Spectroscopic signature of phosphate crystallization in Erbium-doped optical fibre preforms
在稀土掺杂石英光纤中，放大离子的均匀分布及其部分光谱特性通常通过添加选定的元素（例如磷或铝）作为结构改性剂来改善。在掺铒光纤中，磷离子优先与铒离子配位，形成规则的笼状结构，但文献中所描述的晶体结构从未给出特殊的光谱特征。本文报道了掺磷透明石英光纤预制棒中Er ~（3+）的发射和激发光谱。在室温和低温下观察到的线特征归因于ErPO 4微晶。
2011-03-15 physics.optics
Electro-optic and electrical properties in Hafnium-doped congruent lithium-niobate crystals
本文报道了掺铪锂离子晶体的光学和介电性质。我们研究了各种掺杂浓度从0到8摩尔%的全等组成的样品。实验测定了掺Hf LN晶体的电光系数r22和相应的介电常数的箝位和非箝位值，并与未掺杂的同成分LN晶体的结果进行了比较。我们发现，电光和介电性能只有轻微的影响，通过引入铪离子，因此Hf掺杂LN具有低的光折变损伤的优势相比，未掺杂的全等LN。
2008-08-20 physics.optics
All-optical switching of a dye-doped liquid crystal plasmonic metasurface
研制了一种由等离子体激元开口环谐振器和染料掺杂液晶组成的可开关超表面。通过用可见光谱范围内的光照射染料掺杂的液晶，可以改变超表面在红外光谱范围内的透射率。该效果在液晶的混合配向的情况下特别有效，即。e.在一个衬底上垂直于表面的指向矢的对准和在相对衬底上的平行对准。这种全光开关效应可以归因于先前工作中描述的巨大光学非线性或表面诱导非线性光学效应。
2020-04-09 physics.optics
Tm-doped Crystals for mid-IR Optical Cryocoolers and Radiation Balanced Lasers
我们报告了各种冷却级Tm掺杂晶体的完整表征，包括Tm：YLF晶体中的光制冷的首次演示。测量了1%、2%（mol）Tm：YLF和1% Tm：BYF晶体在不同激发偏振下的室温激光冷却效率，并提取了它们的外量子效率和背景吸收。通过对样品进行详细的低温光谱分析，估计全球最低可达到的温度为160 K至110 K。讨论了Tm掺杂晶体在人眼安全光谱范围内实现中红外光学制冷器和辐射平衡激光器（RBL）的潜力，提出了一种有前途的Tm：YLF和Ho：YLF晶体串联结构的双色调RBL。
2019-02-22 physics.optics
Zinc selenide single crystals co-doped with active TM-ions of chromium, cobalt and iron
Institute for Single Crystals of NAS of Ukraine（乌克兰国家科学院单晶研究所）
研究通过垂直布里格曼法生长掺杂铬、钴和铁的锌硒单晶体，探讨其生长特性、形态和光学性质，重点在2-5微米大气透明带的激光材料开发。
2026-03-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.atom-ph
Correlated inhomogeneous absorption profiles across distinct optical transitions in a rare-earth doped crystal
Institut Langevin, CNRS, ESPCI Paris, Université PSL（朗之万研究所，法国国家科学研究中心，巴黎高等物理化工学院，巴黎文理研究大学）；Thales Research and Technology（泰雷兹研究与技术）；Institut de Recherche de Chimie de Paris, CNRS, Université Paris Sciences et Lettres, Sorbonne Université（巴黎化学研究院，法国国家科学研究中心，巴黎文理研究大学，索邦大学）
研究Er³+:YSO中980nm和1.5μm跃迁的非均匀吸收分布，发现两个跃迁间的谱相关性，揭示稀土掺杂晶体中微观非均匀分布的起源。
2026-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Observation of Optical Refrigeration in a Holmium-doped Crystal
我们报告的第一个演示固态光制冷的Ho掺杂材料。采用中红外激光冷却掺1mol%Ho的氟化钇锂（YLF）晶体，测量了晶体的外量子效率和寄生背景吸收。使用详细的温度依赖的光谱分析的最低可实现的温度为1%的Ho：YLF样品的估计。由于其更窄的基态和激发态流形，更大的吸收截面，以及2070 nm的最佳冷却波长与商业上可获得的高功率和高效率的Tm光纤激光器的一致性，Ho^3+掺杂晶体在中红外光学制冷方面优于Tm^3+掺杂系统。随着材料纯度的进一步提高和掺杂浓度的增加，它们在提高冷却效率方面具有很大的潜力，比目前最好的Yb：YLF系统提高近两倍，实现更低的温度，并实现人眼安全的中红外高功率辐射平衡激光器。
2018-11-14 physics.optics
Ultraslow light propagation in an inhomogeneously broadened rare-earth ion-doped crystal
我们发现相干布居振荡效应允许在掺铒离子晶体的光学跃迁的均匀吸收线内烧出一个窄的光谱空穴（26 Hz）。与此孔相关的折射率的大色散允许实现低至2.7m/s的群速度，透射率为40%。我们特别受益于离子的非均匀吸收加宽，以将透射系数从40%调整到90%，并将光群速度从2.7m/s调整到100 m/s。
2005-03-09 physics.optics
Coupled fiber taper extraction of 1.53 um photoluminescence from erbium doped silicon nitride photonic crystal cavities
光纤锥用于收集在硅上的掺铒氮化硅中制造的光子晶体腔中的~1.5 μ m的光致发光发射。通过光纤锥的光致发光收集相对于自由空间增强2.5倍，总锥收集效率为53%。通过改变光纤锥距腔的偏移量，可以获得较宽的耦合强度调谐范围。这种材料体系结合光纤锥形收集器，有望用于构建片上光放大器。
2010-01-04 physics.optics
High quality factor nanophotonic resonators in bulk rare-earth doped crystals
许多块体晶体材料表现出有吸引力的非线性和发光性质的经典和量子光学应用。在这些材料中的高品质因数光学纳米腔的芯片级平台将使新的光电子器件和量子光物质界面成为可能。在这篇文章中，光子晶体纳米束谐振器制造使用聚焦离子束铣削大块绝缘体，如稀土掺杂的硅酸钇和钒酸钇，演示。在可见光，近红外，电信波长与品质因数高达27,000和光学模式体积接近一个立方波长的操作进行了测量。这些器件使新的纳米激光器，片上量子光存储器，单光子源，和非线性器件在低光子数的基础上稀土离子。该技术也适用于其他发光中心和晶体。
2015-12-12 physics.optics
Observation of Transparency of Erbium-doped Silicon nitride in photonic crystal nanobeam cavities
在掺铒非晶氮化硅层中制备了一维纳米梁光子晶体腔。在低温和室温下，在不同的光抽运功率下，研究了1.54 μ m左右腔体的光致发光。共振器表明珀塞尔增强吸收和发射率，也证实了时间分辨测量。共振线宽随抽运功率的增加而变窄，表明吸收漂白和材料在5.5 K和室温下的受激发射开始。我们估计从腔线宽，Er已被泵浦到透明的腔谐振波长。
2010-03-09 physics.optics
Microscale crystalline rare-earth doped resonators for strain-coupled optomechanics
用于混合量子技术的稀土离子掺杂晶体是固态物理界越来越感兴趣的一个领域。我们先前已经从理论上提出了一种机械谐振器的混合方案，该混合方案由稀土掺杂的单晶结构制成。稀土离子掺杂剂具有对晶体应变敏感的吸收能量，因此可以将离子耦合到晶体悬臂的弯曲运动。在这里，我们提出的设计和制造方法的基础上，我们已经成功地采用了聚焦离子束蚀刻技术，以创建这样的微尺度谐振器，以及设计的环境，这将允许研究的量子行为的谐振器。
2020-04-09 physics.app-ph physics.optics
Modification of phonon processes in nanostructured rare-earth-ion-doped crystals
纳米结构化掺杂晶体影响声子态密度，从而修改与声子相互作用引起的原子动力学。我们建议使用粉末或声子带隙晶体形式的纳米结构材料，以实现或改善稀土离子掺杂晶体中不均匀加宽吸收线的持续光谱烧孔和相干性。这对于超精密射频频谱分析仪和光量子存储器等应用至关重要。作为一个例子，我们讨论了声子工程如何能够使光谱烧孔在方便的电信波段工作的掺铒材料，并提出模拟的情况下，Y2SiO5，一个广泛使用的材料在当前的量子存储器研究的纳米级粉末和声子晶体的态密度。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Thermomechanical effects in uniformly aligned dye-doped nematic liquid crystals
我们从理论上表明，热机械效应在染料掺杂的双折射液晶激光束照射时，可以变得重要，并导致分子重新取向的强度大大低于所需的光学Fréedericksz转变。我们提出了一个1D模型，假设均匀的强度分布在该层的平面，并能够描述这样的热致阈值降低。我们考虑一个特定的几何形状，线性偏振光垂直入射到一层垂直排列的染料掺杂向列相。
2007-01-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.optics
Coherent response to optical excitation in a rare-earth ion doped crystal
研究了大光密度Tm $^{3+}$：YAG晶体中的相干光传输。利用超稳激光器、光纤滤波和选址，研究了传输脉冲的时间分布。平面波条件通过选择照明光斑中心区域来满足。在实现光量子存储协议的前景中，我们特别关注了$π$ -脉冲传输。
2008-10-03 physics.optics quant-ph
229Th-doped nonlinear optical crystals for compact solid-state clocks
针对固态核光学钟所需真空紫外激光系统难以小型化现场部署的问题，提出采用掺229Th非线性光学晶体的方案，无需真空紫外激光与真空环境即可运行，助力便携式固态核钟研发。
2024-10-30 physics.atom-ph physics.optics
Three orders of magnitude cavity-linewidth narrowing by slow light in a rare-earth-ion-doped crystal cavity
本文研究了掺稀土离子晶体谐振腔中，由于与掺杂离子的非共振相互作用引起的强腔内色散引起的腔线宽三个数量级的变窄。强色散是通过使用光泵浦技术的稀土吸收分布的半永久性但快速可重新编程的变化而产生的。在光谱透射窗口内示出了几个腔模式。潜在的应用进行了讨论。
2013-11-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Improved Light-Matter Interaction for Storage of Quantum States of Light in a Thulium-Doped Crystal Cavity
设计并实现了一种基于掺铥Y-$_3$-Al-$_5$-O $_{12}$（Tm：YAG）晶体的单块谐振腔的793 nm波长光子的原子频率梳量子存储器。近似阻抗匹配导致在500 MHz带宽上吸收大约$90\%$的输入光子和（27.5 $\pm$ 2.7）%的存储器效率。腔增强导致在使用量子存储器协议的Tm掺杂晶体中的先前效率的显著改善。反过来，这使我们第一次能够在这样的存储器中存储和回忆光的量子态。我们的研究结果表明，在量子网络中有效和忠实地存储具有大时间带宽积和多模容量的单光子量子比特方面取得了进展。
2020-01-30 physics.optics quant-ph
Double-heterodyne probing for ultra-stable laser based on spectral hole burning in a rare-earth doped crystal
我们提出了一种实验技术，实现一个特定的吸收光谱图案在稀土掺杂晶体在低温下。随后在两个光谱通道上同时探测该图案，从而产生误差信号，该误差信号允许激光器在所述光谱图案上的频率锁定。两个通道的适当组合导致检测噪声的大幅降低，为实现超稳定激光器铺平了道路，对于该超稳定激光器，当使用多个通道时，可以使检测噪声任意低。我们利用这种技术实现了频率不稳定度为$1.7\times 10^{-15}$的激光器，不受探测噪声的限制，但受晶体的环境扰动。这与迄今为止稀土掺杂晶体稳定激光器在1秒时表现出的最低不稳定性相当。
2020-04-03 physics.app-ph physics.optics
Optically unstable phase from ion-ion interactions in an erbium doped crystal
我们证明了激光驱动的铒离子系综的光学不稳定相。在强连续激光照射下，掺铒硅酸钇晶体的透射光变得动态不稳定。如果光通过样品两次，则记录瞬时净增益。实验结果被理解的框架中的多体系统与一个经典的字段，其中的离子-离子相互作用成为显着的高铒浓度的结果相互作用。引入包含激发频移的布洛赫方程模型讨论了不稳定性产生的条件。
2021-03-23 physics.optics quant-ph
Quasi-three-level laser emission of neodymium doped disordered crystal waveguides
报道了基于掺钕钙铌镓石榴石无序晶体波导结构的准三能级连续激光运转。观察到通过波导截面的激光波长选择。利用超快激光刻蚀技术制备了不同截面的波导结构，其传输损耗约为1 dB/cm。在合适的泵浦条件下，观察到了~930 nm和~890 nm的激光发射。低波长发射的激光阈值约为50 mW，这远低于体激光系统中报道的几瓦的阈值。此外，还发现在~890 nm波长处的激光产生与波导结构的体积有直接关系。结果表明，在低波长激光发射方面，波导平台系统优于体系统。
2014-05-04 physics.optics
Bismuth vanadate layers alternated with nanoparticle-doped silicon dioxide layers for one-dimensional multilayer photonic crystals
本文构建含单斜钒酸铋层、TiO2与Ag纳米颗粒掺杂SiO2层的一维光子晶体，利用传输矩阵法分析层厚和填充因子对透射光谱及光学性质的影响。
2022-06-14 physics.app-ph physics.optics
Highly efficient source for frequency-entangled photon pairs generated in a 3rd order periodically poled MgO-doped stoichiometric LiTaO3 crystal
本研究基于周期极化掺MgO化学计量比LiTaO3晶体的三阶0型准相位匹配自发参量下转换，构建了高效离散频率纠缠光子对源，生成的双光子态宽光谱、高离散度，且无需光谱滤波即可验证纠缠。
2015-06-14 physics.optics quant-ph
Higher Order Nonlinear Dynamics in AlGaAs Doped Glass Photonic Crystal Fibers at Sub Pico-Joule Energy
本文设计了一种独特的半导体掺杂玻璃光子晶体光纤，它适用于亚皮焦耳能量的孤子传输。该光纤在通信波长处具有低而均匀的反常色散分布和非常大的光学非线性（25211 W^（-1）km^（-1）），从而有利于在超低能量下形成孤子。观察到的非线性幅度是迄今为止在AlGaAs掺杂玻璃中报道的最高的。孤子动力学已被研究考虑到高阶色散和非线性。孤子的宽度和频移随初始脉冲宽度的增大而减小，随脉冲能量的增大而增大。孤子振荡的时间宽度、振荡频率和振幅随脉冲能量的增大而增大。
2018-12-10 physics.app-ph physics.optics
Light-induced rotation of dye-doped liquid crystal droplets
本文从理论和实验两方面研究了掺染料和纯液晶微滴在圆偏振和椭圆偏振激光作用下的旋转动力学。液滴分散在水中并被激光束的焦点捕获。由于已知作用于分子指向矢的光学扭矩在光吸收染料掺杂材料中被强烈增强，因此产生了这样的问题：作用于整个液滴的总体光学扭矩是否也发生类似的增强。我们通过测量和比较由具有在染料吸收带内或外的波长的激光束引起的染料掺杂液滴的旋转速度，并且还将其与纯液晶液滴的旋转进行比较，来寻找这种增强。没有发现增强，证实光致染料效应仅与物质取向自由度和平移自由度之间的角动量内部交换有关。我们的结果也提供了第一个直接的实验证据的光致应力张量的存在，在照明染料掺杂液晶。最后，奇特的光致动力学效应预测发生在液滴中的分子导演是不是严格锁定的流量，但到目前为止，他们不能观察到。
2007-12-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.optics
Long-lived electron spin coherence in Ga-doped crystals at room temperature
利用时间分辨法拉第旋转谱和克尔旋转谱研究了Ga掺杂ZnO单晶中的电子自旋动力学。发现了具有两个退相过程的长寿命自旋相干，其特征时间在室温下可达5.2 ns。通过测量激光波长和温度的关系，将室温长寿命自旋信号归因于局域电子。自旋退相（弛豫）过程与横向（纵向）磁场无关，表明自旋退相不是由g因子不均匀性和电子-核超精细相互作用引起的。结果表明，这两个自旋退相过程都是由两种局域电子引起的，它们都是由相邻局域电子之间的各向异性交换Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用所支配的.
2021-03-02 physics.chem-ph physics.optics
Deterministic relation between optical polarization and lattice symmetry revealed in ion-doped single microcrystals
稀土离子掺杂晶体在微传感和量子信息方面具有重要意义，但晶体中的离子发射的光具有自发部分极化，这种自发部分极化虽然被认为源于晶格结构，但仍然缺乏可以定量准确测试的确定性解释。我们报告的实验证据表明，掺杂离子发射的光的偏振度和晶格对称性之间的深刻的物理关系，通过展示，以前所未有的精度，晶格常数比c/a直接量化的宏观有效极角的电和磁偶极子，这基本上决定了线偏振度的发射。基于这一发现，我们进一步提出了一种利用偏振分辨显微光谱的纯光学技术来识别棒状单晶体的三维取向。我们的研究结果揭示了离子掺杂晶体中光偏振的物理起源，为晶体学按需偏振控制开辟了道路，并为动力系统中基于偏振的微尺度传感提供了一个通用平台。
2022-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nanophotonic coherent light-matter interfaces based on rare-earth-doped crystals
量子光物质接口（QLMIs）将静态量子比特连接到光子，将使光网络能够用于量子通信，精确的全球时间保持，光子开关和基础物理学研究。稀土离子掺杂晶体是光量子存储器和光子、微波光子和自旋波之间的量子转换器的最新材料。在这里，我们展示了耦合的钕稀土元素的合奏光子纳米腔中制造的钇正硅酸盐主晶体。在高相干的4 I_（9/2）-4F_（3/2）光跃迁中观察到了包括Purcell增强（F=42）和偶极诱导透明的腔量子电动力学效应。由于原子密度的统计精细结构的腔传输的波动进行测量，表示在量子水平上的操作。腔耦合REI的相干光学控制通过光子回波来执行。长的光学相干时间（T2~100微秒）和小的非均匀加宽测量的腔耦合REI，从而证明了它们的潜力，在芯片上可扩展的QLMIs。
2015-07-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical bistability in one dimensional doped photonic crystals with spontaneously generated coherence
研究了中心层掺杂$Λ$型三能级原子的多层一维光子晶体中的光学双稳态。我们考虑到自发产生的相干性的影响时，较低的原子能级是足够接近彼此，在这种情况下，克尔型的非线性响应的原子被增强。用数值非线性传输矩阵方法计算了探测光在缺陷模窗口中的传输。我们发现，作用在缺陷层上的控制场的拉比频率和探测场与原子共振的失谐量可以用来控制磁滞回线的大小和对比度以及光学双稳的阈值。特别是，我们发现，在最佳的自发产生的相干性，三个数量级的阈值可以实现相对于没有相干性的情况下。
2013-09-08 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
