Whispering gallery mode microresonator for nonlinear optics
回音壁模（Whispering Gallery Mode，WGM）微谐振腔具有良好的品质因数和较小的模体积，可以显著增强光与物质的相互作用，是研究各种非线性光学效应的理想平台。本文综述了WGM微谐振器中光学非线性效应的研究进展。本文首先综述了WGM微谐振腔中的几种基本非线性效应，包括Pockels效应和Kerr效应，以及谐波产生、四波混频和受激光散射效应。此外，还讨论了由热效应引起的非线性和PT对称系统中的非线性。此外，还介绍了由多种非线性效应级联而成的多阶非线性光学效应，包括频率梳的产生。最后介绍了WGM谐振腔中光学非线性的几种应用，如窄线宽微激光器、非线性诱导的非互易性和频率梳。
2018-09-13 physics.optics
Room-temperature condensation in whispering gallery microresonators assisted by longitudinal optical phonons
我们报告的六角回音壁模式（WGM）在室温下的ZnO微丝，体现了近乎完美的多边形回音壁微谐振器的冷凝。冷凝制度是实现在UV光谱范围内，只有在低于第一纵向光学（LO）声子副本的自由ZnO A-激子跃迁的能量和非零波矢量。我们表明，多模的WGM系统和高人口的自由激子和声子与各种动量的腔激子-光子系统的准粒子与LO声子的相互作用的概率大大提高。我们进一步研究了激光WGM的远场模式图案，并证明了它们的空间相干性。
2015-01-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultra-high Q whispering-gallery-mode bottle microresonators: properties and applications
高度扁长形回音壁模式的“瓶微谐振器”最近吸引了相当大的关注，由于其优越的性能。我们的实验表明，这样的谐振器提供超高的品质因数，微观模式体积，和近无损的光耦合和输出使用超薄光纤。此外，瓶微谐振器具有简单和可定制的模式结构。这使得能够使用机械应变和在分插配置中同时耦合两个超薄耦合光纤来实现完全可调谐性。我们提出了基于这些特性的两个应用：在腔量子电动力学实验中，我们主动稳定的频率的瓶微谐振器的原子跃迁，并在超高真空环境中操作它，以耦合单个激光冷却原子的谐振腔模式。在第二个实验中，我们表明，瓶微谐振器可以用作低损耗，窄带分插滤波器。利用石英谐振器材料的克尔效应，我们进一步证明了这种器件可以用于单波长全光信号处理。
2011-05-02 physics.optics
Gain lifetime characterization through time-resolved stimulated emission in a whispering-gallery mode microresonator
精确测量特定波长下的增益寿命对于理解光子器件的特性和进一步提高其性能具有重要意义。在这里，我们表明，增益的演变可以很好地通过测量线宽变化的光学模式在微谐振器的特点，这种方法不能实现使用时间分辨光致发光（PL）光谱。我们用掺铒高Q值回音壁微谐振器来说明这种方法的可行性。随着抽运激光器关闭后时间的增加，探测信号的透射光谱呈现出从洛伦兹峰到谷的转变，这表明光学增益的衰减，并且相应的寿命估计为5.1 ms。此外，锥形光纤耦合用于增加抽运和收集效率。这种方法可以扩展到其他材料和纳米结构。
2018-10-09 physics.optics
A unified approach to mode splitting and scattering loss in high-Q whispering-gallery-mode microresonators
目前的理论处理的模式分裂和散射损失所造成的亚波长散射体附着到高品质因数回音壁模式微谐振器的表面是不令人满意的。对于两种不同的散射体状态，即，一些和许多散射体。此外，许多实验结果似乎很难在现有的理论框架内理解。在这里，我们开发了一个统一的方法，适用于任意数量的散射体，这揭示了现有的理论模型的适用条件和限制。此外，对模式分裂和散射损耗也有了新的认识，并得到了数值和实验的支持。这种统一的方法对于高品质因数回音壁模式微谐振器的模式分裂和散射损耗的基础研究以及实际应用是必不可少的。
2012-05-20 physics.optics quant-ph
Theory of nonlinear whispering gallery mode dynamics in a cylindrical microresonator with a radius variation
Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）
本文提出了一种综合模型，用于描述具有有效半径变化的圆柱微谐振器中电场的Kerr非线性动力学，并与辐射源耦合。该模型考虑了完整的方位色散以及辐射源对微谐振器中场的影响，耦合系数通过实验确定。该模型成为研究非线性效应、产生轴向-方位模式和光学频率梳的强大工具。通过优化光源耦合点，该模型实现了非线性阈值的两倍改进。
2023-03-10 physics.optics
Detection of Nanoparticles with a Frequency Locked Whispering Gallery Mode Microresonator
我们检测39 nm × 10 nm的金纳米棒，使用通过庞德-德雷弗-霍尔方法稳定的微环。实时检测实现了高达12.2的信噪比。这些纳米颗粒的体积比迄今为止使用WGM传感检测到的任何其他纳米颗粒小三倍。我们通过反复的实验表明，测量是可靠的，并验证了使用电子显微镜的微环表面上的单个纳米棒的存在。在我们目前的噪声水平下，这些纳米棒的等离子体增强可以检测半径小至a = 2 nm的蛋白质。
2013-03-06 physics.optics
Cascaded forward Brillouin lasing in a chalcogenide whispering gallery mode microresonator
本文首次在As₂S₃微球谐振器中实现级联前向受激布里渊散射，以亚毫瓦阈值获得25阶模内斯托克斯光束，为集成光子学中气体传感和光子射频源应用奠定基础。
2022-10-12 physics.optics
Single-photon transport in a whispering-gallery mode microresonator directionally coupled with a two-level quantum emitter
研究了回音壁模式微谐振腔与二能级量子发射源定向耦合系统中的单光子输运问题。量子电动力学和单光子输运方法通常可以用来研究这种耦合系统。然而，我们发现，如果我们把一个二能级QE作为一个单光子相位振幅调制器，我们也可以处理这样的系统使用的传输矩阵方法。在理论上证明了这三种方法是等价的。精确地推导出了这些方法中各参数的对应关系。我们的工作可以推广到多谐振腔系统与二能级量子阱的手征相互作用。因此，传输矩阵方法可以为探索更复杂的手征量子效率-谐振腔相互作用系统提供一种方便直观的形式。
2021-10-24 physics.optics quant-ph
High-Q exterior whispering gallery modes in a metal-coated microresonator
我们提出了一种等离子体回音壁模式高度本地化的外表面上的金属涂层微谐振器。这种外（EX）表面模在室温下具有高的品质因数，并且可以被锥形光纤有效地激发。EX模式可以耦合到内部（IN）模式，并且这种耦合产生强的反交叉行为，这不仅允许IN模式到EX模式的转换，而且还形成长寿命的反对称模式。作为一个潜在的应用，EX模式可用于生物传感器的灵敏度高达500纳米每折射率单位，一个大的品质因数，和一个宽的检测范围。
2010-11-01 physics.optics quant-ph
Experimental observation of internally-pumped parametric oscillation and quadratic comb generation in a $χ^{(2)}$ whispering-gallery-mode microresonator
本文报道了在自然相位匹配条件下，高Q值锂酸盐微谐振器内泵浦参量振荡的实验观察。具体来说，发射近红外泵浦光约1060 nm到一个$z$切一致的锂离子微谐振器，我们观察到的二次谐波产生接近自然相位匹配的条件下，在输入泵周围的光学边带的产生。我们发现，可以通过改变实验参数产生广泛的不同的边带频移。在特定的条件下，我们观察到的几个等间距的边带周围的泵级联产生-通过腔增强的二次谐波产生的光学频率梳的第一步。
2019-12-11 physics.optics
Optomagnonic whispering gallery microresonators
亚铁磁绝缘体中的磁振子，如钇铁石榴石（YIG），最近出现的微波电路中的相干信息处理的有前途的候选人。在这里，我们演示了由氮化硅光子波导询问的YIG球的光学回音壁模式，在电信c波段表面处理后的品质因数接近$10^6$。此外，与传统的法拉第设置相反，这种实现方式允许与磁化共线偏振的输入光子被散射到正交偏振的边带模式。这种布里渊散射过程通过三重共振磁振子，泵浦和信号光子模式增强-所有回音壁性质-在“光磁腔”内。我们的研究结果表明，磁振子介导微波光载波转换的潜在用途。
2015-10-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable photon blockade in a whispering-gallery-mode microresonator coupled with two nanoparticles
本文从理论上研究了双纳米粒子耦合的非线性回音壁模式微谐振腔中的光子统计特性。通过调节两个纳米粒子的相对位置，可以显著改变系统的光子统计特性。有趣的是，通过操纵两个纳米粒子的角位置，可以实现非常规和常规光子阻断之间的可控切换。我们还研究了Kerr效应对二阶关联函数的影响，发现两个纳米粒子的相对位置和Kerr效应的强度存在一个最佳选择，可以产生强的反聚束效应。此外，在强驱动下，当系统接近异常点时，可以实现双光子阻断。我们的工作为控制光子统计特性提供了一种有效的方法，在量子信息科学中具有潜在的应用价值。
2019-09-22 physics.optics quant-ph
Statistics of multiple-scatterer induced frequency splitting in whispering gallery microresonators and microlasers
我们调查的统计数字和实验上的频率分裂量的变化时，吸附的粒子一个接一个的模式体积的回音壁模式（WGM）微谐振器和微激光器。这种多粒子诱导的频率分裂（MPIFS）统计携带的信息的大小和数量的吸附到模式体积的粒子，它是强烈的影响由两个实验参数，即WGM场分布和模式体积内的粒子的位置。我们表明，MPIFS的标准偏差和最大值是成正比的粒子的极化率，并提出了一种方法来估计粒子的大小从MPIFS，如果从实验中唯一可用的数据是频率分裂。
2013-05-15 physics.ins-det physics.optics
Opto-thermal dynamics in whispering-gallery microresonators
具有高品质因数和小模体积的回音壁模微谐振腔在现代物理中发挥着重要作用。它们已被证明是一个广泛的光子学应用，如非线性光学，光学力学，量子光学和信息处理的多样化平台。由谐振器中的功率积累或环境扰动引起的热行为在高品质因数回音壁模式谐振器中是普遍存在的，并且在其用于各种应用的操作中发挥了重要作用。本文讨论了激光场引起热非线性效应的机制，包括热双稳和热振荡。借助于热双稳效应，我们证明了光热光谱和光学非互易性。另一方面，通过调谐环境的温度，谐振模式频率将偏移，这也可以用于热感测/调谐应用。简要介绍了热锁定技术和热成像机理。最后，我们回顾了在高品质因数谐振器系统中实现热稳定性的一些技术。
2019-11-15 physics.class-ph physics.optics
Polygon Coherent Modes in aWeakly Perturbed Whispering Gallery Microresonator for Efficient Second Harmonic, Optomechanic and Frequency Comb Generations
我们在锂酸盐微盘中观察到高光学品质因数（Q）的多边形和星形相干光模。与之前通过变形微腔在较低机械和光学Q下实现的多边形模式相反，我们采用锥形光纤的弱扰动来形成多边形模式。所得到的多边形模式的高腔内光功率以高效率触发二次谐波产生。结合高机械Q腔的优点，首次观察到光机械振荡。最后，我们观察到频率微梳产生的多边形模式与一个超稳定的锥盘耦合机制。
2020-05-20 physics.optics
Ultracompact high-Q whispering gallery mode microresonator in a non-closed waveguide path
Southeast University（东南大学）；Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Science（中国科学院上海技术物理研究所）
本文提出一种基于开放弯曲路径和空间模式复用的超紧凑高Q值回音壁模式微谐振器，实现小6倍尺寸、高100倍Q值，推动高密度集成。
2025-10-15 physics.optics
All-optical switching and strong coupling using tunable whispering-gallery-mode microresonators
我们回顾了我们最近的工作，可调谐，高品质因数回音壁模式瓶微谐振器，并强调其在非线性光学和量子光学实验中的应用。我们的谐振器结合了高达Q = 3.6 \times 10^8的超高品质因数、小模体积和近无损光纤耦合，以及可实现完全可调谐性的简单可定制模式结构。我们从理论和实验上研究了当谐振腔工作在分插结构时，通过克尔效应实现的非线性全光开关。这使我们能够以高效率在两个光纤端口之间光学路由单波长cw光信号。最后，我们报告了单个铷原子与主动稳定的瓶形微谐振器的超高Q模式的强耦合的进展。
2011-07-27 physics.optics quant-ph
Sub-Wavelength Plasmon Polaritons Channeling of Whispering Gallery Modes of Fluorescent Silica Microresonator
在这里，我们报告的亚波长传播和定向耦合的回音壁模式（WGM）的荧光二氧化硅微球谐振器介导的等离子体激元在单晶银纳米线。从纳米线末端发射的荧光光谱特征证实了WGM通过纳米线等离子体激元的有效引导。通过采用傅立叶平面光学显微镜，我们揭示和量化的WGM从纳米线的两端的定向荧光发射。考虑到所讨论的几何形状是从溶液相自组装的，我们的结果将在基于WGM的软光子平台中找到相关性，包括小型化的光学谐振器和耦合器。
2021-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Blue-band frequency comb and photodarkening in silica whispering gallery microresonators
迄今为止，人们对近红外和中红外波段回音壁谐振器（WGR）的光学非线性进行了广泛的研究。将这项研究推向可见光区域同样有价值。在这里，我们展示了克尔频率梳和拉曼激光在462 nm的SiO2 WGR。值得注意的是，由于实现了高光学强度，光暗化是不可避免的，并且即使在非常低的泵功率下也会迅速降低耦合光学纳米纤维和微腔的光学质量。尽管如此，稳定的受激拉曼散射（SRS）和超参数振荡在正常分散的WGR表现出在光暗化的存在下，利用原位热漂白。这些观察突出了硅基短波长非线性光学在高质量、小模体积器件中的挑战。我们提出了一种方法，以克服这一明显的限制，并证明蓝波段的非线性光学过程中的二氧化硅WGR，从而提供了一个基线的光学研究在蓝色区域的任何光学器件从二氧化硅。
2022-02-23 physics.optics
Interfacing whispering-gallery microresonators and free space light with cavity enhanced Rayleigh scattering
回音壁模式谐振器（WGMR）利用强光限制和长光子寿命的优点，在传感、光机械、微激光和量子光学中应用。然而，它们的旋转对称性和低辐射损失阻碍了WGM与周围环境之间的能量交换。因此，光进入和离开WGMR的自由空间耦合非常具有挑战性。在先前的方案中，谐振器被有意地变形以打破圆对称，以实现仔细对准的聚焦光的自由空间耦合，这伴随着阻碍紧凑WGMR应用的实现的庞大尺寸和对准问题。在这里，我们报告了一类新的纳米耦合器的基础上腔增强瑞利散射的纳米散射体（s）的谐振腔表面，并演示了回音壁微激光器的自由空间光泵浦的掺镱石英微环通过散射。这一新方案不仅将扩大WGMR的应用范围，还将为将其集成到太阳能绿色光子学中提供可能的途径。
2014-03-06 physics.optics
Folded chaotic whispering-gallery modes in non-convex, waveguide-coupled planar optical microresonators
混沌回音壁模式具有重要意义的光学应用和我们的理解之间的相互作用的波动现象和经典的光线极限在混沌动力学和开放的存在。在强非凸几何中，马瑟的一个定理排除了相空间中对应于在回音壁模式中循环的光线的不变曲线的存在，因此不期望有这种类型的对应模式。本文讨论了平面介质腔中电磁场的数值计算，这种介质腔由于与波导耦合而具有很强的非凸性。我们发现一个家庭的特殊状态，保留了许多功能的混乱回音壁模式已知的凸形状：强度图案对应于近掠入射沿边界的扩展部分，和相对较高的腔Q因子。模式被折叠成8字形图案，因此在自相交区域中与边界的重叠减少。这种模式将混沌回音壁模式的现象学与一个重要的技术优势相结合：能够直接连接波导而不会破坏折叠模式的Q因子。使用边界积分方法和FDTD技术，我们探讨的依赖关系的现象波长的腔体的大小，折射率对比周围的介质，和形状变形的程度。一个新的特点，区分折叠从规则的回音壁模式是，一个给定的形状将支持高Q值折叠混沌回音壁模式只在某些波长窗口。
2019-12-20 physics.optics
Optimization of laser stabilization via self-injection locking to a whispering-gallery-mode microresonator: experimental study
半导体激光器对高品质因数微谐振腔的自注入锁定被广泛用于频率稳定和线宽窄化。我们构建了几个基于微谐振器的激光源，测量的瞬时线宽为1 Hz，并使用它们进行调查和实施的自注入锁定效应。我们分析和实验研究了稳定系数对可调参数，如锁定相位和耦合率的依赖关系。结果表明，精确控制的锁定相位允许微调所产生的频率从稳定的激光二极管。我们还表明，这是可能的，这样的激光源，实现快速连续和线性频率调制的注入电流调谐内的自注入锁定制度。我们概念性地演示了相干调频连续波激光雷达在10公里的距离使用这样的微谐振器稳定的激光二极管在频率啁啾制度和测量速度低至亚微米每秒在未调制的情况下。这些结果可能对尖端技术应用，如空间碎片监测和远距离物体分类、高分辨率光谱学及其他方面有意义。
2022-11-24 physics.optics
Raman-gain induced loss-compensation in whispering-gallery-microresonators and single-nanoparticle detection with whispering-gallery Raman-microlasers
最近，光学回音壁模式谐振器（WGMR）已成为实现纳米级物体无标记检测并达到单分子灵敏度的有前途的平台。WGMR的最终检测性能受到其制造材料中的能量耗散的限制。到目前为止，为了提高检测限，要么稀土离子被掺杂到WGMR中以补偿损耗，要么利用等离子体共振以获得其优越的场约束。在这里，我们证明，第一次，增强检测的单纳米粒子诱导的模式分裂在二氧化硅WGMR通过拉曼增益辅助损耗补偿和WGM拉曼激光。值得注意的是，我们通过监测分裂拉曼激光线在光电检测器处外差混合时产生的拍音信号，检测并计数了单个介电纳米颗粒，其半径低至10 nm的创纪录低。这种不含掺杂剂的方案保留了二氧化硅的遗传生物相容性，并且可以广泛用于生物介质中的传感。它还打开了在其他系统中使用固有拉曼或参数增益的可能性，其中耗散阻碍了该领域的进展并限制了应用。
2014-01-09 physics.ins-det physics.optics
Method for predicting whispering gallery mode spectra of spherical microresonators
开发了一个基于时域有限差分法（FDTD）的全三维工具包，用于模拟偶极子源附近微球的回音壁模式。这为依赖于有效耦合到微球模式的实验提供了指导。将所得光谱与现场使用的分析模型进行比较。与解析模型相比，FDTD方法能够从各种可能的收集区域（例如盘形区域）收集通量。该技术的可定制性允许人们考虑各种模式激励方案，这对于研究光学谐振器的新特性特别有用，并且在评估用于生物传感的谐振器的可行性方面是有价值的。
2015-04-12 physics.comp-ph physics.optics
Thermal noise cancellation for optomechanically induced nonreciprocity in a whispering-gallery-mode microresonator
针对单光子/少光子水平光力学非互易效应中的热噪声抑制难题，本文提出在回音壁模式（WGM）微谐振器中通过量子干涉消除热噪声的方案，实现非互易传输与放大，无需预冷机械模式至基态。
2024-11-28 physics.optics quant-ph
Whispering gallery microsensors: a review
光学回音壁模式（WGM）微谐振器将共振光子长时间限制在微尺度谐振器中，可以强烈增强光与物质的相互作用，使其成为各种传感器的理想平台。本文综述了基于WGM微谐振器的光学传感器的研究进展。首先，基本的传感机制，以及最近开发的增强传感技术进行了介绍。然后，不同类型的WGM结构的传感以及微流体技术进行了总结。此外，几个重要的传感参数进行了讨论。最重要的是，各种WGM传感应用进行了审查，包括传统的物质传感和现场传感。最后，我们对WGM传感器及其在未来应用中的作用进行了简要的总结和展望。
2018-04-30 physics.optics
Design of a passively mode-locking whispering gallery mode microaser
超高重复率激光器将成为许多未来技术的重要光源;然而，它们的实现具有挑战性，因为腔尺寸必须最小化。回音壁模式（WGM）微谐振器是有吸引力的，因为它们允许强烈的光-物质相互作用通常需要启用锁模。然而，最佳参数范围是完全未知的，因为还没有进行实验。在这里，我们数值研究脉冲操作在环形WGM微谐振器的增益和饱和吸收（SA）研究实验的可行性。我们发现色散是实现被动锁模的关键参数。此外，在这项工作中提供的设计准则可以适用于任何小型谐振器的增益和SA，而不限于特定的腔系统。
2021-06-13 physics.optics
Predicting the whispering gallery mode spectra of microresonators
光学谐振腔的回音壁模式（WGM）由于其在生物传感领域的有用性以及其在非线性光学中的应用而引起了广泛的研究。虽然在文献中有很多关于微球中WGM的数值建模的信息，但是能够预测球形微谐振器的发射光谱仍然是一项具有挑战性的任务。在这里，我们建立了一个可定制的基于时域有限差分（FDTD）的方法来研究微球的WGM谱。模拟是在偶极源而不是典型的平面波光束激发附近进行的，从而提供了实验中使用的荧光染料或纳米颗粒涂层的有效模拟物。在表面上或微球体内部的不同位置处的单个偶极源的分析用于评估附近辐射TE和TM模式的相对效率，表征光谱的轮廓。通过改变偶极源的数量、位置和排列，可以将不同的激发方案与分析模型和实验结果进行比较。能量通量通过附近的盘形区域收集。由此产生的光谱轮廓示出了依赖于配置的偶极子源。然后可以针对特定模式和波长区域优化功率输出耦合。这种计算工具的开发可以通过预先选择所需的谐振器的光学特性来帮助在制造之前制备光学传感器。
2015-03-11 physics.comp-ph physics.optics
Crystalline Whispering Gallery Mode Resonators: In Search of The Optimal Material
晶体回音壁模式谐振器的不同应用要求谐振器主体材料的不同性质。我们报告我们最近的研究，蓝宝石，金刚石和石英晶体制成的谐振器，并讨论这些谐振器的可能应用。特别是，我们证明克尔频率梳产生蓝宝石微谐振器。
2014-04-02 physics.optics
Universal coupler for bulk whispering gallery mode resonators based on silicon subwavelength grating waveguides
光学微谐振器在需要精细光谱滤波或谐振光再循环的光子电路中至关重要。关键性能指标随着所有应用中谐振品质因数（Q）的增加而提高。平面硅微谐振器的低品质因数（通常为Q~10^4-10^5）常常阻碍硅光子电路的性能。另一方面，体回音壁模式谐振器提供了具有有趣的光学特性和异常高的谐振品质因数Q> 10 ^7的广泛范围的材料。然而，体谐振器和平面Si光子波导之间的有效耦合被认为是具有挑战性的，如果不是不可能的话，由于尺寸和折射率的显著大的失配。在这里，我们展示了一种有效的方法来耦合体谐振器和硅波导的基础上亚波长超材料工程的硅。基于这种方法，我们实验证明了220 nm厚的Si波导与直径在0.3-3.5 mm范围内的二氧化硅、碳酸锂和氟化钙制成的体微谐振器之间的耦合，实现了75-99%的高耦合效率和10^6-10^7的优异Q值。这些结果为体谐振器和硅光子电路的异质集成开辟了一条新的途径，在传感，微波光子学和量子光子学等领域具有巨大的应用潜力。
2021-05-10 physics.optics
Parity-Time Symmetric Coupled Microresonators with a Dispersive Gain/Loss
本文报道了奇偶时间（PT）对称回音壁谐振器与现实的材料和增益/损耗模型的耦合。PT系统的响应进行了分析的情况下，低和高的材料和增益色散，也为两个实际的情况下，当泵浦频率不符合所需的回音壁模式的谐振频率，当有不平衡的增益/损耗分布。结果表明，频散和频率失调的存在分别导致频率分叉的偏度和PT断点的显著降低。最后，由于耦合WGM谐振器是固有损耗的结构，我们表明，谐振器中的增益/损耗不平衡是必需的，以补偿结构的固有损耗，并实现改进的PT性能。
2015-01-29 physics.optics
Variable optical chirality in an atomic assisted microresonator
提出了一种腔缝填充原子蒸气的回音壁模式谐振腔，在该谐振腔中，反向传播光波的不对称后向散射导致手征对称性破缺。谐振腔模式的手征性是通过调谐腔槽中的色散关系来控制的。该系统具有15.22 THz/nm的高位移灵敏度，可应用于光机械传感应用。
2019-06-17 physics.optics
Bottle microresonator with actively stabilized evanescent coupling
利用Pound-Drever-Hall技术实现了回音壁模瓶型微谐振腔与亚波长直径耦合光纤之间的倏逝波耦合的主动稳定。我们演示了临界耦合谐振器的稳定性，控制带宽为0.1 Hz，产生的剩余传输（9 \pm 3）\times 10^-3超过一个小时。同时，谐振器模式的频率被主动稳定。
2011-08-09 physics.optics
Second harmonic generation in a high-Q lithium niobate microresonator fabricated by femtosecond laser micromachining
报道了利用飞秒激光微加工技术在石英陶瓷上制作高Q值的铌酸锂回音壁模微谐振器。微米级（直径~82 μm）LN谐振腔在1550 nm波长范围内具有2.5 × 10^5的Q因子。此外，在片上LN微谐振器中，演示了连续波可调谐单纵模泵浦激光器在片上LN微谐振器中的二次谐波产生。采用光纤锥将泵浦激光器耦合到微谐振腔中，归一化转换效率为1.35 × 10 ^-5/mW。
2014-08-31 physics.optics
Coupling of a whispering gallery mode to a silicon chip with photonic crystal
利用硅光子晶体波导作为耦合器，实现了硅回音壁模式微谐振器与硅片的高效耦合（99.5%）。有效耦合归因于两个器件之间的小的有效折射率差。光子晶体波导模式的大群折射率也有助于有效耦合。获得了2.68*10^6的耦合Q，这使得我们能够实现本征Q接近10^7的二氧化硅回音壁模式与Si芯片的临界耦合。
2019-09-13 physics.optics
Level repulsion in hybrid photonic-plasmonic microresonators for enhanced biodetection
我们从理论上分析了高Q值回音壁模（WGM）谐振器和核壳纳米粒子之间的光子等离子体耦合。WGM共振的蓝移和红移是由光子和等离子体激元模式的交叉引起的。混合系统中的水平排斥进一步被认为能够提高WGM传感器的灵敏度：当两个谐振器失谐一半的等离子体激元线宽时，灵敏度最大。给出了近似的界限来量化可能的增强。还建立了电抗性与电阻性耦合的标准。
2013-08-27 physics.optics
Laser-Machined Ultra-High-Q Microrod Resonators for Nonlinear Optics
光回音壁微谐振腔是微光子学和非线性光学中非常有用的工具。在这里，我们提出的细节，超高Q回音壁模式谐振器的制造由CO2激光车床加工的熔融石英棒。谐振腔的制作时间不到1分钟，光学品质因数超过Q = 10 ^9。所展示的谐振器直径在170 μm和8 mm之间的范围内（自由光谱范围在390 GHz和8 GHz之间）。使用这些微谐振器，观察到各种光学非线性，包括拉曼散射，布里渊散射和四波混频。
2013-06-04 physics.optics
Excitation of whispering gallery modes with a "point-and-play", fiber-based, optical nano-antenna
我们演示了激发和检测回音壁模式的光学微谐振器使用“点和播放”，基于光纤的，光学纳米天线。耦合机制是基于腔增强的瑞利散射。所收集的光谱呈现出洛伦兹下降、法诺形状或洛伦兹峰，耦合效率约为13%。光谱的特征在于耦合间隙，偏振，和光纤尖端位置。该耦合方法简单、成本低，并且最重要的是，\textit{Q}因子可以在宽耦合范围内保持在$10^8$，从而使其适合于计量、感测或腔量子电动力学（cQED）实验。
2019-06-24 physics.optics
Electro-optically tunable single-frequency lasing from neodymium-doped lithium niobate microresonators
可调谐光源是许多应用的关键使能技术，例如测距、光谱学、光学相干断层扫描、数字成像和干涉测量。对于小型化激光设备，回音壁谐振腔激光器是非常适合的平台，提供低阈值和小线宽，然而，许多实现都缺乏可靠的调谐。稀土离子掺杂的锂离子电池为解决这一问题提供了一条途径。在这里，我们提出了一个单频激光器的基础上，掺钕的锂钛酸盐回音壁模式谐振器，通过线性电光效应调谐。使用一个特殊的几何形状，我们抑制高阶横模，从而确保单模操作。在外加电压仅为$68\,$ V的情况下，我们实现了$3.5\,$ GHz的调谐范围。激光频率也可以用三角形控制信号调制。自由运行的系统在30分钟的时间段内分别提供优于$Δν=20\,$ MHz和6%的频率和功率稳定性。该概念适用于与现有的基于锂离子电池的光子平台的完全集成。
2022-05-06 physics.optics
Coupling of whispering-gallery modes in size-mismatched microdisk photonic molecules
数值研究了微尺度失配和大尺度失配下微盘光子分子中回音壁模式耦合的机理。结果揭示了两种不同的情况下，模式的相互作用取决于这种不匹配的程度，并提供了新的见解PM参数如何可以调整，以控制和修改WG模式的波长和Q因子。从实际的角度来看，这些发现提供了一种方法来制造PM微激光器结构，表现出低阈值和定向发射，并在同一时间更宽容的制造误差比以前探索的耦合腔结构组成的相同的微谐振器。
2007-04-06 physics.optics
TeraHz tuning of whispering gallery modes in a PDMS, stand-alone, stretchable microsphere
我们报告调谐的聚二甲基硅氧烷（PDMS）微球谐振器的光学回音壁模式超过太赫兹。PDMS微球系统由固体球形谐振器组成，该谐振器在两侧上直接形成有双杆。杆的作用就像拉杆的简单机械拉伸的微谐振器超过几十微米，导致调谐的回音壁模式的一个自由光谱范围。进一步的研究表明，当谐振器处于最大拉伸状态时，回音壁模式位移对外加力的灵敏度（0.13 nm/μN）高于其松弛状态。
2012-08-23 physics.optics
On chip, high-sensitivity thermal sensor based on high-Q polydimethylsiloxane-coated microresonator
通过在硅片上的石英环形微谐振器表面涂覆一层聚二甲基硅氧烷（PDMS），实现了高灵敏度的热传感。具有高Q值的回音壁模式（WGM），PDMS涂层微谐振器对环境温度变化高度敏感。我们发现，当PDMS层变厚时，由于PDMS的负热光系数，WGM随温度的升高经历了从红移到蓝移的转变。测得的灵敏度（0.151 nm/K）是一个数量级高于纯硅微腔传感器。热传感器的超高分辨率也被分析达到10- 4K。
2010-11-01 physics.optics
Permanent alterations in a water-filled silica microcapillary induced by optical whispering-gallery modes
二氧化硅和水被认为是非常惰性的化学物质，其相互作用尚未完全了解。在这里，我们表明，这种相互作用的效果可以显着增强的光学回音壁模式（WGMs）在充满水的二氧化硅微毛细管传播。我们的实验表明，WGM，它evanescently加热液态水超过几个小时，诱导永久性的改变，其特征在于由亚纳米变化的WGM光谱的二氧化硅材料。我们利用所发现的效应来制作具有潜在应用的光学WGM微谐振器在光信号处理和微流体传感。我们的研究结果为超精密制造谐振光学微器件和超精确表征固液界面的物理和化学过程铺平了道路。
2020-09-21 physics.optics
Broadband gain induced Raman comb formation in a silica microresonator
高Q值石英回音壁模式微谐振器是一个很有吸引力的平台，可以在其上演示各种波长范围内的宽相位锁定拉曼梳。拉曼梳可用于紧凑型脉冲激光源、传感器、光学时钟和相干断层扫描等应用。然而，拉曼梳的形成动力学尚未得到很好的利用。在这里，我们研究的拉曼梳形成的石英棒微谐振器，在微波速率的腔自由光谱范围内的动力学。我们生成了具有平滑光谱包络的拉曼梳，并且还观察到位于不同中心波长的两个拉曼梳之间的跃迁。通过改变抽运光的失谐量和微谐振腔与光纤的耦合强度，得到了光纤的跃迁特性。我们还解释了这些现象，通过使用一个简单的模型的基础上耦合模式方程。
2017-12-14 physics.optics
Phase matched second harmonic generation in an on-chip lithium niobate microresonator fabricated by femtosecond laser
回音壁模微谐振腔中的非线性光学过程引起了人们的广泛关注。WGM微谐振器由于光在小体积内的强限制，可以显著提高光场强度，从而促进光与谐振器材料之间的非线性相互作用。然而，在微谐振器中实现有效的非线性参量过程是一个具有挑战性的问题。主要的困难是同时确保相位匹配条件和相干多重共振条件的所有波参与非线性转换过程。在这里，我们展示了高效率的二次谐波产生（SHG）在片上的飞秒激光直写制造的锂离子微谐振器。通过选择性地激发高次模，克服了相位匹配泵浦光和二次谐波双共振的困难。我们的技术为集成经典和量子光子应用提供了机会。
2015-12-26 physics.optics
Logic Gates based on Interaction of Counterpropagating Light in Microresonators
光学逻辑有可能在光电转换不切实际的应用和集成全光电路中用光子电路取代电子学。回音壁模式谐振器中的非线性光学提供了低功率、可扩展的方法来实现光学逻辑。我们展示了，第一次，一个全光，通用逻辑门使用反向传播的光，其中所有的信号具有相同的工作光频率。这样的设备将使光信号的路由成为可能，而不需要转换到电子域，从而减少延迟。该装置的工作原理是基于回音壁模式谐振器中反向传播光束之间的克尔相互作用，其引起两个传播方向的谐振频率之间的分裂。我们的门使用熔融石英微棒谐振器，其\textit{Q}因子为$\SI{2e8}{}$。这种光学逻辑方法为光的片上路由提供了一种实用的解决方案。
2020-04-28 physics.app-ph physics.optics
Microresonator and Laser Parameters Definition via Self-Injection Locking
高品质因数微谐振腔的自注入锁定是各种最新光子应用的关键组成部分，包括紧凑型窄线宽激光器和微梳光源。为了优化这种装置的结构，需要知道锁定模式的参数，这是一项具有挑战性的任务。我们开发和实验验证了一个原始的技术的基础上的基本原理的自注入锁定效应，它允许确定的关键参数的模式的微谐振器（品质因数，垂直指数）以及激光二极管参数。我们证明了这种方法可以用于传统方法不适用的光谱范围，例如，在中红外。我们稳定了一个2.64 $μ$ m激光二极管的高Q回音壁模式微谐振器的晶体硅。使用详细的技术，微谐振器的品质因数被确定为$5\cdot10^8$。
2020-11-19 physics.optics
Semicylindrical microresonator: excitation, modal structure, and Q factor
研究了平面波激励下的半圆柱微谐振器。谐振器形成在电介质/金属/电介质结构的基础上，其中波能量通过薄金属层穿透进入谐振器并存储在具有高介电常数的半圆柱形电介质中。所提出的微谐振器结合了法布里-珀罗和回音壁模式谐振器的特点。通过理论分析估计了辐射损耗对半径和材料的依赖性，而通过数值分析显示了平面波的激发。在半径为几微米的半圆柱上，谐振腔的品质因数可达104。
2020-05-29 physics.app-ph physics.optics
Visualization of nonlinear optics in a microresonator
本研究针对回音壁模式微谐振器中非线性光学过程空间定位受限的问题，提出利用短波红外相机捕获的散射图案直接可视化并区分不同非线性效应，对光子器件应用优化有重要意义。
2025-07-07 physics.optics
Integrated Optical Vortex Microcomb
本研究在III-V族集成非线性微谐振器上实现光学涡旋微梳，将光学涡旋与微梳结合，还生成了时变轨道角动量光脉冲，推动集成非线性与量子光子学发展。
2024-03-10 physics.optics
Higher-order optical resonance node detection of integrated disk microresonator
我们已经证明了高阶光谐振节点检测通过使用一个集成的磁盘微谐振器通过端口的耦合总线波导。除了基模外，圆盘谐振器还具有高阶回音壁模。激发的二阶高阶模式在基模的电磁能量接近最大值的位置处具有节点。光学谐振模式分布的这种高分辨率测量具有用于光学感测和检测的各种应用。两种光学共振模式的自参考特性具有实现独立于外部扰动（例如温度变化）的光学检测的潜力。
2011-08-04 physics.bio-ph physics.optics
Optical microcombs in whispering gallery mode crystalline resonators with dispersive intermode interactions
本文在自研氟化镁微谐振腔中利用模式间泵浦方案，实现了具有宽带和色散模式间相互作用的光学微梳，揭示了相长与相消干涉对梳光谱的色散影响，扩展了晶体微谐振腔中稳定孤子梳的获取途径。
2022-10-22 physics.optics
Controlling slow and fast light and dynamic pulse-splitting with tunable optical gain in a whispering-gallery-mode microcavity
我们报道了在由掺铒（Er 3+）的二氧化硅制成的回音壁模式（WGM）微环谐振器中对慢光和快光的可控操纵。我们观察到连续过渡的光纤锥形波导和微谐振器之间的耦合从欠耦合到临界耦合，然后到过耦合制度，通过增加泵浦功率，即使谐振器和波导之间的空间距离保持固定。这反过来又使得能够通过增加光学增益从快光切换到慢光，反之亦然。在慢光区观察到比无源石英谐振器（无光增益）延迟增加两倍。此外，我们显示动态脉冲分裂和控制慢/快光系统中使用光学增益。
2016-05-24 physics.optics
