Canonical Four-Wave-Mixing in Photonic Crystal Resonators: tuning, tolerances and scaling
典型的四波混频发生在一个谐振腔中，只有所需数量的模式，从而抑制竞争的参数过程。Marty等人在Nat.Photonics，15，53（2021）中广泛讨论了最近引入的光子晶体参量振荡器的性质。我们比较了双色设计与其他几何形状的光子晶体谐振器。超过100个谐振器和10个参量振荡器的统计研究的基础上，对制造公差的鲁棒性进行评估，性能进行评估的平均值和它们的分散性，和对主要参数的依赖性示出遵循理论缩放。在阈值处的最低泵浦功率为$\approx$ 40 $μ$ W，我们表明存在一个最小值的腔光子寿命作为参量振荡的条件，这是有关的三光子吸收。
2022-10-10 physics.optics
Topological photonic crystal fibers and ring resonators
研究了包层的奥布里-安德烈-哈珀调制引起的光子晶体光纤和环形谐振腔的拓扑特性。我们发现非平凡的差距和边缘状态在不同的陈数区域之间的接口。我们用精确的递推方法计算了场分布和本征值色散。与传统的圆形谐振器和光纤相比，所提出的结构具有拓扑保护功能，因此对不关闭间隙的局部扰动具有鲁棒性。这些拓扑光子晶体光纤在给定的径向距离处维持强场局域化和能量集中。作为一种拓扑结构的导光和陷光器件，它们可以为传统光学器件带来许多不可实现的基础和应用机会。
2019-09-04 physics.optics
Topological dissipative Kerr soliton combs in a valley photonic crystal resonator
本研究理论提出谷光子晶体谐振器方案，可产生天生具备拓扑保护特性的耗散Kerr孤子梳，揭示其演化规律与鲁棒性，为片上非线性光子器件提供新设计思路。
2023-07-25 physics.optics
Optical bistability in a one-dimensional photonic crystal resonator using a reverse-biased pn-junction
光学双稳态提供了一种简单的方法来控制光与光。我们在一个具有中等品质因数（Q ~ 8900）的一维光子晶体（PC）纳米梁谐振器中，利用焦耳热机制实现了低功率的热光双稳态，该谐振器具有反向偏置PN结.我们表明，在这种紧凑的谐振腔中的线性吸收引起的光电流大大降低了阈值光功率。该方法大大放宽了实现光学双稳对输入光功率的要求，并提供了一种可靠的方法来稳定器件的双稳态特性。
2014-12-12 physics.optics
Photonic crystal dumbbell resonators in silicon and aluminum nitride integrated optical circuits
光在光子腔中的紧密限制为实现具有强场梯度的高光强提供了有效的模板。在这里，我们提出了这样一个纳米级谐振器器件的基础上的一维光子晶体槽腔。我们的设计允许实现高度本地化的光学模式，理论上预测的Q因子超过106。实验证明，在高对比度的折射率系统（硅），以及在由氮化铝制成的介质折射率对比器件的设计。我们在临界耦合谐振器中实现了21dB的消光比，使用片上读出平台，负载Q因子高达33，000。我们的方法有望实现超小型光机械谐振器的高频操作和传感应用。
2014-01-20 physics.optics
Design of nanobeam photonic crystal resonators for a silicon-on-lithium-niobate platform
我们设计了一个硅/铌酸锂混合材料系统的光子晶体谐振器。利用硅和锂酸盐之间的折射率对比，可以在键合在锂酸盐顶部上的硅薄膜中引导和限制光子共振。在光波长标度模体积下，可实现大于$10^6$的品质因数。我们表明，在这样的系统上图案化电极可以产生0.6 GHz/V（4 pm/V）的电光耦合率。
2016-04-19 physics.optics
Photonic Matrix Multiplication Circuit Based on Double Racetrack Resonator Building Blocks
本文提出基于双跑道谐振器构建块的可编程光子集成电路框架，实现3×3光子处理器，通过FEM仿真验证高保真度，并展示低通滤波器示例，旨在提升可编程光子电路性能并扩展其在全光信号处理与微波光子学中的应用。
2025-09-11 physics.optics
Photonic crystal resonator integrated in a microfluidic system
我们报道了一种新型的光流体系统，该系统由硅基一维光子晶体、集成平面波导和电绝缘流体通道组成。设计用于电色谱的微流体通道中的柱阵列用作柱上无标记折射率检测的谐振器。谐振器在氮氧化硅平台中制造，以支持电渗流，并在1.55微米处操作。将折射率范围从n = 1.3330到1.3616的不同乙醇水溶液泵浦到柱/谐振器中，并记录透射光谱。共振波长的线性位移产生了480 nm/RIU的最大灵敏度和0.007 RIU的最小差异进行测量。
2008-09-23 physics.optics
Two-dimensional coupled photonic crystal resonator arrays
我们提出了光子晶体结构的设计和制造，其表现出在所有晶体方向上平坦化的电磁带，即，其频率随波矢量的变化被最小化。这对小型化可调谐光延迟器件、低阈值光子晶体激光器的研制以及非线性光学现象的研究具有重要意义。
2004-06-24 physics.optics
Ultra-Sensitive Chip-Based Photonic Temperature Sensor Using Ring Resonator Structures
电阻测温法提供了一种经过时间考验的温度测量方法。然而，基于电阻的方法的基本限制已经在开发光子温度传感器以利用频率计量的进步并实现更大的机械和环境稳定性方面产生了相当大的兴趣。在这里，我们表明，硅基光学环形谐振器设备可以解决1 mK的温差使用传统的波长扫描方法。在边缘侧、恒定功率模式测量中，测量温度差的本底噪声甚至更低，为80微开。
2013-12-18 physics.optics
Analysis to closed surface-wave photonic crystal waveguides based on coupled-resonator optical waveguide theory
针对表面波光子晶体波导依赖缺陷与带隙的问题，本文提出闭合SPC结构，并基于耦合谐振腔光波导理论优化本征频率与耦合系数，使透射效率由10%提升至60%。
2023-10-31 physics.optics
Photonic integration of lithium niobate micro-ring resonators onto silicon nitride waveguide chips by transfer-printing
本文首次通过转移印刷技术将铌酸锂微环谐振器集成到氮化硅波导芯片上，实现了异质光子集成，测得加载品质因数超过32000。
2022-09-08 physics.optics
4-field symmetry breakings in twin-resonator photonic isomers
研究由两个相同Kerr环形谐振腔组成的光子二聚体系统两种配置中的4场对称性破缺，发现循环光子数间的自发对称性破缺及混沌、周期切换等振荡动力学，对光学数据处理等领域具有重要意义。
2023-09-12 physics.optics
Integrated TiO2 resonators for visible photonics
我们展示了波导耦合二氧化钛（TiO 2）跑道谐振器与加载的品质因数为2 × 10^4的可见光波长。在氧化硅衬底上溅射TiO 2薄膜，使用标准的自上而下的nanofabrique技术的结构，并被动探测使用可调谐红色激光器的透射测量。基于这种材料的器件可以作为集成光学元件以及用于耦合到可见量子发射器的无源平台。
2011-11-15 physics.optics
Twisted split-ring-resonator photonic metamaterial with huge optical activity
耦合开口环谐振器超材料先前已被证明具有大的耦合效应，这是获得大的有效光学活性的先决条件。通过适当的横向排列，我们完全消除了线性双折射，获得了纯旋光性和相关的圆光学二向色性。在100太赫兹频率附近的实验和相应的建模是在良好的协议。对于厚度为205nm的样品，得到了约30度的旋转角。
2010-01-25 physics.optics
Fabrication of high-Q defect-free optical nanofiber photonic crystal resonators
Waseda University（早稻田大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）
本研究通过单次飞秒激光烧蚀制备了高Q值无缺陷光学纳米纤维光子晶体谐振器，其质量因子超过10^7，为量子计算和光纤开关提供了新的技术途径。
2026-01-27 physics.optics
Design of two-dimensional photonic crystal defect states for quantum cascade laser resonators
基于导带电子跃迁的当前量子级联激光器主要是TM（垂直于外延方向的电场）极化的。在这里，我们提出了一个本地化的缺陷模式的研究，与必要的TM偏振，在连接的正方形和六边形晶格的二维（2D）光子晶体的应用作为量子级联激光谐振器。一个简单的基于群论的分析是用来产生一个近似的描述，位于不同的高对称点内的主机光子晶格的缺陷所支持的谐振模式。这种分析的结果进行了比较，与二维时域有限差分（FDTD）模拟，显示出两个分析之间的密切对应关系，并考虑在量子级联激光器设计的分析的潜在应用。
2004-10-11 physics.optics
Spectral_Engineering_with_CMOS_compatible_SOI_Photonic_Molecules
基于微波谐振器的光子系统具有由自由光谱范围（FSR）、总品质因数（QT）和谐振器尺寸之间的严格关系给出的基本约束，本质上使得滤波器间距、光子寿命和足迹相互依赖。在这里，我们打破了这种模式，采用CMOS兼容的硅绝缘体（SOI）光子分子的基础上耦合多个环形谐振器。共振波长和它们各自的线宽由准正交光子态的杂化控制。我们证明了光子分子的双重和三重共振与光谱分裂只能实现与单环的数量级更大的足迹。此外，基于谐振器之间的耦合（键合），这些分裂是潜在可控的。最后，混合状态的空间分布允许高达七倍的QT增强。
2013-10-16 physics.optics
Coupled-resonator-induced reflection in photonic-crystal waveguide structures
研究了光在耦合谐振腔光波导中与两个几乎相同的侧腔相互作用时的谐振传输。我们揭示和描述了一种新颖的耦合谐振腔诱导反射（CRIR）的效果，其特征在于一个非常高的和容易调谐的品质因数的反射线，腔和波导之间的站点间耦合的情况下。这种效应与耦合谐振腔诱导透明（CRIT）--一种电磁诱导透明的全光模拟--有着明显的不同，后者最近在基于微环谐振腔和光子晶体腔的结构中得到了理论研究和实验观察。CRIR和CRIT效应具有相同的物理起源，这可以归因于在表现出多于一个共振的系统中的Fano-费什巴赫共振。讨论了CRIR效应在慢光传输控制和低阈值全光开关中的应用。
2008-04-25 physics.optics
All-optical switching, bistability, and slow-light transmission in photonic crystal waveguide-resonator structures
我们分析了光子晶体波导与克尔非线性光子晶体谐振腔的线性和非线性共振传输。首先，我们扩展了标准的耦合模理论分析，光子晶体结构，并获得明确的双稳态阈值和传输系数的解析表达式，提供了详细了解与这些结构的可能性的基础。接下来，我们讨论了标准的耦合模理论的局限性，并提出了一种替代的分析方法的基础上，使用格林函数法推导出的有效的离散方程。我们发现，离散性质的光子晶体波导允许一种新的，几何驱动的增强非线性效应，通过移动谐振器的位置相对于波导，从而提供了一个额外的控制谐振波导传输和法诺谐振。我们进一步证明，这种增强可能会导致降低的双稳阈值和开关功率的非线性器件的几个数量级。最后，我们表明，采用这样的增强是至关重要的慢光光子晶体波导的全光器件的设计。
2006-05-18 physics.optics
Hilbert Transform based Quadrature Hybrid RF Photonic Coupler via a Micro-Resonator Optical Frequency Comb Source
我们展示了一个光子RF希尔伯特Transformer的宽带微波同相和正交相位产生的基础上，集成频率光梳，使用非线性微谐振器的基础上CMOS兼容，高折射率对比度，掺杂石英玻璃平台产生。梳状滤波器的高质量和大频率间隔使滤波器具有多达20个抽头，使我们能够演示具有超过5倍频程（3 dB）带宽和几乎均匀相位响应的正交滤波器。
2015-12-06 physics.optics
High Q micro-ring resonators fabricated from polycrystalline aluminum nitride films for near infrared and visible photonics
我们展示了宽带集成光子电路的光刻沉积氮化铝（AlN）薄膜。在近红外和可见光波长下，我们在集成波导中实现了低传播损耗，并实现了高质量的光学谐振器。在电信C波段（1520-1580 nm），我们获得了440，000的最高光学Q因子。临界耦合器件的消光比大于30 dB。对于可见光波长（约770 nm），本征品质因数超过30，000被证明。我们的工作说明了氮化铝作为宽带光学应用的低损耗材料的潜力。
2012-05-08 physics.optics
Optomechanical coupling in photonic crystal supported nanomechanical waveguides
我们报告增强光机械耦合嵌入纳米机械梁谐振器内的光学跑道谐振器。机械谐振器的精确控制是通过将光束夹在两个低损耗的光子晶体波导耦合器之间来实现的。耦合器提供的低插入损耗和刚性机械支撑产生高机械和光学Q因子，以改善信号质量。
2009-06-02 physics.optics
Si3N4 ring resonator-based microwave photonic notch filter with an ultrahigh peak rejection
我们报道了一种简单的微波光子信号处理技术，该技术允许使用具有浅陷波的光学滤波器来呈现具有非常高的抑制水平的微波陷波滤波器。我们采用低损耗、可调谐的Si 3 N4光学环形谐振器作为光滤波器，实现了峰值抑制大于60 dB、高分辨率可调谐带宽为247-840 MHz、陷波频率可调谐范围为2-8 GHz的MWP陷波滤波器。据我们所知，这是集成MWP滤波器的峰值抑制和分辨率的组合记录。
2013-08-13 physics.optics
High-Q photonic crystal Fabry-Perot micro-resonator in thin-film lithium niobate
针对传统行波谐振器的色散损耗、调谐性差等问题，本研究提出薄膜铌酸锂光子晶体法布里-珀罗微谐振器，实现1.4e6的高Q值，带隙可跨多波段调谐，为高密度光子集成提供可扩展模块。
2025-05-19 physics.optics
A Test Resonator for Kagome Hollow-Core Photonic Crystal Fibers for Resonant Rotation Sensing
我们建立环形谐振器，以评估可果美空芯光子晶体光纤在未来应用于谐振旋转传感的潜力。可果美光纤的大模直径允许减小自由空间光纤到光纤的耦合损耗，导致对于等于15 cm的直径具有约30的精细度的腔。谐振线宽为3.2~MHz，对比度高达89%.与7-cell光子带隙（PBG）光纤的比较导致更好的精细度和对比度与Kagome光纤。基于这种光纤的谐振器与中到高性能旋转感测所需的角度随机游走兼容。与7-cell PBG光纤相比，在二氧化硅中传播的少量光还应允许在7-cell Kagome光纤中将克尔诱导的非互易性进一步降低至少三个数量级。
2016-09-28 physics.optics
Optimization of coupling between photonic crystal resonator and curved microfiber
采用三维时域有限差分法（3D-FDTD）对光子晶体谐振腔与微米厚光纤的倏逝波耦合进行了详细研究。提出了适当设计的光子晶体腔和锥形结构，并找到了最佳的工作条件，以提高耦合强度，同时抑制其他腔损耗，包括耦合到板传播模式和高阶光纤模式。在仿真中，通过对FDTD结果进行空间和奇偶滤波，将光纤基模的耦合与其他腔损耗区分开来。当光纤直径为1.0 μ m，光纤与腔体之间的空气隙为200 nm时，光纤基模的耦合效率大于80%，总Q值为5,200。
2005-08-12 physics.optics
Transport properties of photonic topological insulators based on microring resonator array
特别设计的环形谐振器阵列可以作为拓扑绝缘体。我们使用紧束缚模型（TBM）和传输矩阵方法（TMM）进行模拟，以分析这种光学结构的输运性质，验证存在鲁棒的拓扑边缘状态，这是免疫无序和缺陷。我们还对这两种方法进行了比较，结果表明，TBM只适用于弱耦合条件，而TMM更严格。最后，将该结构与普通微带阵列和耦合谐振器光波导（CROW）进行了比较，结果表明，该结构具有宽而平坦的光谱响应，具有良好的传输特性。
2016-09-19 physics.optics
Fast dispersion tailoring of multimode photonic crystal resonators
我们介绍了一种数值方法，它允许大大加快多模光子晶体谐振器的设计。具体来说，我们证明了一个重要的一类这样的纳米结构的光学响应是准确地再现一个简单的，一维模型，在整个光谱范围内的利益。该模型可以描述各种锥形光子晶体结构。数量级更快地解决，我们的方法可以用来优化纳米级腔的某些属性。在这里，我们考虑的情况下，纳米束腔，其中的限制结果从其宽度的调制。宽度的分布被优化，以便使谐振器色散分布变平（使得所有模式在频率上相等地间隔开）。这一结果对于非经典光参量发生器、纳米光梳和锁模激光源的设计具有重要意义。我们的方法可以很容易地扩展到复杂的几何形状，多个参数描述。
2022-10-21 physics.optics
A coupling model for quasi-normal modes of photonic resonators
建立了一个由两个谐振腔组成的开放光子系统中准简正模耦合的模型。通过将耦合系统的模式表示为单个粒子模式的线性组合，我们得到了一个涉及小尺寸稠密矩阵的广义特征值问题。我们将这种技术应用于二维（2D）设置中的横向电（TE）极化的矩形截面的介质棒调光器。我们的模型的结果显示出良好的协议与全波有限元模拟。我们提供了一个收敛性分析，和一个简化的模型与几个模式来研究两个谐振器的相对位置的影响。该模型提供了有趣的物理见解的耦合方案在这样的系统中的风险，并铺平了道路，系统和有效的设计和优化的谐振在更复杂的系统，应用包括传感，天线和频谱滤波。
2016-08-17 physics.optics
Photonic flywheel in a monolithic fiber resonator
我们展示了第一个紧凑的光子飞轮与sub-fs的时间抖动（平均时间高达10 μs）的量子噪声限制的单片光纤谐振器。这种量子限制的性能是通过新的两步泵浦方案耗散克尔孤子（DKS）的产生。受激布里渊激光和克尔非线性之间的可控相互作用增强了DKS相干性并减轻了热不稳定性的挑战，在自由运行时在945 MHz载波处实现了显著的22 Hz本征梳状线宽和前所未有的-180 dBc/Hz的相位噪声。该方案可以推广到各种现场可部署的精密计量设备平台。
2020-08-14 physics.optics
Constructing three-dimensional photonic topological insulator using two-dimensional ring resonator lattice with a synthetic frequency dimension
在拓扑光子学的发展中，实现三维拓扑绝缘体具有重要意义，因为它使得能够利用光子探索新的拓扑物理，并且有望实现对三维中的无序具有鲁棒性的新型光子器件。先前关于三维拓扑绝缘体的理论建议利用了复杂的几何形状，这对于实现是具有挑战性的。在这里，基于合成维的概念，我们表明，一个二维阵列的环形谐振器，这是以前证明了表现出二维拓扑绝缘体阶段，实际上自动成为一个三维的拓扑绝缘体，当频率维度被考虑在内。此外，通过调制几个谐振器，可以产生沿着频率轴的螺旋位错，这提供了光子沿着频率轴的鲁棒传输。证明拓扑系统中的螺位错物理是固态系统中的一个重大挑战。我们的工作表明，三维拓扑绝缘体的物理特性可以在标准的集成光子学平台上进行探索，从而为控制光频率的新型器件提供了机会。
2018-02-07 physics.optics
A Novel Approach to Interface High-Q Fabry-Pérot Resonators with Photonic Circuits
本文提出一种利用数值优化的多端口偏振分束光栅耦合器的反射消除电路，实现了高Q值Fabry-Pérot谐振腔与硅光子电路的高效接口，达到55%耦合效率、5.8 dB插入损耗及超9 dB背向反射抑制，并支持片上PDH频率锁定。
2023-10-18 physics.optics
Arbitrary order exceptional point induced by photonic spin-orbit interaction in coupled resonators
非厄米系统的许多新性质都是在复能量面的异常点（本征值和本征向量合并的分支点）处或其附近发现的。特别是，高阶例外点可以导致对外部扰动超敏感的光学结构。在这里，我们表明，一个任意阶例外点可以实现在一个简单的系统，包括放置在波导附近的相同的谐振器。由波导模式介导的谐振器的任意两个手征偶极态之间的单向耦合导致例外点，该例外点受到导波的横向自旋动量锁定的保护，并且与谐振器的位置无关。在例外点的谐振器的各种解析响应函数的实验表现在微波政权。数值和解析证明了异常点附近的外部扰动的灵敏度的增强。
2019-02-20 physics.optics
Vertical beaming of wavelength-scale photonic crystal resonators
我们报道了在光子晶体平板谐振器内产生的光子的$> 80%$可以在$\pm 30^\circ$的小发散角内漏斗化。通过调整谐振腔的几何形状和在谐振腔下方放置反射器来改变光子晶体平板谐振模的远场辐射特性。前一种方法直接对近场分布进行整形，从而获得方向性和线偏振的远场方向图。后一种修正利用了原始波和反射波之间的干涉效应，以增强能量方向性。我们发现，无论板的厚度，板和反射器之间的最佳距离接近等于一个波长的共振考虑。我们还讨论了一种有效的远场模拟算法的基础上的时域有限差分法和近远场变换。
2006-04-07 physics.optics
Cryogenic photonic resonator with $10^{-17}$/s drift
本文提出一种在9.5 K低温下运行的实心熔融石英紧凑型光子谐振器，利用热膨胀与热光系数平衡实现频率敏感度零点，在195 THz载波上实现4 mHz/s长期频率漂移的激光稳定化，为超稳定激光系统提供新方案。
2024-10-13 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
CMOS compatible athermal silicon microring resonators
硅光子学有望缓解现代计算系统的带宽瓶颈。但是硅光子器件的基本问题是由于硅的高热光（TO）系数而对环境温度波动高度敏感。迄今为止提出的克服这个问题的大多数方法要么需要显著的功耗，要么采用不兼容CMOS的材料。在这里，我们展示了一类新的光学器件，这是被动的温度补偿的基础上定制的硅波导中的光模式限制。我们展示了硅光子谐振器在大于80度的非常宽的温度范围内的操作。这项工作背后的基本原理可以扩展到其他光子结构，如调制器，路由器，交换机和滤波器。
2009-12-04 physics.optics
Spin Photonics in 3D Whispering Gallery Mode Resonators
回音壁模式以具有轨道角动量而闻名，然而，局部自旋密度、轨道角动量和与量子发射体的近场相互作用的相互作用却很少被探索。在这里，我们研究了圆极化偶极子与球形谐振腔回音壁模的自旋轨道相互作用。使用一个确切的并矢格林函数的方法，我们表明，近场之间的相互作用的光子自旋的圆极化偶极子和局部自旋密度的回音壁模式产生的单向行为，无论是积极的或消极的轨道角动量的模式被激发。我们表明，这是一个自旋动量锁定使用回音壁模式的球形谐振器的表现。我们讨论了在冷原子或量子点中使用塞曼跃迁进行可能的实验演示的要求，并概述了这些以前被忽视的性质的潜在应用。我们的工作牢固地建立了局域自旋密度，动量和衰变作为一个通用的右手电磁三重态的倏逝波。
2019-03-19 physics.optics
Energy-efficient tunable silicon photonic micro-resonator with graphene transparent nano-heaters
热调谐硅微腔是低成本大规模光子集成电路（PIC）中的通用且有益的元件。传统的用于硅微腔热调谐的金属加热器通常需要较厚的SiO2上包层，这会带来响应速度慢、加热效率低、可达到的温度低以及制造工艺复杂等缺点。在本文中，我们提出并实验证明热调谐硅微盘谐振器通过引入石墨烯透明纳米加热器，直接接触硅芯没有任何隔离层。这使得石墨烯透明纳米加热器可能在加热效率、时间响应和可实现的温度方面具有优异的性能。同时，石墨烯的单原子厚度和良好的柔性使得石墨烯纳米加热器可以方便地应用于超小型光子集成器件中。实验和模拟都表明，本发明的石墨烯透明纳米加热器有希望用于热调谐纳米光子集成器件，例如光学调制、光学滤波/切换等。
2015-06-22 physics.optics
Poles of the Scattering Matrix: An Inverse Method for Designing Photonic Resonators
我们开发并实现了一个新的数学和计算框架，用于设计具有一个或多个高$Q$散射共振的光子元件。该方法依赖于求解散射矩阵的极点，这在数学上相当于使电场的Fredholm积分算子相对于散射元件的介电常数分布的行列式最小化。我们应用该方法来设计亚波长梯度介电常数结构的多散射谐振和品质因数超过500。光谱散射截面与Fano线型一致。我们的形式主义的紧凑的形式和计算效率表明，它可以是一个有用的工具，用于设计Fano谐振结构与多个高$Q$谐振的应用，如混频和转换。
2019-09-14 physics.optics
Local Density-of-States Mapping in Photonic Crystal Resonators by Deterministically Positioned Germanium Quantum Dots
报道了利用确定性定位的单个Ge量子点在L3光子晶体谐振腔中的局域态密度映射。利用Ge量子点在预图案化的绝缘体上硅衬底上的完美的位置控制，在一个处理运行中制造几乎300个L3 PCR，其包含在腔体中系统地变化的位置中的单个量子点。量子点发射器的对准精度优于20 nm。这种类型的并行处理基本上基于标准Si器件技术，因此可扩展到任何数量和配置的PCR结构。作为第一个演示，我们探讨了一个单一的Ge量子点的L3腔模式的耦合效率作为其空间重叠的函数。结果与时域有限差分仿真结果吻合得很好。
2016-08-04 physics.optics
Spectral engineering of integrated photonic filters using mode splitting in silicon nanowire integrated standing-wave resonators
在耦合谐振腔中由相干光模干涉引起的模式分裂是光子谐振器中的关键现象，其可以导致强大且通用的滤波功能，与电磁诱导透明、Autler-Townes分裂、Fano共振和暗态非常相似。它不仅可以打破品质因数、自由光谱范围和物理腔长之间的依赖关系，而且可以导致群延迟响应和模式相互作用，这对于增强光-物质相互作用和非线性光学中的色散工程是有用的。在这项工作中，我们调查模式分裂的驻波（SW）谐振器实现的级联Sagnac环反射器（CSLRs），并证明其用于工程的光谱分布的集成光子滤波器。通过改变Sagnac环形反射器（SLR）的反射率和沿连接波导的相移，我们定制CSL谐振器中的模式分裂，以实现各种各样的滤波器形状，用于各种应用，包括增强光捕获，平顶滤波，Q因子增强和信号整形。我们提出的理论设计和比较的性能CSLR谐振器与三个，四个和八个SLR绝缘体上硅纳米线制造。我们实现了高性能和多功能的滤波器形状，通过不同的模式分裂，同意与理论。实验结果证实了我们的方法对实现灵活的频谱工程集成多功能SW滤波器的有效性。
2022-10-19 physics.optics
Photonic crystal-Microring resonators for tunable delay lines
本文提出了一种新的基于光子晶体中耦合环形谐振器的光延迟线设计，并在CST微波工作室中用数值模拟的方法进行了分析。将所提出的基于光子晶体环形谐振腔（PhCRR）的耦合谐振光波导（CROW）的性能与基于光子晶体中的点缺陷腔的耦合腔波导（CCW）的性能进行了比较。微谐振器（MRR）的CROW。所建议的设计解决了MRR CROW的紧凑性问题，同时提供比CCW更好并且与MRR CROW相当的归一化延迟值。PhCRR CROW还增强了设计灵活性，因为PhCRR支持多种模式，从而支持单个器件上的多通道传输/延迟应用。
2018-11-03 physics.app-ph physics.optics
Induced Directional Switching of Platicon Microcombs in Photonic Crystal Ring Resonators
Université de Bourgogne（勃艮第大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
针对正常色散光子晶体环形谐振器中微梳固有的方向偏差问题，提出边模诱导前向强迫方法，通过调控辅助模分裂实现前向传播platicon态的稳定控制，为无环行器集成微梳提供可扩展方案。
2026-09-25 physics.optics
Tutorial: synthetic frequency dimensions in dynamically modulated ring resonators
在过去的几年里，光子学中的综合维度的概念引起了人们越来越多的兴趣。在众多的光子系统中，动态调制下的环形谐振腔系统已经在理论和实验上得到了深入的研究，并被证明是构建合成频率维度的一种有效方法。在本教程中，我们首先介绍了在描述动态调制环形谐振器系统的理论方法的教学，然后审查建立这样一个系统的实验方法。此外，我们讨论了重要的物理现象，在合成维，包括非平凡的拓扑物理。我们的教程提供了一条研究动态调制环形谐振器系统的途径，了解光子学中的合成维度，并讨论了使用合成维度进行基础研究和实际应用的未来前景。
2021-05-10 physics.optics
On-chip ultra-compact hexagonal boron nitride topological ring-resonator in visible region
具有手征的超紧凑拓扑环形谐振腔是量子光学的重要器件。然而，有有限的演示手征共振器，特别是在可见光区。提出了一种基于六方氮化硼（hBN）谷型光子晶体（VPC）的拓扑光子环形谐振器。VPC中的自旋谷锁定效应允许在可见光区域（600 nm-650 nm）中实现边缘态的鲁棒单向传输。结果，可以在具有紧凑尺寸的hBN全通滤波器中实现在可见区域中具有15.2nm的自由光谱范围的高品质因数（679.3）。此外，我们研究了不同形状和组合的hBN环形谐振器的传输特性，证实了基于此原理设计拓扑环形谐振器的灵活性。这种设计可以很容易地与量子光子芯片集成，用于广泛的应用。
2022-03-15 physics.optics
Simulation of Hopfield-like Hamiltonians using time-multiplexed photonic networks
NTT Research, Inc.（NTT研究所）；University of Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；ESPCI Paris-PSL（巴黎高等物理化工学院-巴黎文理研究大学）
该研究提出了一种基于时分复用光子网络的架构，用于模拟Hopfield型哈密顿量及Tavis-Cummings模型的非线性动力学。
2026-03-04 physics.optics
Single SiGe Quantum Dot Emission Deterministically Enhanced in a High-Q Photonic Crystal Resonator
本研究通过可扩展方法将单个SiGe量子点确定性嵌入双色光子晶体谐振腔，实现创纪录的Q因子（约10^5），并证实其可作为电信波段的新型单光子源。
2022-04-20 physics.optics
Ultracompact plasmonic racetrack resonators in metal-insulator-metal waveguides
在各种等离子体波导中，金属-绝缘体-金属（MIM）型是最有希望实现真正亚波长光子集成的波导。迄今为止，已经研究了许多基于MIM波导的光子器件，包括谐振器。然而，大多数已报道的MIM环形谐振器都存在消光比低的问题。本文全面分析了MIM环形谐振器性能低下的内在原因，给出了具有耦合损耗的通用全通环形谐振器的解析传输关系。基于分析，我们提出了MIM波导中的等离子体激元跑道谐振器，并表明其性能可以大大提高。
2010-04-09 physics.optics
Coherent resonant Ka-band photonic microwave receiver
我们提出了理论和实验证明在35 GHz的载波频率工作的相干微波光子接收机。该器件基于耦合到微波带状线谐振器的钽酸锂或钽酸锂光学回音壁模式谐振器。微波本机振荡器与微波信号一起馈入微波谐振器。我们表明，这种接收机的灵敏度显着超过了基于相同技术的非相干二次接收机的灵敏度。如果采用低噪声激光器，相干接收机在5MHz波段的动态范围可超过100dB。
2008-06-19 physics.optics
Tunable lasers with optical-parametric oscillation in photonic-crystal resonators
通过设计获得激光波长，特别是集成光子学，对于推进光学时钟和量子信息系统等量子传感器至关重要，并为光通信提供了机会。半导体激光器增益提供了示范性的效率和集成度，但仅在开发的波长带中。或者，非线性光学需要控制相位匹配，但是泵浦激光器到设计波长的非线性转换的原理是可扩展的。报道了利用光子晶体谐振腔（PhCR）实现光参量振荡（OPO）的多功能定制。通过控制PhCR的带隙，我们能够在1234-2093 nm的波长范围内用1550 nm的泵浦产生OPO，并且在1064 nm的泵浦产生1016-1110 nm的OPO。此外，我们的可调谐激光器平台提供了>10%的泵浦到边带转换效率，并且在整个输出范围内的附加光频噪声可以忽略不计。从激光器设计到非线性动力学模拟，我们使用Lugiato-Lefever框架预测系统特性，包括PhCR中的双向OPO生成和转换效率，与我们的观察结果一致。我们的实验通过PhCR OPO设计引入可调谐激光器，在集成光子学中提供关键功能。
2022-06-21 physics.optics
Slow light enhanced correlated photon pair generation in photonic-crystal coupled-resonator optical waveguides
我们演示了硅光子晶体耦合谐振腔光波导中量子相关光子对的产生。利用高Q、小模体积的光子晶体腔的集体共振实现的慢光超模成功地提高了自发四波混频过程的效率。与无慢光效应的光子晶体线缺陷波导相比，光子对的产生率提高了两个数量级。
2013-04-03 physics.optics quant-ph
Adiabatic embedment of nanomechanical resonators in photonic microring cavities
我们报道了一个电路腔光机械系统，其中纳米机械谐振器被机械地嵌入到具有超低过渡损耗的光学环形谐振器中。纳米机械装置形成水平硅槽环谐振器的顶层的一部分，其使得能够经由锥形纳米间隙色散耦合到电介质衬底。我们的测量结果表明，几乎不妥协的光学品质因数（Q）后，释放的机械光束。
2014-02-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
