面在一个通用的回音壁模式谐振器。我们发现调制不稳定的区域和存在的亮孤子列车在正常和异常色散制度。
2016-04-04 physics.optics
Passive repetition-rate stabilization for a mode-locked fiber laser by electro-optic modulation
East China Normal University（华东师范大学）；Chongqing Institute of East China Normal University（华东师范大学重庆研究院）；Shanxi University（山西大学）
提出利用电光调制器在相位偏置非线性放大环镜中实现锁模光纤激光器重复率的被动稳定，通过电光晶体内的交叉相位调制自动补偿腔长漂移，实现低至9 μHz的标准差和4.3×10^{-13}的分数不稳定度。
2026-06-02 physics.optics
Independently tunable dual-spectral electromagnetically induced transparency in a terahertz metal-graphene metamaterial
理论上研究了导电石墨烯层与双光谱电磁感应透明（EIT）超材料的相互作用，实现了太赫兹（THz）波段透射峰的独立幅度调制。双光谱EIT共振是由于中间的亮切丝谐振腔（CWR）和两侧的暗双开口环谐振腔（DSRR）之间的强近场耦合效应引起的。通过在暗模谐振器下集成单层石墨烯，EIT谐振的两个透射峰可以通过移动相应石墨烯层的费米能级来表现出独立的幅度调制。调制的物理机制可以归因于石墨烯的可调谐导电性引起的暗模谐振器的阻尼因子的变化。该工作在设计具有高度灵活可调谐性的多光谱THz功能器件方面显示了巨大的前景，并在多通道选择性开关、调制和慢光等方面具有广阔的应用前景。
2018-07-06 physics.app-ph physics.optics
Mathematical model of thermal shields for long-term stability optical resonators
现代实验旨在测试基础物理，如测量引力波或以前所未有的精度测试洛伦兹不变性，需要长时间高度稳定的热环境。为了实现这种稳定性，通常包括光学谐振器的实验被嵌套在热外壳中，该热外壳被动地将外部温度波动衰减到可接受的水平。这些热屏蔽通常使用繁琐的数值模拟或简单的分析模型来设计。在本文中，我们提出了一个准确的分析方法来估计被动热屏蔽的性能在频域中，它允许快速评估和优化。模型分析还揭示了屏蔽的有趣特性，例如在某些材料和几何形状组合下某些频率的传递函数的下降。我们验证的结果进行比较，与商业软件的有限元方法的基础上进行的数值模拟。
2015-09-25 gr-qc physics.ins-det physics.optics
