Coherent perfect absorbers for transient, periodic or chaotic optical fields: time-reversed lasers beyond threshold
近期作品[Y.D. Chong { \it等}，物理修订信函{ \bf 105}，053901（2010）; W. Wan { \it等人}，Science { \bf 331}，889（2011）]已经表明，在阈值处的激光发射的时间反转过程实现了相干完美吸收体（CPA）。在CPA中，具有特定耗散程度的光学腔中的损耗介质（其模量等于激光介质的增益）可以完美地吸收离散频率处的相干光波，所述离散频率是激光模式的时间反演对应物。在这里，时间反转的激射和CPA的概念被扩展为由在任意（并且通常高度非线性）制度中操作的激光器发射的光辐射，即用于瞬态、混沌或周期性相干光场。我们证明，任何电磁信号$E(t)$所产生的激光系统\textbf{S}工作在任意制度可以完全吸收CPA设备$\bf{S'}$，这是简单地实现内置\textbf{S}的宽带线性吸收器（衰减器）的适当的透射率。作为例子，我们讨论了CPA设备，完全吸收混沌激光信号和调频光波。
2012-05-23 physics.optics
Carrier-envelope-phase stable, high-contrast, double chirped-pulse-amplification laser system
报道了第一个载波包络相位稳定啁啾脉冲放大器（CPA），该放大器在相对论强度激光与等离子体相互作用中具有高时间对比度，重复频率为1 kHz。该激光器基于双CPA架构，包括XPW滤波技术和基于高能GRISM的压缩器。产生了8 mJ、22 fs的脉冲，在-20ps处具有10-11的时间对比度和240 mrad RMS的CEP漂移。
2018-02-05 physics.optics
Contrasting Spectral Signatures and Sensitivities of CPA-Lasing in a $\cal PT$-Symmetric Periodic Structure
CPA激光是在宇称-时间（$\cal PT$）对称光子系统中提出的相干完全吸收和激射共存状态。在这项工作中，我们表明，由散射矩阵（$S$）的奇异值谱显示的CPA-激光的光谱特征可以比由$S$的本征值谱显示的宽几个数量级。由于前者反映了光可以被吸收或放大的强度，而后者则表明了$S$的自发对称性破缺，因此这些对比鲜明的光谱特征表明，即使在$S$的$\cal PT$对称相位中也可以实现近乎完美的吸收和极强的放大，这是已知的，并由其通量守恒本征态定义。我们还表明，这些对比鲜明的光谱签名是伴随着显着不同的灵敏度，无序和不完善，这表明本征值谱是潜在的适合检测和奇异值谱鲁棒切换。
2016-11-11 physics.optics
Quantum interference control of perfect photon absorption in a three-level atom-cavity system
分析了三能级原子-腔系统中利用腔电磁诱导透明（EIT）控制相干光子吸收的方案。相干完全吸收（CPA）是在激光过程具有时间反演对称性，腔界面发生相消干涉时产生的。通常，CPA的频率范围取决于腔镜的衰减率。当控制激光器稳定时，腔衰减率越小，CPA的频率范围越宽，对于给定的频率，满足CPA条件的输入光强越大。在腔参数一定的情况下，控制激光器的拉比频率对CPA的频率范围影响不大。然而，利用EIT型量子干涉，CPA模式可由控制激光器调谐。这就意味着，在给定的输入激光频率和强度下，CPA可以作为相干非理想吸收（CNPA）来控制。此外，利用输入探测激光的相对相位，探测场可以被完美地透射和/或反射。因此，该系统可以用作可控的相干理想吸收器或发射器和/或反射器，并且我们的工作可能在光学逻辑器件中具有实际应用。
2021-05-30 physics.optics quant-ph
Design, Optimization, and Blackbox Optimization of Laser Systems
本文提出模块化端到端CPA+NLO激光系统仿真软件，可解析时空电磁场与关键物理量，并通过LCLS-II案例验证其逆向工程、优化和逆向设计能力。
2023-04-20 physics.optics
Programmable Generation of Terahertz Bursts in Chirped-Pulse Laser Amplification
激光脉冲的放大脉冲串被寻求用于各种加工、沉积、光谱和强场应用。标准的频域和时域技术的脉冲分割成为不足时，内突发重复率达到太赫兹（THz）的范围，作为无法访问的光谱分辨率的结果，要求干涉的稳定性，和崩溃的啁啾脉冲放大（CPA）的概念，由于安全的时间拉伸所需的可用带宽的损失。避免突发放大的挑战，并诉诸于一个有损后分割的孤立的激光脉冲后，CPA离开频域和时域技术的局限性未解决。在这封信中，我们展示了一种方法，成功地结合了太赫兹脉冲的振幅和相位整形，形成使用游标效应，从CPA再生放大器的频谱模式和有效的能量提取的主动稳定。作为概念的证明，飞秒近红外脉冲的放大突发通过光学整流被下转换成可调谐的太赫兹频率脉冲。
2020-08-08 physics.optics
Coherent perfect absorber and laser in purely imaginary conjugate metamaterials
共轭超材料是指介电常数和磁导率互为复共轭的材料，它同时具有损耗和增益的特性。通过采用共轭超材料与一个纯粹的想象的形式，我们提出了一种机制，实现相干完美吸收体（CPA）和激光模式，这已被广泛研究的宇称时间对称系统。此外，获得CPA和激光模式，包括同时获得它们的一般条件，通过分析纯虚共轭超材料制成的平板的波散射特性被揭示。具体地说，在具有次单位有效折射率的纯虚共轭超材料平板中，可以实现对来自空气的入射波的完美吸收。
2017-08-07 physics.optics
$\mathcal{PT}$-symmetric microring laser-absorber
本文从理论上研究了具有混合折射率和增益光栅的$\mathcal{PT}$对称微环与主波导外耦合的激射和相干完全吸收特性。对于位于$\mathcal{PT}$对称破缺点的复合光栅，可以实现理想的单向（顺时针或逆时针）激光发射，但光栅不能区分纵模，不能同时实现CPA。在光栅$\mathcal{PT}$对称性破缺点以上，可以获得单模发射和同时CPA，环中顺时针和逆时针模的激发是不平衡的和可控的。
2014-07-17 physics.optics quant-ph
1720nm-1800nm tunable chirped pulse amplification based on thulium-doped fiber
本文提出基于单模掺铥光纤的1720–1800 nm可调谐CPA系统，在22.7 MHz下输出300–500 fs脉冲，功率为126–294 mW，可服务于生物医学成像与中红外产生。
2023-12-11 physics.optics
Spectral Singularities and CPA-Laser Action in a Weakly Nonlinear PT-Symmetric Bilayer Slab
研究了弱非线性PT对称双线性平板光学活性材料的光谱奇异性。特别地，我们导出了激光阈值条件，并计算了激光输出强度。这些揭示了系统的以下意想不到的特征：1。对于层的折射率的实部$η$等于1的情况，有损层的存在降低了阈值增益; 2.对于当$η-1$比折射率的虚部的大小大得多时更常见的情况，阈值增益系数是具有局部最小值的$η$的函数。后者与增益材料的均质板的阈值增益系数形成鲜明对比，该阈值增益系数是$η$的递减函数。我们用这些结果来评论的非线性效应的前景，使用这个系统作为CPA激光器。
2014-04-07 math-ph math.MP physics.optics
Coherent perfect absorption in resonant materials
相干完全吸收（CPA）是一种干涉效应，它保证了损耗层中的完全吸收，而与其固有损耗无关。迄今为止，它只在单一波长或窄带宽下被观察到，因此波长相关的吸收可以忽略不计。在这里，我们产生CPA的带宽为~ 60 nm的2微米厚的聚合物膜与低掺杂浓度的有机激光染料。一个平面腔的设计与光谱的“下降”，以适应染料的共振线宽，并因此实现CPA，即使在其吸收边缘。这种方法允许在激光染料中实现强吸收，并且通常在谐振材料中实现强吸收，而与固有吸收水平无关，具有at光谱分布，并且不会由于高掺杂水平而遭受吸收淬灭。
2020-11-09 physics.optics
Doppler Pulse Amplification
针对啁啾脉冲放大（CPA）存在的增益窄化限制脉冲时长的问题，提出基于时空调制界面多普勒频移的多普勒脉冲放大（DoPA）方法，可缓解增益窄化且系统更紧凑，为高效高强度激光系统提供新路径。
2025-07-31 physics.optics
23 mJ high-power fiber CPA system using electro-optically controlled divided-pulse amplification
在基于相干组束的高功率超快光纤激光器系统中实现了脉冲能量定标技术电光控制分光脉冲放大。集成光纤的前端和基于多通池的后端实现了小尺寸和模块化实施。8个脉冲的突发在多达12个掺镱大间距光纤放大器中并行放大。随后将96个总的放大脉冲副本的时空相干组合成单个脉冲，导致在674 W的平均功率下的23 mJ的脉冲能量，可压缩到235 fs的脉冲持续时间。据我们所知，这是光纤CPA系统实现的最高脉冲能量。
2021-01-24 physics.optics
A route to high peak power and energy scaling in the mid-IR chirped-pulse oscillator-amplifier laser systems
本文提出一种混合中红外CPO-CPA系统新路径，利用CPO种子源结合耗散孤子能量扩展与CPA技术，避免非线性损伤，实现高峰值功率和能量扩展，不牺牲脉冲宽度，并给出实验与理论对比路线图。
2023-03-13 nlin.PS physics.optics
Instantaneous modes in dispersive laser cavities
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；NanoPhoton - Center for Nanophotonics（纳米光子学中心）
本文提出了一种用于色散激光谐振腔的简化瞬时模式描述，通过动态模态增益和有效约束因子保留频率依赖性镜面效应，并阐明了色散不稳定性物理起源。
2026-08-19 physics.optics
Quasi-continuous-wave-pumped thulium-doped fiber laser with 0.2 kW of instantaneous output power
该研究实现了准连续波泵浦掺铥光纤激光器，在50Hz重复频率、0.2ms脉冲下瞬时输出功率达198W，通过0.79μm二极管激光器包层泵浦，低占空比简化散热，为高瞬时功率光纤激光应用提供参考。
2024-12-02 physics.optics
Carrier-envelope offset stable, coherently combined ytterbium-doped fiber CPA delivering 1 kW of average power
提出了一种载波包络偏移（CEO）稳定的掺镱光纤啁啾脉冲放大系统，该系统采用相干合成技术，在80 MHz的脉冲重复率下输出大于1 kW的平均功率。该系统的CEO稳定性为220 mrad rms，其特征在于在10 Hz至20 MHz的频率偏移范围内使用f至2f干涉仪进行环外测量。高功率放大系统将CEO稳定振荡器的平均功率提高了5个数量级，而相位噪声仅增加了100 mrad。没有发现相干合成导致CEO噪声恶化的证据，啁啾脉冲放大器的低频CEO波动被慢环反馈抑制。据我们所知，这是第一次演示相干组合激光系统，同时提供出色的平均功率和高CEO稳定性。
2022-02-15 physics.optics
Direct Frequency-Mode-Stable Laser Amplification at Terahertz Burst Rates
针对高能量频率稳定脉冲猝发放大中的时间调制难题，提出基于主振荡器再生放大器的可扩展CPA方法，实现THz猝发内重复频率下的稳定窄模式放大。
2023-07-14 physics.optics
Tunable terahertz coherent perfect absorption in a monolayer graphene
相干完全吸收体（CPA）被认为是激光的时间反演对应体：一个含有损耗介质而不是增益介质的谐振腔可以完全吸收相干光场。在这里，我们利用单层石墨烯以非共振方式实现CPA。研究发现，在悬浮单层石墨烯的太赫兹波段存在准CPA点，在准CPA频率下，通过两束入射光之间的适当相位调制，可以实现CPA。发现石墨烯基CPA具有宽带角选择性：对于正交的$s$和$p$偏振，CPA点在斜入射时分裂成两个频带，并且这两个频带覆盖从零频率开始的宽频率范围。此外，相干吸收可以通过改变栅极控制的费米能量来基本上调谐。非共振石墨烯片CPA的研究结果可以推广到太赫兹/红外探测和二维光电材料的信号处理的潜在应用。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
500 W rod-type 4x4 multi-core ultrafast fiber laser
提出了一种基于棒型、掺镱、4 × 4芯多芯光纤的相干组合飞秒光纤CPA系统。在10 MHz的重复频率下，可以实现高达500 W的高平均功率（合并和压缩后），具有优异的光束质量。此外，还利用该设置实现了具有高达600 uJ脉冲能量的<500 fs脉冲。这种架构通过增加光纤中的核心数量本质上是功率可扩展的。
2022-05-05 physics.optics
Ho:YLF amplifier with Ti:Sapphire frontend for pumping mid-infrared optical parametric amplifier
本文报道了一台Ho：YLF啁啾脉冲放大（CPA）激光器，用于以1 kHz重复频率泵浦长波红外光参量啁啾脉冲放大器（OPCPA）。利用钛宝石激光器作为前级，在双啁啾光参量放大器（DC-OPA）中产生了5 μJ的2051 nm种子脉冲，并将其放大到28 mJ，脉宽为6.8ps。该方案为双色（800 nm和8 μm）高次谐波产生提供了潜在的驱动器，并增加了keV X射线光子通量。
2020-04-27 physics.optics
Self-calibrating d-scan: measuring ultrashort laser pulses on-target using an arbitrary pulse compressor
在超短脉冲激光器的大多数应用中，时间压缩器用于在目标或样品中实现期望的脉冲持续时间，并且精确的时间表征是重要的。色散扫描（d-扫描）脉冲表征技术通常涉及使用玻璃光楔赋予脉冲可变的、明确定义的色散量，同时测量由这些脉冲产生的非线性信号的频谱。这对于宽带少周期脉冲非常有效，但是更长、更窄带宽的脉冲更难以以这种方式测量。在这里，我们展示了自校准d-扫描的概念，它扩展了d-扫描技术的适用性，任意持续时间的脉冲，使其完整的测量，而无需事先了解所引入的分散。特别是，我们表明，脉冲压缩器已经在啁啾脉冲放大（CPA）系统中使用，可以用来同时压缩和测量的时间分布的输出脉冲在目标上以一种简单的方式，而不需要额外的诊断或校准，而在同一时间校准的压缩机本身往往是未知的差分色散。我们证明了该技术通过模拟和实验在已知条件下。最后，我们将其应用于CPA激光器的27.5 fs脉冲的测量和压缩。
2018-02-07 physics.ins-det physics.optics
High-Efficiency Plasma-Based Compressor for Ultrafast Soft X-ray Free-Electron Lasers
针对软X射线自由电子激光中传统光学压缩器的效率限制，提出利用高度电离惰性气体等离子体的高效压缩器，在5.2 nm处透射率超70%，可将25 fs脉冲压缩至1.4 fs，峰值功率超100 GW，克服了软X射线CPA效率瓶颈。
2025-05-30 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Coherent perfect absorber and laser induced by directional emissions in the non-Hermitian photonic crystals
在本研究中，我们提出应用非厄米光子晶体（PC）与各向异性发射。与各向同性非厄米特PC中的例外点（EP）环不同，各向异性非厄米特PC的EP表现为关于$Γ$点对称的线。非厄米哈密顿量表明，EP的形成与非厄米强度有关。有效介质理论（EMT）证实了在$Γ$ Y方向上存在复共轭介质（CCM）。但对于$Γ$ X方向，EMT表明有效折射率具有较大的虚部，这在PC内部形成倏逝波。因此，在$Γ$ Y的定向发射中可以实现相干完美吸收体（CPA）和激光效应。$Γ$ X方向的出射波较弱，可显著降低泄漏波造成的损耗和电磁干扰。此外，非Hermitian PC可以实现许多有趣的应用，如信号放大，准直和角度传感器。
2023-03-28 physics.optics
Direct observation of the reversible and irreversible processes in femtosecond laser-irradiated fused silica at the near-damage-threshold fluence
对于近100 fs，795 nm激光脉冲辐照的熔石英，基于波长简并泵浦-探测技术的瞬态透射光谱清晰地呈现出两个动力学过程，分别对应于激光光场的瞬时效应和自由电子动力学的延迟效应。可逆的，瞬时的过程起源于三阶非线性光学响应（特别是光学克尔效应）归因于虚光场电离（VOFI），显着有助于非线性光学偏振与能量交换恢复。而不可逆的延迟过程源于初始实光场电离（ROFI）和随后的碰撞电离（II）产生的自由电子等离子体效应，负责能量耗散和光学击穿。飞秒波长简并泵浦探测光谱技术可以同时探测熔石英强场非线性极化和电离过程中的VOFI、ROFI和II，并提供灵活的方法来区分不同的机制。对于近100-fs的脉冲，我们的结果证实，II提供了一个典型的延迟时间约300 fs是负责熔融石英的光学击穿。
2018-12-14 physics.optics
Laser pulse compression by a density gradient plasma for exawatt to zettawatt lasers
我们提出了一种新的方法，用于激光脉冲压缩，利用空间变化的分散的等离子体羽密度梯度。该方案可用于大功率激光器的压缩。一个长的，负频率啁啾，激光脉冲反射过密等离子体的等离子体斜坡。当密度纵向增加时，激光脉冲前部的高频光子比低频光子传播得更深，脉冲以类似于压缩啁啾镜的方式被压缩。使用一维（1-D）粒子细胞（PIC）模拟代码的原理证明模拟演示了2.35 ps激光脉冲压缩到10.3 fs，压缩比为225。由于等离子体是鲁棒的并且对高强度有抵抗力，与啁啾脉冲放大（CPA）技术[1]中的光栅不同，该方法可以用作压缩器以达到艾瓦或泽瓦峰值功率激光器。
2022-08-18 physics.optics physics.plasm-ph
Self-dual Spectral Singularities and Coherent Perfect Absorbing Lasers without PT-symmetry
在阈值增益下发射激光的PT对称光学活性介质在激光波长下也充当完全理想的吸收体。这是因为PT对称复势的谱奇异性总是伴随着它们的时间反演对偶。我们调查的意义PT对称性的外观，这些自对偶谱奇点。特别是，使用一个现实的光学系统，我们表明，自对偶光谱奇点也可以出现非PT对称配置。这意味着非PT对称CPA激光器的存在。
2012-05-24 hep-th math-ph math.MP
Superbandwidth laser pulses in a dispersive medium: oscillating beyond the Fourier spectrum with unexpected propagation features
本研究探讨了超带宽激光脉冲在色散介质中的传播，发现其电场局部振荡可超越傅里叶频谱，且在某些参数下瞬时频率表现出与相反符号群速度色散介质中传播脉冲相同的动力学特征。
2023-10-24 physics.optics
Exploring Metamaterial Lasers through Non-Hermitian Scattering Formalism
本研究通过非厄米散射形式理论分析光在负折射率超材料中的行为，建立传输矩阵并确定频谱奇异性条件，为超材料平板激光器和相干完美吸收器系统的参数微调提供理论基础。
2025-05-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Passive Photoacoustic Effect
光声效应是指由激光照射引起的声学产生，其中纳秒脉冲激光源通常用于提供样品的瞬时加热和热弹性膨胀。更一般地，光声产生需要激光源的主动强度调制以产生尖锐的温度梯度，这是产生声波的关键。本文提出了一种新的运动液滴光声效应，它是利用非调制的连续激光产生光声波。当液滴移动通过激光光斑区域时，它可以瞬间加热和冷却，产生光声波。我们称之为被动光声效应。理论分析和仿真研究验证了被动光声效应的存在。这种现象可能在高通量光声细胞术中找到潜在的应用。
2022-06-07 physics.app-ph physics.med-ph physics.optics
On-the-fly precision spectroscopy with a dual-modulated tunable diode laser and Hz-level referencing to a cavity
高分辨率激光光谱学的进步使物理学、化学、生物学和天文学领域的许多科学突破成为可能。光学频率梳以超高频率精度和快速测量速度推动了测量极限，而可调谐二极管激光光谱学则用于需要高功率和连续光谱覆盖的场景。尽管可调谐二极管激光光谱具有这些优点，但由于扫描速度的波动，精确确定激光的瞬时频率是具有挑战性的。在这里，我们展示了一个简单的光谱方案与频率调制二极管激光器，参考二极管激光器的飞行到一个光纤腔与子15 Hz的频率精度在11太赫兹范围内，测量速度为1太赫兹/秒。与现有的二极管激光光谱方法相比，这是两个数量级以上的改进。我们的方案提供了精确的频率校准标记，同时跟踪激光的瞬时扫描速度。我们展示了几个应用，包括超高Q值微谐振器的色散测量和HF气室的光谱学，其可用于可调谐二极管激光器的绝对频率参考。这种光谱方案的简单性，鲁棒性和低成本对于LIDAR，气体光谱和环境监测等实验室外应用非常有价值。
2023-03-24 physics.ins-det physics.optics
Exawatt-Zettawatt Pulse Generation and Applications
提出了一种将啁啾脉冲放大（CPA）、光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）和等离子体后向拉曼放大压缩（BRA）三种基本压缩技术有机结合的放大方法。它被称为C3级联转换压缩。它能够以良好的效率将千焦到兆焦的纳秒激光脉冲压缩成飞秒脉冲，以产生艾瓦和超过峰值的功率。在未来，C3可以用于大型设施，如国家点火设施（NIF）或激光兆焦耳（LMJ），并开辟了zettawatt级脉冲的道路。光束将聚焦到具有f#1的波长光斑尺寸。非常小的光束尺寸，即几厘米，以及低激光重复率激光系统将使廉价，精密，一次性光学器件的使用成为可能。由此产生的强度将接近施温格值，从而为基础物理学开辟了新的可能性。
2011-08-10 physics.optics physics.plasm-ph
Universal power law decay in the dynamic hysteresis of an optical cavity with non-instantaneous photon-photon interactions
从实验和理论上研究了非瞬时光子-光子相互作用相干驱动腔的动态光滞效应。通过在光学双稳态范围内以不同速度扫描驱动激光器和腔谐振之间的频率失调，我们发现了一个滞后区域，该区域是扫描速度的非单调函数。随着扫描速度的增加和接近光子-光子相互作用的记忆时间，滞后区衰减遵循指数为-1的幂律。该幂律的指数与系统参数无关。为了从理论上揭示这种普遍的标度行为，我们在标准驱动耗散克尔模型中引入了一个记忆核。我们的研究结果提供了新的视角，探索非马尔可夫动力学的光使用阵列的低品质因数，驱动低激光功率，在室温下。
2019-11-01 cond-mat.other physics.optics
The diffractive saturable loss mechanism in Kerr-lens mode-locked lasers: direct observation and simulation
被动锁模主要依赖于可饱和损耗机制来形成超短脉冲。然而，在克尔透镜锁模（KLM）中，没有实际的吸收发生，而是由于衍射而出现损耗，并且实际的光必须逃离腔。克尔透镜效应的作用是通过衍射产生有效的瞬时可饱和吸收体，该吸收体微妙地依赖于脉冲的空间和时间轮廓之间的相互作用。尽管KLM作为产生超快脉冲的技术的重要性以及衍射损耗在其操作中的基本作用，但这些损耗从未被直接观察到。在这里，我们测量的光泄漏，由于衍射损耗在硬孔径克尔透镜锁模钛：蓝宝石激光器，并比较测量结果与数值理论，明确计算的时空行为的脉冲。
2020-12-22 physics.optics
Time-resolved three-dimensional elucidation of complex-refractive-index alteration induced by ultrashort laser pulses
本文提出一种基于探测脉冲偏振分析的新方法，首次实现超短脉冲激光诱导光丝瞬态复折射率的三维精确成像，为微纳加工激光参数优化及凝聚态物理研究提供关键实验依据。
2025-07-07 physics.optics
Coherent multi-mode dynamics in a Quantum Cascade Laser: Amplitude and Frequency-modulated Optical Frequency Combs
我们基于有效半导体麦克斯韦-布洛赫方程组建立了理论模型，研究了法布里-佩罗多模中红外量子级联激光器的动力学行为，旨在研究光学频率梳的自发产生。该模型包含了半导体有源介质的关键特征，如非对称的，频率相关的增益和折射率，以及由线宽增强因子提供的场动力学的相位-振幅耦合。我们的数值模拟与最近的实验结果非常一致，显示了广泛的梳formationin锁定制度，分离的混沌动力学时，场模式解锁。在前一种情况下，我们确定沿腔行进的自约束结构，而瞬时频率的特征在于线性啁啾行为。在这样的制度，我们表明，OFC的特点是伴随和相关的幅度和频率调制。
2020-04-28 physics.optics
Remote creation of strong and coherent emissions in air with two-color ultrafast laser pulses
我们实验证明了在空气中的飞秒灯丝内，通过正交偏振的双色驱动场（即，氮分子离子）产生在~391 nm和~428 nm处具有优异相干特性的强窄带发射。例如，800 nm激光脉冲及其二次谐波）。在391 nm和428 nm处的相干辐射的持续时间分别为~2.4 ps和~7.8 ps，这两个值都比泵浦光及其二次谐波脉冲的持续时间长得多。此外，所测得的激发分子系统的时间衰减特性表明一个“瞬时”的人口反转机制，可以实现在分子氮离子在超快的时间尺度可比的800 nm的泵浦脉冲。
2012-11-07 physics.optics
Versatile, fast and accurate frequency excursions with a semiconductor laser
针对激光器精确频率扫描的挑战，提出结合预失真、迭代校正、光电反馈和前馈的多级校正方法，在商用DBR激光器上实现低至亚1%的RMS频率误差及优于100 kHz的光谱纯度。
2024-07-18 physics.optics
Spectral dynamics of THz pulses generated by two-color laser filaments in air: The role of Kerr nonlinearities and pump wavelength
我们从理论和数值上研究了瞬时和拉曼延迟克尔非线性以及长波长泵浦对双色飞秒灯丝在空气中产生的太赫兹辐射的影响。虽然由空气分子引起的拉曼延迟非线性减弱了THz的产生，但四波混频被发现通过自相位调制、交叉相位调制和自陡峭来影响传播时积累的THz光谱。此外，利用局域电流理论，我们表明，激光到太赫兹转换效率与基本激光波长的标度强烈依赖于两种颜色之间的相对相位，脉冲宽度和形状，呈现一个普遍的标度律是不可能的。泵浦波长的幂的标度律可能仅提供THz产率增加的粗略估计。我们面对这些结果与全面的数值模拟强聚焦脉冲和细丝传播超过米范围的距离。
2016-12-08 physics.optics
Optical nonlinearity in Ar and N$_2$ near the ionization threshold
我们直接测量了氩和氮在薄气体靶中对电离阈值附近激光强度的非线性光学响应。没有观察到瞬时负非线性折射率，也没有观察到饱和，与先前的测量相反[Loriot等人，17，13429（2009）]和计算[Brée等人，物理修订信函106，183902（2011）]。此外，我们能够干净地分离氮气中的非线性响应的瞬时和旋转分量。在Ar和N $_2$中，我们观察到峰值瞬时折射率响应与激光强度成线性关系，直到电离点，然后它突然变成负的和~常数，与等离子体产生一致。
2011-08-15 physics.atom-ph physics.optics physics.plasm-ph
Single-frequency lasers' linewidth elegantly characterized with Sigmoid functions of observation time
本文提出用观测时间的Sigmoid函数解析表征单频激光器有效线宽，通过自制高分辨率光学频率分析仪测量并验证了该表达式，解决了63年来闪烁噪声致线宽展宽无解析公式的难题。
2023-09-16 physics.optics
Energy conservation in self-phase modulation
超短激光脉冲的光谱展宽可以同时用自相位调制（SPM）和四波混频（FWM）来描述。后者意味着光子数和能量的瞬时守恒，而前者描述了依赖于时间的频率偏移，这意味着如果光子数在每个时间片中守恒，则违反了能量守恒。我们解决这个矛盾，考虑在传播介质中的瞬态能量存储，可以计算在SPM形式主义通过之间的失相入射脉冲和介质极化导致有效虚部的三阶极化率。与此同时，考虑到四波混频中入射光强随时间的变化，瞬时频率也发生了偏移。
2018-06-15 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
Laser phase modulation approaches towards ensemble quantum computing
通过将任意啁啾脉冲的瞬时相位推广为泰勒级数展开式的单个项，证明了对多电平系统的退相干的选择性控制。在一个简单的两能级系统的情况下，所有的奇数项的系列导致粒子数反转，而偶数项导致自诱导透明。这些结果也适用于多光子跃迁，没有任何低阶光子共振或任何中间的虚拟状态的动态范围内的激光脉冲宽度。这样的结果形成了一个强大的可实现的CNOT门的基础。
2002-03-13 physics.optics quant-ph
Retrieval of phase relation and emission profile of quantum cascade laser frequency combs
量子级联激光器最近经历的主要发展已经有效地将频率梳发射扩展到更长波长的光谱区域，即中红外和远红外。与经典的脉冲频率梳不同，它们的锁模机制依赖于四波混频非线性过程，具有不同于传统短脉冲序列的时间强度分布。测量这些梳中的模式的绝对相位图案使得能够在没有短脉冲发射的情况下彻底表征锁模的开始以及相干特性。在这里，通过结合双梳多外差检测与傅里叶变换分析，我们展示了如何同时获取和监测在很宽的时间范围内的通用频率comb.The技术的相位图案被施加到表征中红外和太赫兹量子级联激光频率梳，最终证明了高度的相干性和显着的长期稳定性，这些来源。此外，该技术还允许重建发射的电场、强度分布和瞬时频率。
2019-05-02 physics.optics
Ultrashort pulse generation from a graphene-coupled passively mode-locked terahertz laser
研究通过在双金属半导体2.30-3.55 THz线激光器腔体上图案化多层石墨烯可饱和吸收体，首次实现了一种自启动、小型化的4.0 ps超短脉冲被动锁模太赫兹激光器。
2022-09-21 physics.optics
Phase-Locked, Low-Noise, Frequency Agile Titanium: Sapphire Lasers for Simultaneous Atom Interferometers
利用腔内电光相位调制器实现了两台功率大于1.6W的钛宝石激光器的相位锁定，在1 MHz处的相位噪声为-138dBc/Hz。从1 Hz到10 kHz，剩余相位方差为2.5 × 10^（-8 rad ^2。在200 ns内实现高达4 MHz的瞬时偏移频率步长。同步原子干涉仪可以通过抑制光学振动的常见影响，在差分测量中充分利用这种超低相位噪声。
2005-10-21 physics.atom-ph physics.optics
Time resolved pattern evolution in a large aperture laser
我们在宽口径激光器中测量了准瞬时横向斑图。观察到在渐进时间积分记录中产生边界确定的规则结构的无序图案。通过对Maxwell-Bloch方程组的线性分析和数值积分，我们可以解释实验的特征。我们表明，这个系统是远离阈值不能完全理解与微扰模型。
1999-11-22 nlin.PS patt-sol physics.optics
Mode-locking induced by coherent driving in fiber lasers
在锁模激光器中产生稳定的短光脉冲对于许多应用来说是非常重要的。锁模是一个广泛的概念，它包括能够形成短脉冲的不同过程。它通常需要一个腔内机制，区分单模和集体模式激光，这可能是复杂的，有时会增加噪声。此外，已知的锁模方案不能保证载波的相稳定性。在这里，我们从理论上提出，注入失谐信号无缝导致锁模光纤激光器。我们发现，锁相脉冲，类似于腔孤子，存在于一个广泛的参数范围。在该状态下，由于非瞬时增益饱和，激光器表现为无源谐振腔。
2022-01-25 nlin.PS physics.optics
Determining the duration of an intense laser pulse directly in focus
我们提出了一种新的测量技术，能够确定一个强激光脉冲的持续时间直接在其焦点在全强度。我们表明，发射的电磁辐射图案的电子束团的时间能量啁啾与激光脉冲垂直碰撞表现出明显的依赖于脉冲的持续时间。当电子将辐射发射到由其瞬时能量与激光的局部场强的比率确定的角区域中时，电子能量的时间变化将关于激光的脉冲持续时间的信息印记到角辐射分布上。我们通过一个简化的分析模型来量化相互作用，并通过数值模拟真实聚焦的激光场中的电子动力学来证实这个模型的预测。根据这些发现，脉冲的持续时间可以确定到百分之几的精度。
2017-12-19 physics.optics physics.plasm-ph
Wideband, Efficient Optical Serrodyne Frequency Shifting with a Phase Modulator and a Nonlinear Transmission Line
我们报告了通过利用锯齿波进行相位调制（“锯齿波频移”）来移动瞬时带宽为（350-1650）MHz、效率在35%（最小值）至80%（最佳频率在600和1500 MHz左右）之间的850 nm激光器的频率。我们使用一个由非线性传输线驱动的光纤耦合行波电光调制器。
2009-10-07 physics.optics
Sensitivity of propagation and energy deposition in femtosecond filamentation to the nonlinear refractive index
在改变激光脉冲宽度、能量和聚焦f数的条件下，测量了空气中飞秒激光的轴向效应。细丝的特征在于从激光脉冲的能量的超快z依赖吸收，并通过测量产生的局部单周期声波来诊断。结果进行了比较，2D+1模拟脉冲传播，其结果是高度敏感的瞬时（电子）部分的非线性响应的$N_2$和$O_2$。我们发现[JK]中最近对非线性折射率（$n_2$）的测量Wahlstrand等人，物理学修订版A。85，043820（2012）]提供了实验和模拟之间的最佳匹配和极好拟合。
2014-11-18 physics.optics
Demonstration of a passive sub-picostrain fiber strain sensor
我们展示了一个光纤法布里-珀罗（FFP）传感器能够检测亚皮应变信号，从100 Hz和超过100 kHz，使用庞德-德雷弗-霍尔频率锁定技术。在1550 nm处的低功率二极管激光器被锁定到自由空间参考腔，以抑制其自激频率噪声，从而稳定激光器。然后使用稳定的激光器询问FFP，其中PDH误差信号产生瞬时光纤应变。
2005-04-11 physics.ins-det physics.optics
Upconversion of optical signals with multi-longitudinal-mode pump lasers
多纵模激光器被认为是光频转换的理想泵浦源。然而，我们提出了一个半经典模型的频率转换的光信号与多模泵浦激光器，这表明瞬时泵浦功率的波动限制了转换效率。在实验中，我们使用多纵模激光器在周期性极化的锂酸盐波导中对1550 nm的光信号进行上转换，观察到最大转换效率为70%，与我们的理论模型非常一致。与单模泵浦相比，多模泵浦不是一种获得稳定的近单位效率频率转换的合适技术。然而，这里得到的结果可以找到应用在表征的光谱或时间结构的多纵模激光器。
2012-04-28 physics.optics quant-ph
