Direct observation of higher-order whispering-gallery modes in VCSELs at room temperature by embedding a defect-free surface micro-structure
我们提出并证明了一种直接的方法来观察高阶回音壁模式在垂直腔面发射激光器（VCSEL）在室温下。而不是引入任何缺陷模式，我们表明，抑制低阶腔模式可以通过破坏垂直反射器的表面微结构来实现。通过收集近场辐射图，在实验中观察到了由本征氧化层横向限制的高达23个方位阶的回音壁模。在实验和数值模拟中，通过谱图识别了各种垂直发射横模。
2007-11-14 physics.optics
Polarization-Multiplexed Chaotic LiDAR Based on a VCSEL with Delayed Orthogonal Feedback
Xidian University（西安电子科技大学）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）
本文提出基于VCSEL的极化多路复用混沌LiDAR系统，通过延迟正交极化反馈实现高精度测距，具备可调谐和抗干扰优势，适用于自动驾驶等应用。
2026-02-15 physics.optics
Study on differences between high contrast grating reflectors for TM and TE polarizations and their impact on VCSEL designs
该研究通过理论分析TM与TE偏振宽带HCG反射镜的参数差异及物理根源，阐明TM HCG可缩短VCSEL有效腔长的优势，为相关器件设计提供指导。
2015-05-30 physics.optics
Random number generation from a self-chaotic broad-area VCSEL
Université de Lorraine（洛林大学）；CentraleSupélec（中央理工-高等电力学院）；Chaire Photonique（光子学教席）
利用宽面积VCSEL的非线性动力学特性，无需外部扰动即可生成高熵随机数，通过NIST测试，速率达150Gb/s，系统简单紧凑且鲁棒。
2026-04-07 nlin.CD physics.optics
Impact of coherent mode coupling on noise performance in elliptical aperture VCSELs for datacom
本研究针对数据通信用椭圆孔径多模VCSEL的RIN光谱峰值问题，建立时域模式展开模型解释其相干模式耦合起源，仿真验证高比特率互连潜力，并给出低噪声器件的孔径设计指南。
2024-07-16 physics.optics
Soft-Matter-Based Topological Vertical Cavity Surface Emitting Lasers
本研究利用软物质一维光学超晶格设计并实现了一种柔性、低阈值、高斜率效率的圆偏振拓扑垂直腔面发射激光器，解决了传统半导体拓扑激光器难以用于柔性器件的问题，在经历数百次弯曲后仍保持稳健的光束偏转特性。
2024-10-16 physics.optics
Synchronization of complex spatio-temporal dynamics with lasers
Université de Lorraine, CentraleSupélec（洛林大学、中央苏佩莱克）；Chaire Photonique（光子学教席）
本文利用广域垂直腔面发射激光的复杂动态，展示了实验室尺度上弱耦合振荡器的同步现象，并为基于混沌同步的多用户物理层安全通信提供了新方向。
2026-03-02 physics.optics
Modeling an Electrically Driven Graphene-Nanoribbon Laser for Optical Interconnects
石墨烯具有两个非常重要的光学性质，即电子布居数反转和宽带光学增益。因此，石墨烯有潜力用于激光器和放大器。本文提出了一个量子主模型，并对电泵浦单AGNR垂直腔面发射激光器（VCSEL）的特性进行了分析，研究了在实际实验参数下的激射行为和激光特性。输出功率和激光线宽的半经典近似。激光阈值功率比目前半导体微激光器可实现的低几个数量级。我们的研究结果表明，单AGNR VCSEL可以作为一种具有超低激光阈值的纳米激光器。这种基于GNR的VCSEL的实现对于光学互连系统特别有前途，因为VCSEL通过定制GNR在宽波长光谱范围内发射低光功率和单纵模。
2013-02-20 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Extreme events in a broad-area semiconductor laser with coherent injection
时空极端事件是一种有趣的现象，无论是从基本的角度来看，作为动力系统复杂性的表现，还是它们在不同研究领域的可能应用。在这里，我们提出了一些最近的结果，在空间扩展的半导体激光器系统（宽面积VCSEL）与相干注入的极端事件。我们研究的时空强度峰值发生在垂直于光传播方向的字段的横向（x，y）部分的统计，并确定在参数空间中的极端事件更可能发生的区域。寻找这些现象的前兆，我们集中精力，一方面，在时空动力学的领域阶段，特别是在极端事件附近的光学涡旋的存在。另一方面，我们专注于激光增益动力学和系统的相空间轨迹接近极端事件的发生。这两种互补的方法都是成功的，并使我们能够揭示一些潜在的预测策略。
2021-10-19 physics.optics
Regularization of Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers emission by periodic non-Hermitian potentials
我们提出了一种新的物理机制的基础上，周期性的非厄米势有效地控制复杂的空间动力学的宽区域激光器，特别是在垂直腔面发射激光器（VCSEL），实现稳定的最大亮度的发射。径向相移的周期性折射率和增益-损耗调制积累了整个有源层产生的光，并将其集中在结构轴周围，以发射窄而明亮的光束。这种效应是由于横向模式之间的非对称向内径向耦合，对于特定的折射率和增益损耗调制的相位差。光被限制在具有大强度的中心光束中，从而打开了设计紧凑、明亮和高效的大面积光源的路径。我们进行了全面的分析，以探索最大的中心强度增强和浓度制度。研究表明，最佳方案是那些保持单向向内耦合，但不满足完美的局部PT对称性。
2019-02-13 physics.optics
Broadband mode conversion via gradient index metamaterials
提出了一种基于梯度折射率超材料的宽带波导模式转换器设计。数值模拟表明，在宽频带内，零阶横磁模或一阶横电模（TM 0/TE 1）可以转换为一阶横磁模或二阶横电模（TM 1/TE 2）。作为一个应用，通过在GIM波导中集成零折射率材料实现了非对称传输。
2015-12-08 physics.optics
Broadband transverse mode directional couplers using partial Euler bends
The University of Queensland（昆士兰大学）
本文提出基于部分欧拉弯的几何框架，设计绝缘体上硅平台上的宽带横向模式定向耦合器，实现模式复用与分束，模拟带宽达101-134纳米，实验验证了高转换效率与低串扰。
2026-09-18 physics.optics
2D optical rogue waves affected by transverse carrier diffusion in broad-area semiconductor lasers with a saturable absorber
数值研究了在横向载流子扩散作用下，腔内有可饱和吸收体的宽域半导体激光器中二维反常波的统计和动力学特性。我们发现，载流子的横向扩散改变了流氓波的统计数据，通过增强它们的形成在较小的比例的载流子寿命在有源和无源材料，而抑制它们的比例较大时。时间动力学的发射流氓波的研究和有限的非零横向载流子扩散系数给他们一个较长的持续时间。为了进一步接近现实的实验情况下，我们还研究了统计和流氓波的动力学模拟一个圆盘形的泵，它取代了通常用于宽域激光器的数值模拟的平面泵的配置文件。我们表明，有限的泵的形状减少了发射的流氓波每单位面积的载流子寿命比大的数量，并增加了较小的值的比率在低于和高于激光阈值。发射的流氓波的时间宽度也被证明是减少作为一个结果，消除无限平泵浦载波动力学的非物理效应。
2021-08-20 physics.optics
Omni-directional, broadband and polarization-insensitive thin absorber in the terahertz regime
提出了一种同时适用于横电（TE）和横磁（TM）极化的近全向太赫兹吸收体。通过金属-介质层中的磁极化激元的激发，入射光在比共振波长小约25倍的薄厚度中被完全吸收。通过简单地堆叠具有不同几何尺寸的几个这样的结构层，由于不同层中的磁极化激元的杂化，可以有效地增强这种强吸收的带宽。
2009-06-11 physics.optics
Passive Mode-Locking and Tilted Waves in Broad-Area Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers
从实验和理论上证明了电偏置$200\,μ$ m多横模垂直腔面发射激光器可以利用远距离谐振可饱和吸收镜的光反馈实现被动锁模。当一个腔体被放置在另一个腔体的傅立叶平面上时，可以实现这一点。这种非传统的光反馈导致形成两个倾斜的平面波，在外部腔中传播，具有相反的横向分量，并在每次往返时在时间上交替。这些平面波中的每一个产生由两倍的外腔往返分离的锁模脉冲的训练，而两个训练由往返时间移位。大部分的装置的横截面有助于锁模发射导致约1 W的峰值功率和10 ps的宽度的脉冲。我们讨论了如何在可饱和吸收体的横截面中的不均匀性选择发射的倾斜波，从而导致超过4 nm的可调谐发射。
2014-07-01 physics.optics
Hyperbolic Transverse Patterns in Nonlinear Optical Resonators
我们考虑一个非线性光学系统，特别是一个宽口径激光器，在谐振腔中，衍射系数沿两个横向方向的符号相反。该系统由双曲Maxwell-Bloch方程描述，其中空间耦合由DAlambert算子而不是Laplace算子提供。我们发现，该系统支持双曲横向图案居住在双曲线在远场域，并在近场域拉伸涡组成。这些结构的解析描述的规范形式分析，并进行了数值研究。
2005-01-21 physics.optics
Emergence of transverse spin in optical modes of semiconductor nanowires
光的横向自旋角动量最近受到了极大的关注，因为它为控制光-物质相互作用增加了一个新的自由度。在这项工作中，我们证明了半导体纳米线的弱导模的横向自旋角动量的产生。这些模式的倏逝场与横向性条件相结合，严格地解释了横向自旋角动量的发生。半导体纳米线中光模的自旋特性在包括手性光捕获、量子信息处理和纳米光子电路在内的一系列新的应用中具有重要的意义。
2016-02-21 physics.optics
Electrically Pumped Single Transverse-Mode Coupled Waveguide Lasers by Parity-time (PT) Symmetry
我们演示了由宇称时间（PT）对称性实现的宽区域耦合波导激光器的单横模操作。PT对称激光器工作在具有电调谐增益和损耗的耦合波导腔上。这种违反直觉的波导设计使得PT对称断裂成为可能，从而导致独特的模式选择，并最终实现单模操作。通过电调谐耦合波导腔的损耗区，理论上分析了几种不同的PT对称区，并在实验上证明了耦合波导激光器中相应的PT对称相变。
2018-05-26 physics.optics
Stabilization of class-B broad-area lasers emission by external optical injection
从理论上研究了外部光注入对B类宽区激光器时空动力学的影响。我们表明，光注入可以有效地稳定与泵浦区域的边界和与活性介质的体非线性的这种激光器的固有的横向不稳定性。光注入的稳定作用被证明是密切相关的固有的弛豫振荡行为的抑制。
2017-01-06 physics.optics
Efficient Heating of Thin Cylindrical Targets by Broad Electromagnetic Beams II
在第一部分（物理学/0405091），它表明，它是可能的，以实现有效加热的圆柱形目标的电磁束的横向尺寸是几个数量级大于那些圆柱体。第二部分推导了纵向几何结构中有效加热的详细条件，并建立了一个更广泛的参数域，在横向几何结构中提供有效加热。考虑了使用当前可用技术的一种可能的实施方式：纳米管（长度1 cm，直径15 nm）可以通过50 GW Ti：Sapphire激光器（波长800 nm）的30飞秒脉冲以16%的加热效率在横向几何形状中加热到1 keV的温度。所得到的能量密度超过100 MJ/cm 3。本文给出了高斯电磁束加热圆柱体时，圆柱体吸收能量的一维积分形式的精确公式。
2006-11-17 physics.optics physics.plasm-ph
Experimental demonstration of terahertz metamaterial absorbers with a broad and flat high absorption band
我们提出的设计，数值模拟和实验测量的太赫兹超材料吸收器具有广泛的和平坦的吸收顶部的横向电和横向磁极化在一个很宽的入射角范围内。超材料吸收体单元由两组以不同但接近的频率谐振的结构组成。整体吸收光谱是各个分量的叠加，并且在显著带宽上在顶部变得平坦。实验结果与数值模拟吻合良好。
2011-09-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Broadband silicon polarization beam splitter based on Floquet engineering
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；The University of Hong Kong（香港大学）；Tsinghua University（清华大学）
本文提出了一种基于Floquet工程的宽带硅极化光束分裂器，通过调节波导宽度实现TE和TM模式的高效分离，实现20分贝以上的极化消光比和低插入损耗。
2026-02-04 physics.app-ph physics.optics
Spontaneous phase locking in a broad-area semiconductor laser
研究宽面半导体激光器中自发产生的相位锁定横向模式多重态，发现其部分同步状态类似嵌合体态，且部分模式由非线性动力学创造。
2025-07-15 nlin.CD physics.optics
Multimode oscillation and its route to chaos in transverse-mode-coupled optomechanical resonators
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司基础研究实验室）
本文展示横模耦合光机平台，通过工程化机械模式抑制低阶内共振，实现稳定多模振荡，并观察拍频分数化及混沌，为高维非线性动力学提供可扩展平台。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
