Polarization features of optically pumped CdS nanowire lasers
高质量的CdS纳米线悬浮在空气中的光泵浦低于和高于激光阈值。改变泵浦激光的偏振，同时以“迎面”测量几何形状监测纳米线端面的发射。当入射电场极化方向平行于纳米线轴线时，泵浦光的吸收效率最高，吸收效率最高。这种偏振依赖性，这是观察到以上的激光阈值和放大的自发发射的制度，是由平行偏振光泵浦的增强吸收。测得的斯托克斯参数的纳米线发射揭示，由于激光的偏振度迅速增加，从约15%到85%的发病。纳米线激光发射的斯托克斯参数和偏振度都与激发偏振无关。因此，横向激射模式不受泵浦束的偏振的显著影响，尽管对于平行于纳米线轴的激发偏振，具有光学增益的供应显著增强。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optically tunable photoluminescence and upconversion lasing on a chip
在硅芯片上调谐光发射波长的能力对于可扩展的光子网络、分布式光子传感器网络和下一代计算机体系结构是重要的。在这里，我们展示了光发射的芯片级光机设备，与辐射压力和光热效应的组合提供了广泛的tunablity。为了实现这一点，我们开发了一个光学活性的双盘光机系统，通过注入铒离子。我们观察到频率调谐的光致发光在电信波段的波长范围为520 pm，绿色上转换激光与阈值的$340\pm 70 \; μ$ W，和光机械自脉冲的辐射压力和热效应的相互作用所造成的。这些结果提供了一条通往可广泛调谐的光子网络的微米级激光器的道路。
2021-04-07 physics.optics
Reduction of the lasing threshold in optically pumped AlGaN/GaN lasers with two-step etched facets
我们报道了一个两步工艺，以获得光滑和垂直的{10-10} m面的AlGaN/GAN分别限制异质结设计用于制造紫外激光器发射在355 nm。该工艺包括通过RIE-ICP的干法蚀刻与使用KOH基溶液的晶体学选择性湿法蚀刻工艺相结合。AlGaN结构的不同晶面之间的湿法蚀刻速率的各向异性允许制造平坦且平行的刻面，而不会使多层系综退化。的激光器的光学性能显示一个重大的改善时，使用两个步骤的过程中的定义的腔，在通过机械劈裂制造的腔相比，在光泵浦下的激射阈值被降低到几乎一半。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Low-threshold lasing of optically pumped micropillar lasers with Al$_{0.2}$Ga$_{0.8}$As/Al$_{0.9}$Ga$_{0.1}$As distributed Bragg reflectors
本文设计并制备含20% Al的低吸收DBRs光泵浦量子点微柱激光器，利用700–820 nm透明泵浦窗口将阈值从363.5 μW降至12.8 μW。
2023-03-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Temperature performance analysis of terahertz quantum cascade lasers: Vertical versus diagonal designs
采用系综蒙特卡罗方法，系统地比较了基于垂直和对角激光跃迁的共振声子减少太赫兹量子级联激光器。分析表明，对于低于200 K的工作温度，对角设计可以在约3.5 THz及以上的激光频率下提供优异的温度性能;然而，垂直结构在较低频率下更有利于良好的温度性能。
2011-06-16 cond-mat.mes-hall 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
Towards loss compensated and lasing terahertz metamaterials based on optically pumped graphene
数值计算表明，光泵石墨烯适合于补偿太赫兹（THz）超材料的固有损耗。第一步，计算了光泵浦下石墨烯的复电导率，确定了单层石墨烯中太赫兹放大的合适条件。它示出，在石墨烯中发生放大的温度高达室温和中等泵浦强度时，在电信波长$λ=1.5~\mathrm{μm}$泵浦。此外，石墨烯的放大性能进行了评估和讨论，在温度低至$T=77~\mathrm{K}$和泵浦强度$I=300~\mathrm{mW/mm^2}$调查石墨烯和等离子体裂环谐振器（SRR）超材料之间的耦合。欧姆和介质损耗机制的贡献进行了研究，通过全波模拟。结果发现，开口环谐振器超材料的损耗可以通过石墨烯中的光受激放大来补偿。此外，它表明，由非对称开口环谐振器和光泵石墨烯组成的混合材料可以超过激光阈值条件，并可以发出相干太赫兹辐射在最小输出功率水平的$6 0~\mathrm{nW/mm^2}$。光泵石墨烯的使用非常适合于太赫兹超材料的损耗补偿，并为新型相干太赫兹源铺平了道路。
2013-12-10 physics.optics
A photonic crystal nanocavity laser in an optically very thick slab
在光学上非常厚的平板中形成的光子晶体（PhC）纳米腔可以支持用于激射的合理的高Q模式。在实验上，我们展示了室温脉冲激光操作从PhC偶极子模式发射在1324 nm，这是在InGaAsP板的厚度（T）为606 nm。数值模拟结果表明，当T > 800 nm时，90%以上的激光输出功率耦合到PhC板条模，为光子集成电路的面内高效激光器提供了一条新的途径。
2011-11-18 physics.optics
Reduced lasing thresholds in GeSn microdisk cavities with defect management of the optically active region
GeSn合金被认为是最有前途的材料，以建立在硅（Si）上的IV族激光源，在一个完全互补的金属氧化物半导体兼容的方法。最近的GeSn激光器发展依赖于通过增加在Si上的锗（Ge）虚拟衬底（VS）上生长的厚GeSn层中的Sn含量来增加能带结构直接性。然而，这些激光器缺乏缺陷管理并且具有高阈值密度。本文研究了锡含量为7%~ 10.5%的GeSn合金的激光特性。GeSn层被图案化成具有4- \SI{8 }{\micro\meter}范围内的不同直径的悬浮微盘腔。我们证明了直接带隙的GeSn与7 \%的Sn和激光在2- \SI{2.3 }{\micro\meter}波长下的光注入与可重复的激光阈值约\SI{10 }{\kilo\watt\per\square\centi\meter}，降低了一个数量级的文献相比。这些结果是在去除GeSn微盘腔的有源区中的失配位错的密集阵列之后获得的。研究结果为今后的GeSn基激光光源设计提供了新的思路。
2020-12-21 physics.app-ph physics.optics
Lasing with Topological Weyl Semimetal
从克尔旋转和法拉第旋转的角度研究了旋光平面拓扑外尔半金属（TWS）的激光行为。Weyl节点和相关的表面电导率的存在下，TWS的强大的拓扑特征。我们把注意力集中在没有费米弧形成的表面上，因此麦克斯韦方程组包含拓扑项。我们明确地表明，两个不同的激光模式出现，因为有效折射率的存在，导致双折射现象。传输矩阵是以这样一种方式，反射和透射振幅涉及$2\times2$矩阵值组件描述的TWS激光器的双峰字符。我们提供了拓扑激光系统产生最佳效果的相关参数。我们发现，对应于激光阈值的增益值显示量子化的行为，这是由于系统的拓扑特性。我们的建议是支持相应的图形演示。我们的观测和预测提出了形成TWS激光器和相干理想吸收体的具体方法，并有待于通过基于我们计算的实验实现来证实。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Stability of Optically Injected Two-State Quantum-Dot Lasers
本文研究外部光注入下双态量子点激光器的动态稳定性，发现其能强烈抑制动态不稳定性，并利用频率间双稳区域实现快速光开关，表明其适用于高稳定性集成光电系统。
2024-02-21 physics.optics
Optically Excited Two-Band Amplified Spontaneous Emission from a High-Current-Density Quantum-Dot LED
基于溶液可加工材料的激光二极管可使包括集成电子和光子学、电信和医疗诊断在内的多种技术受益。用于实现这些器件的有吸引力的系统是胶体半导体量子点（QD）。阻碍量子点激光二极管（QLD）进展的主要挑战是光增益活性多载流子态的快速非辐射俄歇衰减。最近，这个问题已经通过采用连续分级的QD（cg-QD）得到解决，其中俄歇复合被强烈抑制。这些结构的使用允许在多层LED类器件中演示具有电泵浦和光激发激光的光学增益。在这里，我们报告实现下一个关键的里程碑QLD，这是从一个功能齐全的高电流密度电致发光器件的光激发放大自发发射的演示。这种进步已经成为可能，由于优良的光学增益特性的新型“紧凑型”CG-QD和一种新的LED架构，这使得其光学和电学性能的协调优化。这项工作的结果强烈建议的可行性的最后一步的功能QLD，这是演示激光与电泵浦。
2022-04-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Electrically reconfigurable extended lasing state in an organic liquid-crystal microcavity
University of Southampton（南安普顿大学）；University of Iceland（冰岛大学）；Institute of Experimental Physics, Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院实验物理研究所）；Durham University（杜伦大学）；Institut Pascal, Université Clermont Auvergne, CNRS, ClermontINP（帕斯卡尔研究所，克莱蒙奥弗涅大学，法国国家科学研究中心，克莱蒙理工学院）；Institute of Applied Physics, Military University of Technology（军事科技大学应用物理研究所）；Institute of Optoelectronics, Military University of Technology（军事科技大学光电子研究所）；Institute of Chemistry, Military University of Technology（军事科技大学化学研究所）
研究提出在有机液晶微腔中实现电控的扩展激光态，通过电调制实现近场和远场调控，突破传统低温限制，在室温下实现强光-物质耦合控制。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Lasing from a Quantum-Dot-Like Buried Heterostructure in an InP Nanobeam Cavity
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；NanoPhoton - Center for Nanophotonics, Technical University of Denmark（纳米光子学中心）
研究报道了在InP纳米光子晶体波导中，尺寸为(107nm)^2的埋藏异质结实现激光，探讨了异质结尺寸对激光阈值的影响，展示了量子点尺度埋藏异质结作为纳米光子激光确定性可扩展增益介质的潜力。
2026-07-15 physics.optics
Lasing Threshold Condition for Oblique TE and TM Modes, Spectral Singularities, and Coherent Perfect Absorption
我们研究了光谱奇异性及其在确定均匀光学有源材料的无限平板的斜横电磁（TE/TM）模式的阈值增益系数$g^{(E/M)}$中的应用。我们表明，$g^{(E)}$是一个单调递减的函数的入射角$θ$（测量相对于正常方向的板坯），而$g^{(M)}$有一个单一的最大值，$θ_c$，它需要一个非常大的值。我们确定$θ_c$与布鲁斯特角，并表明，$g^{(E)}$和$g^{(M)}$符合$θ=0$（正常入射），趋于零的$θ\to 90^\circ$，并满足$g^{(E)}<g^{(M)}$为$0<θ<90^\circ$。因此，我们的结论是，激光和相干完全吸收总是更难以实现的倾斜TM波，他们几乎是不可能的TM波与$θ\approxθ_c$。我们还详细描述了谱奇异斜TE波和TM波的能量密度和坡印亭矢量的行为。这提供了这些波的宇称不变性的一个明确的演示，并表明，一个频谱奇异TM波与$θ>θ_c$的能量密度是较小的增益区域内比它以外。反之亦然，TM波与$θ<θ_c$和所有TE波。
2015-01-27 physics.optics quant-ph
Electro-optically tunable low phase-noise microwave synthesizer in an active lithium niobate microdisk
具有实时频率调谐的基于光子的低相位噪声微波产生对于包括下一代无线通信、雷达、计量和现代仪器在内的广泛学科至关重要。在这里，第一次尽我们所知，窄带宽的双波长微激光器产生的近简并的多边形模式在高Q值的活性锂微晶片。利用锥形光纤对回音壁微盘谐振器进行弱微扰，实现了具有独立可控谐振波长和自由光谱范围的高Q多边形模的形成。稳定的拍频信号证实了在可调谐激光器中实现的低相位噪声。由于两个近简并的激光模之间以及两个激光模与泵浦模之间的高空间重叠因子，抑制了两个模式之间的增益竞争，从而导致稳定的双波长激光产生，进而导致低噪声微波源。测得的微波信号的线宽为~6.87 kHz，相位噪声为~-123 dBc/Hz，电光调谐效率为-1.66 MHz/V。
2022-09-22 physics.app-ph physics.optics
Optically pumped nanolaser based on two magnetic plasmon resonance modes
提出并理论分析了一种以镱铒共掺材料为增益介质的双磁等离子体共振纳米激光器。通过双磁共振模式的设计，可以共振吸收泵浦光（980nm），同时共振产生激光（1550nm）。我们引入了一组速率方程来描述激光器的运行和预测激光条件。根据我们的计算，可以克服抽运光难以被增益材料薄板吸收的缺点。
2009-03-31 physics.class-ph physics.optics
Surface-Plasmon-Polariton Laser based on an Open-Cavity Fabry-Perot Resonator
近年来，人们对小尺寸激光器的开发越来越感兴趣，这些激光器在小体积传感和片上光通信中具有潜在的应用。表面等离子体激元是一种被限制在金属-电介质界面上的电磁模式，它提供了一种有效的途径，当与增益介质接触时被共振放大时，可以实现纳米尺度的激光发射。在这里，我们实现了可见光频率超窄线宽激光在室温下利用表面等离子体在一个开放的法布里-珀罗腔中传播形成的平坦的金属表面涂有亚波长厚层的光泵浦增益介质和正交约束的一对平坦的金属侧壁。低微扰传输配置采样的激光等离子体激元模式是通过一个渐逝耦合凹进的纳米缝，开辟了道路，高品质因数的折射率与开放腔相互作用的分析物的传感。
2016-10-12 physics.optics
Low threshold, room-temperature microdisk lasers in the blue spectral range
微腔谐振器内的InGaN基有源层提供了在蓝色光谱范围内的低阈值激光器的潜力。在这里，我们展示了光泵，室温下激光在高品质因数GAN微盘腔含有InGaN量子点（QD）的阈值低至0.28 mJ/cm 2。这项工作，第一次演示的激光作用，从GAN微盘腔与量子点在有源层，提供了一个关键的一步，实现低阈值的量子点和光学腔之间的有效耦合的光子器件的氮化物。
2012-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Effect of local pumping on random laser modes
本文发展了一种基于传输矩阵的数值方法，计算一维随机系统的准模和激光模。根据相对大小的本地化长度与系统的大小，有两个制度中的准模是不同的空间分布和频率分布。在均匀增益的存在下，激光模式有一对一的对应准模式在这两个制度。局部激发可以由于局部放大而增强增益区域内的模式的权重，特别是在弱散射系统中。
2007-01-17 physics.optics
Efficient Lasing in MoS$_2$/WSe$_2$-Based Metasurfaces Enabled by Quasi-Dark Magnetic Dipole Resonance
Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；National Hellenic Research Foundation（希腊国家研究基金会）
本文提出将强共振光学超表面与 MoS$_2$/WSe$_2$ 异质双层结合，利用准束缚态中的垂直磁偶极共振实现约 $6~\mathrm{kW/cm^2}$ 的超低激射阈值，并引入时域耦合模式理论为高性能超薄发光表面的设计与研究提供高效准确方法。
2025-10-13 physics.optics
High symmetry versus optical isotropy of a negative index metamaterial
光学各向同性超材料是实现亚波长成像系统所必需的材料。乍一看，人们会认为它们的设计应该基于表现出立方对称性的晶胞，立方对称性是最高的晶体对称性。预期这是一个充分条件，因为通常假设光不能解析MM的空间细节，但经历有效介质的性质，然后是光学各向同性的。在这项工作中，我们挑战这个假设，通过分析分解立方体在骨架（SCIC）负折射率MM的色散关系的等距面。我们表明，这个MM基本上是光学各向同性的，但不是在光谱域中，它表现出负折射。这方面的贡献的主要目标是介绍一种工具，允许探测的MM对光学各向同性。
2010-01-31 physics.optics
Optically Pumped AlGaN Double Heterostructure Deep-UV Laser by Molecular Beam Homoepitaxy: Mirror Imperfections and Cavity Loss
我们展示了第一个光泵浦的子300 nm紫外激光结构生长的等离子体辅助分子束外延单晶体氮化铝。用AlN/AlGaN异质结制备的边发射激光器结构具有多模发射，峰值增益在~284 nm。考虑到电注入连续波深紫外AlGaN激光二极管的目标，以及实现足够光学增益的固有材料挑战，激光二极管的光学腔损耗应最小化。我们推导出一个表达式来量化的影响，包括倾斜和表面粗糙度的法布里-珀罗腔的光学镜损耗的反射镜的缺陷。结果表明，光学缺陷损耗是端面粗糙度均方根值和端面倾斜角的超线性函数，并且与主激射模式的波长平方成反比。这突出了器件工艺优化的重要性，因为法布里-珀罗腔耦合到较低的波长。
2021-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The influence of gain compression factor on dynamical properties of single level InAs/GaAs quantum dot lasers
本文通过建立InAs/GaAs量子点激光器的单能级速率方程模型，用四阶龙格-库塔法计算了激光器的输出特性。研究了在不同增益压缩因子下，从基态（GS）激发的光子数随时间和电流的变化以及输出功率随电流的变化。然后，考察了在恒定电流和不同增益压缩下，小信号调制对基态的响应函数。最后，我们找到了一个增益压缩因子的最佳值。
2016-02-10 physics.comp-ph physics.optics
Population Metrology of a Hidden Exciton Reservoir: Quasi-Thermalization versus Localization
Terahertz Technology Innovation Research Institute, and Shanghai Key Lab of Modern Optical System, University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学太赫兹技术创新研究院和现代光学系统上海市重点实验室）；National Key Laboratory of Terahertz Perception and Communication (TPCL)（太赫兹感知与通信国家重点实验室）；Laboratory of Integrated Opto-Mechanics and Electronics, University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学集成光机电实验室）；Shanghai Institute of Intelligent Science and Technology, Tongji University（同济大学上海智能科学与技术研究院）
通过k空间折叠探针校准，确定单层过渡金属二硫化物中暗激子储备库的粒子分布，获得室温下暗到亮粒子数比ND/NB=4.3，为暗储备库和相互作用驱动的二维激子相提供定量热力学基准。
2026-08-28 physics.optics
On-chip electro-optically tunable narrow linewidth Brillouin microlasers implemented in thin film lithium niobate
East China Normal University（华东师范大学）；South China University of Technology（华南理工大学）；Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanxi University（山西大学）；Shandong Normal University（山东师范大学）
本研究在薄膜锂铌酸盐在绝缘体微盘中实现了电光可调窄线宽布里渊微激光器，通过交叉极化SBS排列实现了高效光声学耦合和低阈值功率输出。
2025-11-26 physics.optics
Attosecond pulse formation in the "water window" range by optically dressed hydrogen-like plasma-based C5+ X-ray laser
本文给出了在“水窗”范围内，类氢C5+等离子体基X射线激光器通过激活介质的光调制形成阿秒脉冲的解析理论，并考虑了上激光态辐射衰变引起的粒子数反转的变化。本文导出了强激光场同时作用于具有含时粒子数反转的X射线激光放大的X射线场的解析解，并利用它找到了窄带籽晶X射线场产生阿秒脉冲的最佳条件。我们表明，脉冲的形状可以得到改善的脉冲峰值强度降低的成本（i）通过外部衰减的放大X射线场的共振谱分量或（ii）通过使用共振吸收介质（活性介质的X射线激光器后的粒子数反转的符号的变化）的脉冲形成。理论分析的结果与Maxwell-Bloch方程的数值解吻合得很好，后者考虑了激活介质的非线性和放大的自发发射。通过理论分析和数值计算，我们证明了在“水窗”范围内，在载波波长3.4 nm处产生持续时间小于200 W、峰值强度超过10^12 W/cm ^2的阿秒脉冲训练的可能性，这使得它们在生物学和医学应用中具有吸引力。
2020-10-15 physics.optics
An silicon nanocrystal laser
硅激光器是单片集成硅光子学中最具挑战性的器件。在这里，我们报告了第一个成功的全硅激光器在室温下基于硅纳米晶体（Si NC）具有高的光学增益。活性Si NC层由氢倍半硅氧烷（HSQ）制成，该氢倍半硅氧烷（HSQ）已经经历相分离退火，然后进行高压氢钝化。利用纳米压印技术在有源层上制作了二阶布拉格光栅作为分布反馈（DFB）激光腔。利用飞秒激光脉冲对该器件进行光泵浦。激光作用的标准，即，明显实现了阈值效应、偏振依赖性和受激发射的显著光谱窄化，标志着全硅激光器的实现。
2017-09-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
The spin-flip model of spin-polarized vertical-cavity surface-emitting lasers: asymptotic analysis, numerics, and experiments
考虑了描述光泵自旋极化垂直腔面发射激光器的自旋翻转模型。研究了椭圆极化场模型的稳态解。渐近分析的存在性和稳定性的稳态解的开发，特别是在存在的泵偏振椭圆。膨胀是相对于小参数表示的椭圆率和总泵浦功率和激光阈值之间的差异。分析结果，然后证实数值，它是获得一般的稳态解之一是稳定的，而另一个是不。理论结果与实验结果定性一致。
2016-01-05 physics.optics
Switching off microcavity polariton condensate near the exceptional point
增益和损耗调制在自然界中普遍存在。当本征向量和本征值合并时会出现一个例外点，这在物理系统中可以通过设计增益和损耗系数来实现，从而导致各种各样的反直觉现象。在这项工作中，我们证明了在双势阱中的激子极化激元凝聚体中存在一个例外点。值得注意的是，在例外点附近，位于一个势阱中的极化激元凝聚物可以通过在另一个势阱中的附加光激发而被关闭，该附加光激发具有非常低（远低于阈值）的激光功率，这令人惊讶地引起系统中的附加损耗。增加附加激光器的功率导致增益再次在两个势阱中占主导地位的情况，使得极化激元在两个势阱中以几乎相同的密度重新凝聚。我们的结果提供了一个简单的方法来光学操纵双势阱结构中的极化激元激光过程。将这种构型推广到复杂势阱晶格中，为探索非平衡多体系统中的高阶例外点和非厄米拓扑光子学提供了令人兴奋的前景。
2021-01-23 physics.optics
