GHz optomechanical resonators with high mechanical Q factor in air
我们展示了轮形硅光机械谐振器在环境空气中的谐振操作。光学回音壁模式的高精细度（加载的光学Q因子高于500，000）允许在空气中以约4，000的高机械Q因子对频率高达1.35 GHz的轮谐振器的机械径向轮廓模式进行有效的转换。
2011-09-22 physics.optics
Temporal soliton generation in an ultra-high-effective-Q Kerr resonator enabled by Raman gain
Université libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）
通过分布式拉曼放大实现超高有效Q Kerr谐振腔，产生稳定的时间腔孤子并生成低重复率频率梳，分析拉曼损耗补偿机制的噪声影响及孤子激发阈值与稳定性之间的权衡。
2026-04-02 physics.optics
Low frequency-to-intensity noise conversion in a pulsed laser cavity locking by exploiting Carrier-Envelope Offset manipulation
我们报告的依赖性的频率到强度的噪声转换锁定的超快激光对高精细光学谐振腔从载波包络偏移（CEO）频率。通过腔精细度和激光CEO频率的适当组合，可以优化陷获到光学谐振腔中的激光强度的信噪比。的理论描述的问题连同数值模拟和实验结果的目的是一个强大的抑制的强度波动的被困激光场。
2022-01-25 physics.optics
Vertically coupled polymer microracetrack resonators for Label-Free Biochemical sensors
我们报告的高效率的设计和制造的聚合物microracetrack光学谐振器的无标记生物传感的目的。浸入去离子水中的垂直耦合微谐振器显示出高Q因子（>35000）和高达25的精细度。使用5-TAMRA尸胺作为测试分子与这些微谐振器进行的表面传感实验证明了我们的设备的高灵敏度和低检测限。
2014-04-15 physics.optics
Stable, mode-matched, medium-finesse optical cavity incorporating a microcantilever mirror
一个稳定的光学谐振腔已建成使用30微米宽，金属涂层的微悬臂梁作为一个反射镜。第二反射镜是直径为12.7 mm的凹面介质反射镜。通过将两个反射镜以近半球形配置相距75 mm定位，实现了具有等于55的精细度的法布里-珀罗腔。这种精细度受到悬臂金属涂层中的光学损耗的限制;来自小镜子的衍射损耗可以忽略不计。该腔实现了悬臂梁布朗运动的被动激光冷却。
2006-05-16 physics.ins-det physics.optics
Water-Walled Microfluidics Makes an Ultimate Optical Finesse
自Ashkins研究悬浮液滴中的光学共振到最近的光流体共振器以来，液体一直服务于微腔研究。液滴可以提供接近由水吸收和辐射损失限制的极限的光学品质因数（Q）。然而，水微滴由于其大的面积与体积比而迅速蒸发。在这里，我们制造了一个水-空气界面，几乎完全围绕着我们的设备，允许超过100万次的光再循环（技巧）。我们使用纳米水桥将液滴维持超过16小时，该水桥从液滴延伸到实际上无限远的水库，以补偿蒸发。我们的器件表现出比重力强8000倍的表面张力，其形状自稳定到足以保持临界耦合以及解决分裂模式的程度。我们的设备具有98个由水-空气界面严格制成的周围壁，具有凹，凸或鞍形几何形状，这表明具有几乎全部水壁的任意形状的微流体技术。
2015-08-17 physics.optics
Cavity optomechanics with ultra-high Q crystalline micro-resonators
我们首次在超高Q晶体回音壁模（WGM）谐振器中观察到光-机耦合。晶体材料的高纯度使得光学品质因数超过10^{10}，精细度超过10^{6}。同时，获得大于10^{5}的机械品质因数，仍然受到夹持损失的限制。与先前展示的圆柱形谐振器相比，机械模式的有效质量可以通过制造CaF 2微盘谐振器而显著降低。在10^{-18} m/sqrt{Hz}级的光学位移监测揭示了频率高达20 MHz的机械径向模式，对应于前所未有的边带因子（>100）。与晶体材料中的弱固有机械阻尼一起，这种高sindeband因子使得晶体WGM微谐振器有希望用于反作用规避测量、分辨边带冷却或光机械法向模式分裂。此外，这些谐振器可以在光机械布里渊激光可以变得可访问的机制中操作。
2010-03-23 physics.optics
Silicon microcavity arrays with open access and a finesse of half a million
光学谐振腔是科学技术中越来越重要的工具。它们的应用范围从激光物理、原子钟、分子光谱学和单光子产生到原子或纳米尺度物体的检测、捕获和冷却。这些应用中的许多受益于强模式限制和高光学品质因数，使得高表面质量的小反射镜是理想的。在硅中构建这样的设备在电信波长处产生超低吸收，并使微结构与机械，电气和其他功能集成。在这里，我们通过制造具有超光滑表面、小且良好控制的曲率半径、超低损耗和高反射率的光刻对准硅镜，将光学谐振器技术推向新的极限。我们建立大型阵列的微腔的精细度大于F = 500，000和330毫微微升的模式体积在1550 nm附近的波长。这种高质量的微镜开辟了一个新的光学领域，使人们能够对光与物质之间的强耦合进行前所未有的探索。
2019-01-16 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Investigation of intrinsic properties of high-quality fiber Fabry--Perot resonators
本研究优化了几厘米长的光纤法布里-珀罗谐振腔，通过调节反射镜反射率和波导尺寸，实现了超过10^9的负载品质因数及大于10^10的内在品质因数，并展示了其在激光频率稳定化中的应用。
2025-10-16 physics.optics
High finesse microcavities in the optical telecom O-band
光学微腔允许将光强烈地限制在小的模体积中并且具有长的光子寿命。这种限制显著增强了腔内光与物质之间的相互作用，其应用包括纳米颗粒的光学捕获和冷却、单光子发射增强、量子信息处理和传感。对于许多应用，直接进入模式体积的开放式谐振器是必要的。在这里，我们报告了一个可扩展的，开放式访问的光学微腔平台，模式体积< 30 $λ^3$和精细度接近$5x10^5$。这一结果大大超过了迄今为止法布里-珀罗腔所达到的最高光学增强因子。该平台为依赖于强光-物质相互作用的高性能量子设备提供了构建模块。
2021-04-06 physics.optics quant-ph
Optical mode conversion in coupled Fabry-Pérot resonators
光的空间特性的相干控制是从高带宽量子和经典通信到高功率光纤激光器的各种应用的核心。在一组完整的正交模式之间进行低损耗转换对于鲁棒的模式复用通信特别重要。在这里，我们引入耦合法布里-珀罗谐振器之间的可调阻抗失配作为一个强大的工具，操纵的空间和时间特性的光场。在单模状态下，与频率相关的阻抗匹配可以实现可调谐的精细光学谐振器，在量子科学和传感领域具有潜在的应用。引入阻抗失配的空间依赖性作为附加成分使得能够以接近1的效率实现光学光子的相干空间模式转换。我们实现这些想法，实验证明了一个近红外谐振器，其精细度是可调的十年以上，和一个光学模式转换器的效率$>\!\!75\%$的前六个厄米高斯模式。我们预计，这种新的角度对耦合多模谐振器将有令人兴奋的应用在微米和纳米光子学和计算机辅助逆向设计。特别是，与腔内电光的结合将为激光器、谐振器和光学滤波器的空间光谱特性的实时控制开辟新的视野。
2020-05-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Physical limits of ultra-high-finesse optical cavities: Taming two-level systems of glassy metal oxides
非晶介质中的隧穿态框架提供了对超高Q光学和微波谐振器的性能施加基本限制的耗散机制。然而，在光域中，隧道态的微观性质及其对光损耗的直接影响尚未被表征。在这项工作中，我们研究玻璃物理和超低损耗介质镜的化学计量点缺陷之间的相互作用，重点是在金属氧化物，Ta $_2$ O $_5$的氧缺陷的两个级别的系统。在超高精细光学腔的背景下，我们表征了热退火和活性氧等离子体下Ta $_2$ O $_5$的Urbach尾。这是第一次，我们在显微镜下解决了镜面上的单个氧点缺陷，并引入激光辅助退火来选择性地“治愈”表面缺陷。利用这些技术，我们实现了具有精细度$\mathcal{F}=450,000$的超高精细度光学腔，在$852$ nm处的吸收-散射损耗为$ 0.1 \pm 0.2$ ppm。
2021-09-04 physics.atom-ph physics.optics
Ultralow-Noise SiN Trampoline Resonators for Sensing and Optomechanics
在力感测、光学力学和量子运动实验中，通常有利的是创建具有最低可能的力噪声的轻质顺应性机械元件。在这里，我们报告晶圆级批量制造和表征的高纵横比，纳米级硅$_3$ N $_4$“蹦床”具有以上$4 \times 10^7$和振铃时间超过五分钟（1兆赫线宽）的品质因数。我们在室温下测量热限制力噪声灵敏度为16.2 $\pm$ 0.8 aN/Hz $^{1/2}$，弹性常数（$\sim$ 1 N/m）比竞争技术大2-5个数量级。我们还表征了这些器件适用于高精细度腔体读出和光学机械应用的适用性，没有发现任何证据表明在实现精细度40，000的腔体中加工氮化物的表面或体光学损耗。这些参数提供了在解析边带极限中对单光子协同性$C_0 \sim 8$的访问，其中各种出色的光力学目标变得可行。
2017-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz gas phase spectroscopy using a high finesse Fabry-Pérot cavity
可实现的仪器灵敏度是THz应用持续发展的关键参数。诸如腔增强技术和腔衰荡光谱等技术尚未在太赫兹频率下使用，这是由于难以构建高精细度法布里-珀罗腔。在这里，我们描述了这样的太赫兹谐振器的基础上，低损耗的超大型波纹波导与高反射光子镜获得的精细度超过3000约620 GHz。这些组件使法布里-珀罗太赫兹吸收光谱仪具有一公里的等效相互作用长度，可以获得低至10- 27 cm- 1/（molecule/cm 2）的线强度，S/N比为3。此外，腔内光功率允许使用低功率发射器研究Lamb-Dip效应，可以容易地获得优于5 kHz的绝对频率精度，为旋转光谱提供额外的解决方案。
2019-10-22 physics.ins-det physics.optics
High Finesse Fiber Fabry-Perot Cavities: Stabilization and Mode Matching Analysis
由光纤端面上的微加工反射镜形成的光纤法布里-珀罗腔用于越来越多的技术和科学应用中，其中它们通常需要精确稳定其光学谐振。在这里，我们研究了两种不同的方法来构建光纤法布里-珀罗谐振腔和稳定的长度在腔量子电动力学实验与中性原子。一个压电机械致动腔与反馈的Pound-Drever-Hall锁定技术的基础上相比，一种新的刚性腔的设计，利用高的被动稳定性的单片腔间隔，并采用热自锁和外部温度调谐。此外，我们提出了一个一般的分析模式匹配问题的光纤法布里-珀罗腔，这解释了它们的反射线形状的不对称性，并具有重要的意义，光纤谐振器的最佳对准。最后，我们讨论了光纤产生的背景光子的问题。我们希望我们的研究结果有助于在未来将高精细光纤法布里-珀罗腔集成到紧凑和强大的量子器件中。
2016-03-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Finesse and four-wave mixing in microresonators
我们详细阐述了一个全面的理论的四波混频（FWM）阈值的急剧变化发生的泵浦频率沿色散尾巴的非线性谐振驱动克尔微谐振器具有高精细度和高精细度色散。我们的理论导致明确的估计所需的泵浦功率的差异与动量$\pmμ$的一个边带对的激发，并与动量$\pmμ$，$\pm(μ+1)$的两个相邻的对的同时激发。该功率差还测量与上述功率变化相关联的泵浦频率和泵浦功率参数空间中的阿诺德舌状物的深度。一组选定的泵浦频率和功率，其中两个边带对的不稳定性首先出现，形成复杂性的阈值，随后是一系列条件，指定三个，四个等对的同时不稳定性的临界功率。我们正式链接的精细色散和密度的状态概念借用凝聚态的背景下，并报告的精细色散和临界模式数的值信号从低到高对比度的舌头结构的过渡。我们还证明了大的精细色散使得多模谐振腔在没有四波混频的情况下具有令人惊讶的双稳性成为可能。
2021-01-11 nlin.PS physics.optics
Bragg-induced orbital angular-momentum mixing in paraxial high-finesse cavities
对平凹微腔矢量电磁模的数值计算表明，平面布拉格反射镜的偏振相关反射率会导致名义傍轴模产生意想不到的腔场分布。即使在旋转对称共振器中，某些轨道角动量对也必然以与激发无关的方式混合以形成双重态。一个特征的混合角被确定，即使在近轴的限制，可以被设计为具有大的值。这种对高斯理论的修正在偏离傍轴性方面是零阶的。我们讨论了由此产生的非均匀偏振场。观测将需要具有足够高Q值的小腔。提出了可能的应用。
2004-12-04 physics.class-ph physics.optics
Chasing the thermodynamical noise limit in whispering-gallery-mode resonators for ultrastable laser frequency stabilization
超稳定高光谱纯度激光器已成为光学原子钟、量子测量、精密光学微波产生、高分辨率光谱学和传感技术的基石。稳定在高精细度法布里-珀罗镜腔的赫兹级激光器通常用于这些研究，但它们又大又脆弱，因此仍然是实验室仪器。存在对可能以与那些体激光器相当的稳定性操作的坚固的小型化激光器的明确需求。在过去的十年中，超高Q光学回音壁模式（WGM）谐振器已成为低噪声微激光器的平台，但尚未达到由其基本噪声定义的最终稳定性。在这里，我们展示了WGM谐振器的噪声特性，并通过补偿WGM谐振器的固有热膨胀，在100 ms的集成中允许在191 THz载波上的子25 Hz线宽和32 Hz Allan偏差，在基本极限处展示了谐振器稳定的激光器。我们还揭示了谐振器的环境灵敏度在随机噪声限制和长期的频率漂移随机游走噪声统计。
2017-01-19 physics.optics
Degenerate Perturbation Theory Describing the Mixing of Orbital Angular Momentum Modes in Fabry-Pérot Cavity Resonators
我们提出了一个解析微扰理论，扩展了一个共同的圆柱对称稳定的光学谐振腔的傍轴近似，并纳入了差分，偏振相关的布拉格反射镜的反射率。具有不同的轨道角动量（OAM）和偏振，但相同的横向阶数N的拉盖尔-高斯模式的简并性将在足够小的尺寸和高精细度下变得显著提升。由此产生的傍轴本征模具有两个不同的OAM组件，分数组成微妙地取决于镜结构。
2009-01-02 physics.class-ph physics.optics
Coating-free monolithic fused silica resonator via total internal reflection for precision laser stabilization
LIGO Laboratory, Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系LIGO实验室）；Montclair State University（蒙克莱尔州立大学）
针对光学参考腔薄膜涂层布朗噪声限制精密计量的问题，研究人员研发出基于全内反射的无涂层单片熔融石英谐振器，模式体积达现有同类最大，可用于激光稳频及精密计量，为突破频率稳定极限提供新路径。
2026-08-03 physics.optics
High Finesse Buckled Microcavities
本文提出利用屈曲介质薄膜反射镜制备近红外微腔的新方法，在780 nm实现90万精细度，并展示灵活几何结构、高良率及小型易组装封装。
2025-09-28 physics.optics
High-Q Whispering-Gallery-Modes Microresonators in the Near-Ultraviolet Spectral Range
高$Q$回音壁模式微谐振器是开发紧凑型相干源（如单频激光器或频率梳）的基石。本文报道了近紫外区回音壁微球的详细特性。谐振器中的光耦合是由于一个强大的角度抛光光纤允许调查不同的耦合制度。在420 nm波长下报告了$2.2 \times 10^8$的固有$Q_0$因子和$7.3 \times 10^4$的精细度。物理机制有助于$Q_0$ -因素进行了讨论，并绘制路线，以提高性能。这种高$Q$因子和高精细度是简化基于WGM微谐振器的光子器件研究的关键因素。
2022-11-07 physics.optics
Super-Resonant Intracavity Coherent Absorption
光学谐振腔扩展有效辐射-物质相互作用长度的能力源于多通效应，因此本质上受到谐振腔品质因数的限制。在这里，我们表明，这种约束可以克服共振相互作用和相干完美吸收的概念相结合。我们演示和研究了耦合法布里-珀罗环形腔结构中的超共振相干吸收。在FP谐振波长处，所描述的现象产生具有几乎透明的峰和透射率对腔内损耗异常敏感的峰的分裂模式。对于小损耗，这些模式的有效相互作用路径长度分别与两个谐振器的个别精细系数的比率和乘积成比例。提出的结果扩展了共振吸收的传统定义，并指出了一种规避光谱学和光学传感方案中超高质量谐振器的技术限制的方法
2016-06-14 physics.optics
Terahertz whispering gallery mode bubble resonator
回音壁模式（WGM）谐振器是一种引人注目的光学器件，但在太赫兹（THz）领域几乎未被开发。在这封信中，我们报告的太赫兹WGM在石英玻璃泡谐振器与亚波长壁厚。提出了一种前所未有的研究太赫兹WGM的振幅和相位。相干太赫兹频域测量与一个简单的分析模型和数值模拟的结果非常一致。在0.47 THz处观察到9的高精细度和超过440的品质（Q）因子。由于大的倏逝场，高Q因子的太赫兹WGM气泡谐振器可以被用作一个紧凑的，在有趣的太赫兹频率范围内的高灵敏度传感器。
2018-02-27 physics.app-ph physics.optics
Scanning micro-resonator direct-comb absolute spectroscopy
直接光学频率梳光谱学（DCS）由于其在超宽带、高速检测和频率精度方面的独特性能而被证明是许多科学和技术领域的基本工具，从而允许对原子和分子能量结构进行高保真映射。本文提出了一种基于扫描法布里-珀罗微腔谐振器（SMART）的DCS方法，为求解光学频率梳的模式结构提供了一种简单、紧凑和精确的方法。SMART方法在大大降低系统复杂性的同时，允许对光频轴进行直接的绝对校准，其最终分辨率受微谐振器谐振线宽的限制，并且可以用于从XUV到THz的任何光谱区域。介绍了一个应用于乙炔在1.54 μ m的高精度光谱，演示了低至20 MHz的频率分辨率与单扫描光学带宽高达1太赫兹，在20毫秒的测量时间和噪声等效吸收水平每梳模式为2.7 × 10^-9 cm^-1 Hz^（-1/2）。使用更高的精细度的微谐振器以及增强腔，这种技术有可能提高一个以上的数量级的噪声等效吸收在一个多太赫兹的光谱间隔不变的频率分辨率。
2016-04-27 physics.optics
Optical characterization of ultra-high diffraction efficiency gratings
报道了一种超高衍射效率的一阶Littrow光栅的光学特性。所用的装置是一个光学谐振腔，由所研究的光栅和一个附加的高反射镜组成。腔精细度的测量提供了关于光栅的衍射效率及其光学损耗的精确信息。我们测量了1580的精细度，由此我们推导出衍射效率为（99.635 $\pm$ 0.016）%，并且由于散射和吸收的总光学损耗仅为0.185%。这种高质量的光栅，包括用于表征它们的工具，可能适用于未来的引力波探测器。例如，所展示的腔本身呈现出全反射、低损耗法布里-珀罗谐振器，其可以替代先进的高功率迈克耳孙干涉仪中的常规臂腔。
2007-07-05 physics.optics
Generation of Kerr combs centered at 4.5μm in crystalline microresonators pumped by quantum cascade lasers
本文报道了利用室温量子级联激光器泵浦CaF2和MgF2回音壁模式微谐振器，首次在4.5μm中红外波段产生克尔光频梳，并在约20mW泵浦功率下实现超过半个倍频程的频谱宽度。
2015-05-31 physics.optics
Michelson interferometer with diffractively-coupled arm resonators in second-order Littrow configuration
迈克尔逊型激光干涉引力波（GW）天文台采用非常高的光功率以及透射耦合的法布里-珀罗臂谐振器以实现高测量灵敏度。由于透射光学器件中的吸收，高功率导致热透镜效应，从而导致激光束轮廓的热畸变，这对GW观测站中可采用的最大光功率设置了限制。在这里，我们提出并实现了一个迈克尔逊型激光干涉仪与臂谐振器，其耦合组件是全反射二阶利特罗光栅。原则上，这种光栅允许谐振器的高精细度值，但避免激光的体传输，从而避免相应的热光束失真。所使用的光栅具有三个衍射级，这导致产生第二信号端口。我们从理论上分析了所提出的拓扑结构的信号响应，并表明它是等效于传统的迈克尔逊型干涉仪。在我们的原理验证实验中，我们在臂谐振器内生成相位调制信号，并在两个信号端口同时检测它们。考虑到光损耗，和信号被证明是等效于具有透射耦合臂腔的单输出端口迈克耳孙干涉仪。建议和演示的拓扑结构是未来全反射GW天文台设计的一种可能的方法。
2012-09-10 physics.optics
Quantum dynamics of a high-finesse optical cavity coupled with a thin semi-transparent membrane
本文研究了由中心带有振动薄膜的法布里-珀罗腔构成的腔光机系统的量子动力学。我们首先推导出描述腔模与薄膜振动模之间辐射压相互作用的一般多模哈密顿量。然后，我们限制分析的标准情况下，一个单一的腔模式与一个单一的机械谐振器相互作用，我们确定在何种程度上光吸收膜阻碍达到量子制度的腔膜系统。我们表明，膜吸收并不构成严重的限制，可以同时实现基态冷却的振动模式的膜和静态的光机纠缠与国家的最先进的设备。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Fiber ring resonator with nanofiber section for chiral cavity quantum electrodynamics and multimode strong coupling
我们实验上实现了一个光纤环形腔，包括一个锥形部分与亚波长直径腰部。在该部分中，被引导的光表现出显著的渐逝场，其允许与光学发射器的有效接口。一个商业可调谐光纤分束器提供了简单和强大的耦合到谐振器。谐振腔的关键参数，如其输出耦合率，自由光谱范围和双折射率可以调整。由于低锥度和耦合损耗，谐振器表现出F=75+/-1的无载精细度，足以达到用于放置在倏逝场中的发射器的强耦合的状态。该系统非常适合于沿超导截面捕获激光冷却的原子系综。基于测量的参数，我们估计该系统可以作为一个平台，光学多模强耦合实验。最后，我们讨论了基于手征量子光学应用的谐振腔的可能性。
2016-11-04 physics.optics quant-ph
Nested Trampoline Resonators for Optomechanics
光学机械设备开发中的两个主要挑战是实现低机械和光学损耗率以及与环境的振动隔离。我们解决了这两个问题，制造蹦床谐振器由低压化学气相沉积（LPCVD）硅$_3$ N $_4$与分布式布拉格反射镜（DBR）的镜子。我们设计了一个嵌套的双谐振器结构，在内部谐振器频率与安装表面的机械隔离为80 dB，我们证明了高达45 dB的隔离在较低的频率与设计一致。我们可靠地制造出室温下机械品质因数约为400，000的器件。此外，这些器件还用于形成精细度高达181，000 $\pm$ 1，000的光学腔。这些有前途的参数将使实验在量子制度与宏观机械谐振器。
2016-01-06 physics.optics quant-ph
ICP polishing of silicon for high quality optical resonators on a chip
利用圆形掩模对硅进行湿法腐蚀，得到微凹腔，可用作在芯片上构建光学微腔的反射镜衬底。在本文中，我们研究如何ICP抛光改善镜面基板的形状和粗糙度。我们使用白光光学轮廓术和原子力显微镜观察ICP抛光过程中表面的演变。达到1 nm的表面粗糙度，在涂覆高反射率电介质后，其降低到0.5 nm。有了这种光滑的反射镜，光学腔的精细度现在受到底层反射镜形状的限制。
2012-08-28 physics.atom-ph 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
Femtogram Doubly Clamped Nanomechanical Resonators Embedded in a High-Q Two-Dimensional Photonic Crystal Nanocavity
我们展示了一种新的光学机械设备系统，它允许高效的转换飞秒纳米束谐振器。将质量小至25 fg的双钳位纳米机械谐振器嵌入高精细度二维光子晶体纳米腔中。在室温和环境条件下进行1 GHz左右的基本弯曲模式的光学转换，观察到的位移灵敏度为0.94 fm/Hz^（1/2）。从对称和不对称的双光束设备的测量结果的比较揭示杂交的机械模式的结构对称性被证明是获得高的机械品质因数的关键。我们的新配置开辟了一个新的类别的“NEMS在腔”设备的基础上在纳米级的光机械相互作用的方式。
2012-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Precise and extensive characterization of an optical resonator for cavity-based quantum networks
基于腔体的量子节点是分布式量子网络的一个有竞争力的平台。在这里，我们描述了一个高精细度的法布里-珀罗光学谐振腔耦合单个或几个原子量子寄存器。我们的腔由两个反射率不同的镜子组成：一个具有最小的光损耗，另一个具有高传输损耗，其中90%以上的腔内光子将被发射。使用780、782和795 nm的激光测量腔精细度、双折射效应和机械共振。为了获得腔的几何参数，我们用两个激光器同时驱动相邻的纵模或横模，并使用精密波长计（WLM）测量这些频率。该方法的一个主要创新之处在于，参数的不确定性完全由WLM的分辨率决定，消除了所有的时间环境波动。我们的方案使得有可能量化的原子-腔耦合常数高达四个有效数字，最精确和准确的估计到目前为止，这将成为基准的基于腔的量子节点的关键成分。此外，偏振光子量子比特的失真将被最小化，由于小的双折射分裂，低于4.9%的腔线宽。我们的系统应该在中间原子-腔耦合机制下运行，这将使我们能够实现各种量子网络协议。
2022-03-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Cavity-enhanced ultrafast two-dimensional spectroscopy using higher-order modes
我们描述的方法，使用频率梳和光学谐振器记录二维（2D）超快光谱信号具有高灵敏度。通过将多个频率梳耦合到一个或多个光学腔的高阶模，经由相位循环自然地生成无背景、腔增强的2D光谱信号。在腔增强超快瞬态吸收光谱（CE-TAS）中，信噪比通过与腔精细度平方成比例的因子增强，因此即使使用中等精细度的腔，也有望获得非常高的灵敏度，从而实现稀释分子束中的超快2D光谱实验。
2016-08-29 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
High gain squeezing in lossy resonators: an asymptotic field approach
本文提出一种基于渐近输入/输出场形式的方法，用于非微扰地描述集成光子器件中任意脉冲输入的非线性电磁相互作用，并以微环谐振腔中的压缩相互作用为例验证了其有效性。
2025-05-28 physics.optics quant-ph
Radiation pressure backaction on a hexagonal boron nitride nanomechanical resonator
本文首次在电信波段观测到六方氮化硼鼓面谐振器的辐射压力反作用，通过光纤法布里-珀罗微腔实现光机械耦合，分辨了光学弹簧效应和光机械阻尼，为用光调控hBN机械性能奠定基础。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Understanding and suppressing backscatter in optical resonators
已经发现光学腔广泛用于与量子发射器的接口。然而，对背反射和由此产生的损耗的担忧在很大程度上阻止了在高精细度腔中放置诸如透镜或调制器之类的光学器件。在这项工作中，我们证明了一个扭曲的光学腔中的透镜的背反射的百万倍抑制。我们实现这一点，通过定量探索后向散射法布里-珀罗谐振器，分离成三个物理部门的影响：偏振，模式包络和空间模式分布。我们描述了这些部门的影响，并演示了如何尽量减少每个内的背反射。这最终在测量的有效反射率低于十亿分之一的基本模式的水平。此外，我们表明，携带轨道角动量的光束的经验高达$10^{4}$倍的额外的抑制，仅限于其他腔模式的状态密度。将这些想法应用于激光陀螺仪可以强烈抑制锁定，从而提高低转速下的灵敏度。
2022-05-10 physics.atom-ph physics.optics
High-finesse Fabry-Perot cavities with bidimensional Si$_3$N$_4$ photonic-crystal slabs
二维光子晶体平板（PCS）的光散射会导致与Fano共振相关的显著干涉效应。这种器件为各种应用提供了分布式布拉格反射器或滤波器的有吸引力的替代方案，例如光波长和偏振滤波器、反射器、半导体激光器、光电探测器、生物传感器或非线性光学部件。悬置的PCS还在光学机械领域中找到自然的应用，其中悬置板的机械模式经由辐射压力与高精细度腔的光场相互作用。无缺陷悬浮PCS在垂直入射附近的反射率和透射率特性可用于通过将其集成在自由空间腔中来将平面外机械模式耦合到光场。在这里，我们证明了成功实现的PCS反射器上的高拉伸应力Si $_3$ N $_4$纳米膜。通过对光子晶体能带图的测量，解释了高反射率的物理过程。此外，我们引入了一个明确的理论描述的膜散射特性的存在下的光学损失。通过将PCS嵌入到高精细度腔中，我们充分表征了其光学特性。光谱、角分辨和偏振分辨的测量结果表明，薄膜的反射率具有很宽的可调谐性，从0到99.9470~ $\pm$ 0.0025%，材料吸收不是光损耗的主要来源。此外，在这项工作中证明的空腔存储时间超过了低阶机械鼓模式的机械周期。这种所谓的分辨边带条件是实现用光对机械谐振器的量子控制的先决条件。
2016-06-13 physics.optics quant-ph
Mid-Infrared ultra-high-Q resonators based on fluoride crystalline materials
几十年前，鉴于光通信的发展，研究了近红外（近IR）中的玻璃损耗。今天，中红外（中IR）的性质对于分子光谱应用是感兴趣的。特别是，基于高精细度中红外腔的高灵敏度光谱技术在医学应用中具有很高的前景。由于优异的纯度和低损耗，基于抛光的碱土金属氟化物晶体（即$\mathrm{XF_2}$族，其中X $=$ Ca、Mg、Ba、Sr.）在近红外和可见光谱范围内获得了超高质量（Q）因子共振（Q $>$ 10 $^{8}$）。在这里，我们报告的第一次超高的Q值因子中红外使用晶体微谐振器。使用未涂覆的硫族化物（ChG）锥形光纤，光从连续波量子级联激光器（QCL）有效地耦合到几个晶体微谐振器在4.4 $μ$ m波长。利用光腔衰荡技术测量了氟化物晶体在中红外波段的光学Q值。我们观察到，$\mathrm{MgF_2}$微谐振器的特点是非常接近的基本吸收极限的品质因数，所造成的晶体的多声子吸收（Q $\sim$ 10 $^{7}$），在近红外测量远离这些基本限制。由于在$\mathrm{BaF_2}$和$\mathrm{SrF_2}$中较低的多声子吸收，我们表明Q $\geqslant$ 1.4 $\times 10^{8}$的超高品质因数可以在4.4 $μ$ m处达到。这对应于$\mathcal{F}>$ 4 $\cdot$ 10 $^{4}$的光学精细度，这是迄今为止任何类型的中红外谐振器所达到的最高值…
2016-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Audio-band Coating Thermal Noise Measurement for Advanced LIGO with a Multi-mode Optical Resonator
在现代高精度光学仪器中，例如在引力波探测器或频率基准中，反射涂层中的热致波动可以是限制噪声源。这种噪声称为涂层热噪声，可以通过选择具有低机械损耗的材料来降低。为了进一步降低涂层热噪声，从而提高下一代仪器的灵敏度，有必要对新材料进行研究。提出了一种利用多个厄米-高斯模共谐振的高精细度折叠腔直接测量涂层热噪声的新方法。该方法用于探测频率范围为30-400 Hz的10^-17 m \rtHz量级的表面波动。我们应用这种技术来测量先进LIGO中使用的涂层的热噪声和损耗角。
2016-09-19 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Nanofiber Fabry-Perot microresonator for non-linear optics and cavity quantum electrodynamics
我们实验上实现了一个基于锥形光纤的近铯D2线波长的法布里-珀罗型光学微谐振器，配备了两个光纤布拉格光栅，包围一个亚波长直径腰部。由于非常低的锥形损耗，谐振器的精细度达到F = 86，而谐振透射率为T = 11%。我们的谐振腔的特性满足强耦合区的非线性光学和腔量子电动力学的要求。结合其已证明的易用性和其有利的模式几何形状，它因此打开了一个应用领域。
2012-09-04 physics.optics quant-ph
A micropillar for cavity optomechanics
提出了一种用于腔光力学的新型微机械谐振器。我们已经使用微柱几何形状来获得具有低有效质量和非常高的品质因数的高频机械共振。我们已经涂上了一个60- $μ$ m直径的低损耗介质镜的支柱上，并计划使用此反射镜作为一个高精细法布里-珀罗腔的一部分，激光冷却的谐振腔到其量子基态和量子限制光干涉监测其量子位置波动。
2011-07-19 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Can TCOs Transform Cavity-QED?
本文研究ZnO基透明导电氧化物在腔QED中的应用，发现其可大幅降低光学吸收，在1650 nm处实现22,000的腔精细度，比ITO损耗降低5000倍，有望推动腔QED系统变革。
2025-06-03 physics.optics quant-ph
Characterization of resonator using confocal laser scanning microscopy and its application in air density sensing
本文采用共聚焦激光扫描显微镜表征氮化硅跑道形波导谐振器，测得高有载Q因子，并利用气压导致的谐振波长偏移实现空气密度传感。
2024-09-07 physics.atm-clus physics.ins-det physics.optics
Degenerate optical resonator for the enhancement of large laser beams
其中大尺寸（几毫米）的光束可以共振的增强腔具有若干应用，特别是在原子物理学中。然而，在紧凑的几何形状（小于一米长）中达到大束腰通常使谐振器接近简并极限。在这里，我们实验研究了一个简并光学腔，44厘米长，由两个平面镜放置在一个透镜的焦平面，在一个制度的中间精细度（$\sim 150$）。我们研究了不同输入光束腰宽（5.6~mm）时，光束的纵向错位对光增益的影响，发现数据与基于高斯光束ABCD传输模型的预测一致。对于1.4mm的束腰，我们达到了26的光学增益，这可以对几个应用产生影响，特别是原子干涉。利用角谱方法数值研究了大束腰情况下的光学增益衰减，考虑了光学像差的影响，光学像差在这种简并腔中起着重要的作用。我们的计算定量再现实验数据，并将提供一个关键的工具，设计增强腔接近简并极限。作为一个例子，我们讨论了这种谐振腔的几何形状的应用与顶帽强度分布的激光束的增强。
2020-12-14 physics.atom-ph physics.optics
A nonreciprocal optical resonator with broken time-invariance for arbitrarily high time-bandwidth performance
在物理学和工程学中，大多数现代谐振系统的特征在于系统内外耦合的能量速率之间的严格时间反演对称性，这导致了波可以在系统中存储多长时间和系统带宽之间的权衡。任何试图减少谐振系统的损耗，并因此将（机械、声学、电子、光学、原子或任何其他性质的）波存储更多时间的尝试，也将不可避免地减少系统的带宽。直到最近，这种时间带宽限制一直被认为是基本的，由基本的傅立叶互易性引起的。最近的一个理论表明，它实际上可以通过打破共振系统中的洛伦兹互易性来克服，这重新引发了关于是否（或不是）确实如此的争论。在这里，我们报告一个腔的实验实现，通过打破时间不变性诱导非互易性，我们克服了普通谐振系统的基本时间带宽限制的30倍，与伴随的数值模拟完全一致。我们表明，虽然在实践中的实验约束限制我们的计划，时间带宽产品可以是任意大的，简单地由腔的精细度。我们的实验实现使用了一个简单的宏观，时变，光纤腔，在那里我们打破洛伦兹互易性非电磁打开腔，注入大带宽的脉冲，然后关闭腔，存储脉冲，可以在以后的时间按需释放。我们的研究结果为设计共振系统开辟了道路，共振系统在物理和工程中无处不在，可以同时是宽带的（即，超快），并拥有长的存储时间，从而释放波物理和波物质相互作用的新功能。
2020-04-10 physics.optics
Mie-scattering controlled all-dielectric resonator-antenna for bright and directional point dipole emission
本文设计了一种基于Mie散射控制的全介质谐振器天线，通过Kerker条件实现NV⁻中心的高方向性发射，获得约80%的垂直收集效率。
2023-11-10 physics.optics
Cavity Enhanced Optical Vernier Spectroscopy, Broad Band, High Resolution, High Sensitivity
飞秒频率梳提供了大量的等距离间隔的窄带激光模式，可以同时调谐和频率校准15位精度。我们的Vernier光谱仪以大规模并行方式利用所有这些模式快速记录吸收和色散光谱，其灵敏度由高精细度宽带光学谐振器提供，分辨率仅受频率梳线宽限制，同时保持所需的设置简单。
2007-06-11 physics.ins-det physics.optics
Optics of spin-noise-induced gyrotropy of asymmetric microcavity
研究了具有嵌入量子阱（QW）的高精细度半导体布拉格微腔在光子模和QW激子共振不同失谐量下的光学陀螺噪声。我们发现，在非对称法布里-珀罗谐振腔中，光子模频率高于激子共振频率时，噪声强度受到很强的抑制，这一现象是非对称法布里-珀罗谐振腔所特有的。从我们的分析如下，在一定程度的腔内损耗，非对称谐振腔的反射率消失，而极化灵敏度的回旋变化时，跨越临界点移动。模型计算结果与单量子阱微腔中自旋噪声的实验数据符合得很好，并得到了泵浦-探测实验中光致克尔旋转谱的证实。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrahigh-Q AlGaAs-on-insulator microresonators for integrated nonlinear photonics
砷化铝镓（AlGaAs）和相关的III-V族半导体具有优异的光电性能。它们还具有强的材料非线性以及高折射率。鉴于这些特性，AlGaAs是集成光子学的一个有前途的候选者，包括线性和非线性器件，无源和有源器件以及相关应用。对于集成光子学，低传播损耗是必不可少的，特别是在非线性应用中。然而，实现低损耗和高限制AlGaAs光子集成电路提出了挑战。在这里，我们展示了一个有效的减少表面粗糙度引起的散射损失完全蚀刻的高限制绝缘体上的AlGaAs波导，通过使用异质晶片键合的方法和优化的制造技术。我们展示了超高质量的AlGaAs微谐振器，实现了高达3.52E6的品质因数和高达1.4E4的精细度。我们还显示了超高效的频率梳代在这些谐振器，并实现了创纪录的低阈值功率的顺序为~20 uW和~120 uW的谐振器与1太赫兹和90 GHz的自由光谱范围，分别。我们的研究结果为AlGaAs作为一种专门用于非线性光子学的新型集成材料平台的实现铺平了道路，并为基于芯片的效率要求高的实际应用打开了新的窗口。
2020-04-30 physics.app-ph physics.optics
Integrated optomechanical arrays of two high reflectivity SiN membranes
多元腔光学力学是利用机械谐振器观察新效应的一个方向。几个令人兴奋的想法包括超辐射，增加光机械耦合，以及不同机械模式之间的量子效应等。实现这些实验到目前为止是困难的，因为由于每个元件所需的高反射率，需要元件相对于彼此的极其精确的定位。在这里，我们克服了这一挑战，并提出了在一个单一的芯片中的两个高反射机械谐振器的单片阵列的制造。我们表征的光谱和这些200 $μ$米长的法布里-珀罗干涉仪的损失，测量精细值高达220。此外，我们观察到增强的腔场和机械质心模式之间的耦合率相比，单膜的情况下。进一步增强与这些设备的耦合预测，有可能达到单光子强耦合制度，这些集成结构为未来的多模量子实验提供了一个令人兴奋的前景。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optoelectronic cooling of mechanical modes in a semiconductor nanomembrane
机械谐振腔的光腔冷却是近年来的一个研究热点。冷却已实现与金属涂层的硅微杠杆通过光热力，随后与介电物体通过辐射压力。在这里，我们报告腔冷却与晶体半导体膜通过一个新的机制，其中的冷却力产生的光生电子空穴对和机械模式之间的相互作用，通过变形势耦合。光电机制是如此有效，以至于仅用50 uW的光和由标准镜和亚波长厚度的半导体膜本身组成的精细度为10的腔就可以将模式从室温冷却到4 K。用半导体机械谐振器实现的激光冷却窄带声子池可能为光子学和自旋电子学器件开辟一条新的途径。
2010-11-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
