A full vectorial model for pulse propagation in emerging waveguides with subwavelength structures part I: Kerr nonlinearity
脉冲通过具有亚波长特征、非均匀横向结构和高折射率对比度的波导的传播在存在非线性效应的情况下不能使用现有模型准确地描述。在这里，我们报告了一个广义的全矢量模型的非线性脉冲传播的发展，并表明，与标准的脉冲传播公式，z分量的导模起着关键作用，这些新的结构，并导致广义定义的非线性系数$γ,$ $A_{eff}$，和模式的正交性。虽然新的定义在某些限制下降低到标准定义，但对于新兴的波导和微结构光纤，预测了显著的差异，包括$\sim2$的因子，$γ$的值更高。
2008-12-10 physics.optics
The Fano Signature in the Optical Response of a Waveguide-excited Compound Plasmonic Nanoantenna
虽然长距离传播等离子体已经被广泛研究用于实现片上光学感测平台，但基于波导激发的局部表面等离子体共振（LSPR）的感测系统尚未受到太多关注。波导激发和读出作为基于自由空间光的单粒子光谱学的替代方案对于高通量传感和芯片上药物发现平台特别有吸引力。在这里，我们提出了一个数值研究的光学响应的波导激发的等离子体穴形复合纳米天线，表现出法诺签名在其光谱响应。虽然只倏逝耦合到波导，复合纳米天线被认为是诱导高对比度消光的波导的透射光谱。这里提出的复合等离子体纳米天线配置在具有高通量能力的混合光子-等离子体传感方法中是感兴趣的。
2017-10-16 physics.optics
Cascaded two-photon nonlinearity in a one-dimensional waveguide with multiple two-level emitters
提出并理论研究了一种利用少量原子和光子实现一维级联光学非线性效应的模型。在我们的系统中的光学非线性介导的共振相互作用的光子与二能级发光体，如原子或量子点在一维光子波导。当发射极具有不同的跃迁能量时，波导中的多光子传输是非互易的。我们的理论提供了一个清晰的物理理解的起源，在级联非线性的存在下，非互易性。我们展示了各种双光子非线性效应，包括光子之间的空间吸引力和排斥力，背景荧光可以通过改变发射器的数量和发射器之间的耦合（由分离控制）来调节。
2013-08-17 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Evaluation of graphene optical nonlinearity with photon-pair generation in graphene-on-silicon waveguides
我们通过对自发四波混频产生的光子对的符合测量来评估硅基石墨烯波导的非线性系数。我们观察到的时间相关的光子对从波导在各种转移布局的石墨烯片。使用耦合波方程对实验结果进行简单分析表明，原子级薄的石墨烯片将硅波导的非线性增强了10倍。结果表明，纯$χ^{(3)}$基石墨烯的有效非线性折射率为$10^{-13}$ m $^2$ /W量级，为石墨烯基非线性光学在片上纳米光子学中的应用提供了重要的启示.
2020-03-20 physics.optics quant-ph
Discrete soliton collisions in a waveguide array with saturable nonlinearity
研究了饱和非线性耦合波导模型中两个运动呼吸子/孤子的对称碰撞。饱和性允许具有高功率的呼吸器的存在。观察到三个主要机制：呼吸融合，呼吸反射和呼吸创建。最后一个政权似乎是排他性的饱和非线性系统，并已在连续模型中观察到。在某些情况下，可以观察到“对称性破缺”，我们证明这是一个数值伪影。
2005-06-14 nlin.PS physics.optics
Waveguides with Absorbing Boundaries: Nonlinearity Controlled by an Exceptional Point and Solitons
本文揭示了在具有弱非线性有源芯和吸收边界的平面波导中存在连续族的单模导孤子。TE和TM偏振孤子的稳定传输伴随着所有其他模式的衰减，即波导具有保守和耗散系统的特性。如果波导的线性谱具有例外点，这发生在TM偏振的情况下，则最初聚焦（散焦）的材料非线性可以变为有效地散焦（聚焦）。当表面阻抗环绕例外点时，由于携带的本征模的几何相位而发生这种情况。反过来，有效非线性的变化确保了暗（亮）孤子的存在，尽管聚焦（散焦）克尔非线性的核心。异常点的存在也会导致有效非线性的反常增强。在实际应用中，波导的非线性可以通过控制吸收包层的性质来控制。
2017-07-19 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Spatial nonlinearity in anisotropic metamaterial plasmonic slot waveguides
研究了由具有正克尔型非线性的各向异性材料芯和两个半无限金属区域构成的等离子体缝隙波导的主要非线性解。首先，我们表明，对于一个高度各向异性的对角椭圆形核心，非对称模式的分叉阈值从GW/m的各向同性的情况下的阈值降低到50 MW/m的一个表示强烈增强的空间非线性效应，和非对称模式的色散曲线的斜率保持正值，至少在分叉附近，这表明一个稳定的模式。其次，我们表明，对于双曲的情况下，没有物理意义的非对称模式，有效的非线性的符号可以成为负的。
2016-09-06 nlin.PS physics.optics
Single Molecule Nonlinearity in a Plasmonic Waveguide
等离子体波导提供了将光限制在远低于衍射极限的独特可能性。耦合到这种波导的单量子发射器的过去的室温实验主要集中在线性光激发之后将自发发射有效地引导到波导模式中。然而，只有发射体与多个等离子体激元场的同时相互作用才会导致等离子体激元电路中的功能。在这里，我们展示了一个单一的分子和传播等离子体激元的非线性光学相互作用。一个单独的三萘嵌苯二酰亚胺（TDI）分子被放置在两个单晶银纳米线之间的纳米间隙中。可见波长泵浦脉冲和红移耗尽脉冲沿波导传播，导致观察到的荧光中的受激发射耗尽（STED）。与远场激励相比，效率提高了50倍。因此，我们的研究表明远程非线性四波混频在一个单一的分子与传播等离子体激元。它为功能化量子等离子体电路和改进的非线性单分子光谱学铺平了道路。
2020-01-15 physics.optics
Jackiw-Rebbi states in interfaced binary waveguide arrays with Kerr nonlinearity
本文系统地研究了自聚焦和自散焦两种情况下，在克尔非线性作用下，二元波导阵列中量子相对论Jackiw-Rebbi态的光学模拟.利用打靶法可以精确计算这些非线性Jackiw-Rebbi态的局域分布。我们发现这些非线性Jackiw-Rebbi态有一个非常有趣的特征，它完全不同于所有其他已知的非线性局域结构，包括光孤子。也就是说，具有较高峰值振幅的非线性JR态的轮廓可以完全包络具有较低峰值振幅的非线性JR态。我们证明了具有正非线性系数的介质可以支持稳定的Jackiw-Rebbi态，而具有负非线性系数的介质只能支持具有低峰值振幅的Jackiw-Rebbi态。发现了二元波导阵列中非线性Jackiw-Rebbi态失谐量的一般规律。
2019-09-07 physics.optics
Analysis of a Quantum Nondemolition Measurement Scheme Based on Kerr Nonlinearity in Photonic Crystal Waveguides
讨论了利用光子晶体波导中克尔效应引起的交叉相位调制实现光子数量子非破坏测量的可行性。特别地，我们推导了两个模式在PCW中的传播方程以及它们之间的三阶非线性耦合。减小的群速度和小的截面积的PCW导致增强的相互作用相对于散装材料。我们表明，在原则上，这样的实验可能是可行的与当前的光子技术，虽然它们是有限的材料特性。我们的传播方程的分析是足够的一般适用于研究孤子的形成，全光开关，并可以扩展到涉及其他订单的非线性过程。
2006-03-16 physics.optics quant-ph
Tunable beam splitting via photorefractive nonlinearity and its applications in chiral waveguide induction and vortex generation
本文实验与理论研究了光折变非线性材料中光束的自分裂传播机制，提出利用相位预调制控制分裂程度，并应用于手性波导创建与偶数阶涡旋产生。
2024-12-23 physics.optics
Demonstration of Optical Nonlinearity in InGaAsP/InP Passive Waveguides
研究了In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ As $_{y}$ P $_{1-y}$ /InP条形加载波导中的三阶非线性光学相互作用。为了增强非线性光学相互作用，对材料成分和波导结构进行了优化。在泵浦波长为1568 nm的波导中进行了自相位调制、四波混频和非线性吸收测量。在自相位调制实验中观察到高达$2.5π$的非线性相移。双光子吸收系数$α_2$的测定值为15 cm/GW。四波混频转换范围，代表最大分离的信号和空闲光谱分量之间的波长差，被观察到为45 nm。我们的研究结果表明，InGaAsP具有很高的潜力作为非线性光子器件的材料平台，提供的工作波长范围以外的双光子吸收窗口被选择。
2018-06-05 physics.optics
Perturbation theory for graphene integrated waveguides: cubic nonlinearity and third harmonic generation
我们提出了微扰理论分析的一般三阶非线性过程中的石墨烯集成光子结构。将石墨烯的光学响应作为麦克斯韦方程组的非线性边界条件。推导出的模型应用于分析三次谐波产生的石墨烯涂层介质微纤维。当在亚毫米长光纤中使用具有$0.1$ nJ量级的能量的亚皮秒泵浦脉冲时，当在石墨烯非线性电导率$\hbarω=(2/3)E_F$的共振附近操作时，预测高达百分之几的效率。
2016-05-20 physics.optics
Lithium niobate waveguides with high-index contrast and preserved nonlinearity fabricated by High Vacuum Vapor-phase Proton Exchange
采用高真空气相质子交换（HiVac-VPE）工艺，在LiNbO_3介质中制备出了高约束、非线性系数和传输损耗均不降低的波导。折射率对比度，折射率分布，非线性和晶体相仔细研究。折射率分布的原始分析表明，波导包含子层，其深度取决于交换持续时间。研究了高真空真空度真空包埋波导通道波导在通信波段的传输特性、传输损耗和二次谐波响应。结果表明，HVAC-VPE是在LN晶体中制备高效非线性光子集成电路的非常有前途的技术。
2019-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Calculated threshold of supratransmission phenomena in waveguide arrays with saturable nonlinearity
本文研究了半无限离散的非线性薛定谔方程，该方程在驱动力的作用下在一边具有饱和非线性项。该方程模拟了耦合光折变波导阵列的动力学行为。据报道，当驱动力的频率在禁带中时，只要驱动振幅高于临界值，能量就可以沿着晶格传输。这种非线性隧穿被称为超传输。在这里，我们解释的来源，超传输使用几何插图。给出了超透射临界振幅的近似表达式。
2019-01-28 nlin.PS physics.optics
Enhanced optical nonlinearities in air-cladding silicon pedestal waveguides
光波导中的三阶非线性光学效应在光开关、光波长转换、光学频率梳产生和超快光信号处理等领域有着广泛的应用。因此，具有高非线性的集成波导平台的发展是非常重要的非线性集成光子学。在这里，我们报告的空气包层硅基座波导的非线性增强的观察。我们观察到增强的非线性光谱展宽相比，传统的绝缘体上硅波导。在中心波长为1555 nm处，空气包层硅基座波导的非线性折射率系数比传统的绝缘体上硅波导的非线性折射率系数大5%左右。我们观察到增强的光谱展宽从自相位调制的光脉冲在基座波导。光与基座结构中受限声学声子的相互作用产生较大的非线性折射率系数。实验结果与理论模型吻合较好。
2016-10-30 physics.optics
Onset of Identical Synchronization in the Spatial Evolution of Optical Power in a Waveguide Coupler
研究了六波导耦合器中光功率的空间演化，发现Kerr非线性作为无序参数破坏同步，而强耦合常数作为拮抗剂可恢复同步行为。
2024-07-08 nlin.CD physics.optics
Pockels effect induced strong Kerr nonlinearity in a lithium niobate waveguide
利用波克尔斯效应在锂铌酸波导中诱导强 Kerr 非线性，实现高输出功率和宽波长范围的四波混频效果，为光谱学等应用提供新可能。
2025-12-11 physics.optics
Photo-induced second-order nonlinearity in stoichiometric silicon nitride waveguides
我们报道了在化学计量比的氮化硅波导中通过低压化学气相沉积生长的二次谐波产生的观察。使用具有大截面的准矩形波导，其高度为1 μm，宽度从0.6 μ m到1.2 μm，长度从22 mm到74 mm。使用在1064 nm波长处以20 MHz的重复频率提供6 ps脉冲的锁模激光器，15%的输入功率通过波导耦合，使得在波导中可获得的最大平均功率高达15 mW。二次谐波输出被观察到具有几分钟到几个小时的延迟后，最初的泵浦辐射，显示出快速增长率之间的10 $^{-4}$到10 $^{-2}$ s $^{-1}$，最短的延迟和最高的增长率在最高的输入功率。在第一次初始积累之后，二次谐波随着泵浦激光功率的每次新开启而立即产生。相位匹配被发现是目前独立的所使用的波导宽度，虽然后者改变的基本和二次谐波相速度。我们解决的二阶非线性和相位匹配的存在下，涉及一个初始的，依赖于功率的建设，相干光电效应。该效应通过三阶非线性和多光子吸收导致空间图案化的电荷分离，其产生具有适于准相位匹配的周期的空间周期性的、半永久的、DC场诱导的二阶极化率。在$^2$截面为0.9 × 1 μm，长度为36 mm的波导中，测得的最大二次谐波转换效率为0.4%，对应于532 nm处的53 μW，13 mW的IR输入耦合到波导中。相应的$χ^{(2)}$等于3.7 pm/V，如从所测量的转换效率中得到的。
2017-10-30 physics.optics
Two-dimensional solitons in conservative and parity-time-symmetric triple-core waveguides with cubic-quintic nonlinearity
我们分析了一个由三个二维非线性薛定谔方程组成的系统，该系统由线性项耦合并具有五阶非线性（聚焦-散焦）。我们考虑两个版本的模型：保守和奇偶时间（$\mathcal{PT}$）对称。这些模型描述了三芯非线性光波导，在$\mathcal{PT}$对称的情况下具有平衡的增益和损耗。我们得到了孤子解的族，并讨论了它们的稳定性。后者的研究是使用线性稳定性分析和检查的进化方程系统的直接数值模拟。在保守和$\mathcal{PT}$对称的情况下，发现了稳定的孤子.此外，还研究了保守孤子与$\mathcal{PT}$对称孤子之间的相互作用和碰撞。
2016-01-13 cond-mat.other nlin.PS physics.optics
Exact States in Waveguides With Periodically Modulated Nonlinearity
我们引入了一个一维模型的基础上的非线性薛定谔/Gross-Pitaevskii方程的局部非线性受到空间周期调制的Jacobi dn函数，与三个自由参数，包括周期，振幅，和内部形状因子。一个精确的周期性的解决方案是为每一组参数，这是更重要的物理实现，我们解决了逆问题，并预测产生一个特定的精确的空间周期性状态的调制的周期和幅度。数值稳定性分析表明，周期态在大周期时变得调制不稳定，在无限周期极限时又恢复稳定，这相当于一个亮孤子被钉扎在局域非线性调制模式上.本文还简要地讨论了具有局域调制结构的耦合系统中的精确暗-亮孤子复合体。该系统可以在平面光波导和雪茄形原子玻色-爱因斯坦凝聚体中实现。
2017-11-07 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Custom nonlinearity profile for integrated quantum light sources
提出一种设计具有任意有效非线性分布的非线性波导的方法，通过局部改变场传播方向调制波混频过程，简化了波导制造工艺，并成功生成完美纯的预示单光子。
2023-04-07 physics.optics quant-ph
Directional Quasi-Phase Matching in Curved Waveguides
在不允许双折射相位匹配或周期性极化的材料中，我们建议使用波导来利用二阶非线性的张量结构，用于非线性相互作用的准相位匹配。特别是，我们集中在弯曲波导中的传播方向，电场极化和非线性之间的相互作用可以周期性地改变非线性相互作用的强度和符号，以实现准相位匹配。
2010-08-12 physics.optics quant-ph
Observation of higher-order solitons in defocusing waveguide arrays
我们在实验上观察到了具有离焦饱和非线性的波导阵列中的高阶孤子。这种孤子可以包括几个同相亮点，并且在临界功率阈值以上是稳定的。我们阐明了非线性饱和对所观察到的复孤子态的存在和稳定性的影响。
2007-05-11 nlin.PS physics.optics
Field renormalization in Photonic Crystal waveguides
为了将非线性的变化包含在非线性薛定谔方程中，提出了一种新的策略。这种依赖于重正化的技术特别适合于纳米结构光学系统，其中非线性表现出比散装材料大两个数量级的大变化。我们表明，它考虑到在一个简单而有效的方式，在纳米结构中的非线性，这是由几何参数，如有效模面积和组指数的特异性。非线性薛定谔方程的重正化为物理学研究提供了契机，揭示了光子晶体波导在研究新的非线性传播现象方面的潜力。
2015-06-08 nlin.PS physics.optics
Amplification and cross-Kerr nonlinearity in waveguide quantum electrodynamics
我们探讨了嵌入在波导中的三能级发射器（3LE）的放大和交叉克尔非线性，并由两个光束驱动。在最近的实验中，证明了相干放大和交叉克尔非线性，分别与V型和梯形3LE耦合到一个开放的超导传输线携带两个微波场。在这里，我们考虑$Λ$，V，和梯形3LE，并比较相干和非相干放大的效率，以及在所有三个发射器的交叉克尔相移的幅度。利用Heisenberg-Langevin方程组方法研究了初始处于相干态的探测光和驱动光的散射。我们特别计算的制度的探测和驱动功率时，3LE作为一个相干放大器最有效地，并推导出放大的探测光子的二阶相干。最后，我们应用Kramers-Kronig关系关联的振幅和相位响应的探测光束，这是用来寻找在这些系统中的相干放大和交叉克尔相移。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nonclassical Light in a Three-Waveguide Coupler with Second-Order Nonlinearity
本文研究三波导非线性耦合器中的压缩态产生，采用相空间和微扰方法分析参数影响，确定最佳压缩度，为量子技术中非经典光源开辟新途径。
2024-06-25 physics.optics quant-ph
Ultrahigh free-electron Kerr nonlinearity in all-semiconductor waveguides for all-optical nonlinear modulation of mid-infrared light
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）；Center for Biomolecular Nanotechnologies（生物分子纳米技术中心）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche（国家研究委员会光子和纳米技术研究所）；Department of Physics, Sapienza University of Rome（罗马大学物理系）；Center for Life Nano- and Neuro-Science（生命纳米与神经科学中心）
本研究通过全半导体波导实现超高水平自由电子 Kerr 非线性，用于中红外光的高效非线性调制，为光子集成电路发展提供新途径。
2025-03-06 physics.optics quant-ph
Ultrafast nonlinear dynamics of thin gold films due to an intrinsic delayed nonlinearity
利用长程表面等离子体激元，光可以在金属纳米波导中传输，从而实现超小型光电子器件。金是一种重要的等离子体波导材料，但尽管其线性光学特性已被相当好地理解，但其非线性响应仍在研究中。我们考虑脉冲在非线性薛定谔方程模拟的镀金条形波导中的传播。金的非线性响应占的双温度模型，揭示了它作为一个延迟的非线性内在的黄金。其结果是，所测量的非线性强烈依赖于脉冲持续时间。到目前为止，这个问题只被解决唯象，但我们提供了一个准确的估计的定量连接，以及一个唯象的理论来理解增强的非线性响应的黄金厚度减少。与以前的工作相比，功率损耗方程的分析模型得到了改进，现在可以应用于高激光峰值功率的情况。我们展示了新的适合文献中的实验数据，并提供了更新的值为实部和虚部的非线性极化率的金为各种脉冲持续时间和金层厚度。我们的模拟表明，非线性损耗抑制了与低功率激光脉冲的有效非线性相互作用。因此，我们建议设计适用于中红外的波导，其中有质动力瞬时非线性可以主导延迟热电子非线性，并为高效的超快非线性光学提供合适的等离子体平台。
2017-06-28 physics.optics
Exploiting the optical quadratic nonlinearity of zincblende semiconductors for guided-wave terahertz generation: a material comparison
详细分析和比较了CdTe、GaP、GaAs和InP介质波导在太赫兹波段的模式相位匹配光差频产生（DFG）。从DFG方程的形式出发，我们导出了一个非常一般的品质因数（FOM）的定义。反过来，这种FOM使我们能够比较不同的配置，考虑到线性和非线性的磁化率色散，太赫兹吸收，并严格评估波导模式的属性。最有效的波导发现与此过程中预测接近量子效率极限与输入光功率的顺序为kWs。
2009-06-19 physics.optics
Families of spatial solitons in a two-channel waveguide with the cubic-quintic nonlinearity
我们提出了八种类型的空间光孤子，这是可能在一个模型的平面波导，包括一个双通道的捕获结构和竞争（五阶）非线性。在被困光束的家庭是对称和反对称孤子的“宽”和“窄”类型，复合状态，建立作为组合的宽和窄光束相同或相反的符号（“单极”和“双极”状态，分别），和“单面”宽和窄光束被困，基本上，在一个单一的通道。通过特征值的小扰动的家庭的稳定性进行了研究，并在直接模拟验证。三个物种-窄对称，广泛反对称，单极复合状态-是不稳定的扰动与真正的本征值，而其他五个家庭是稳定的。不稳定状态不会衰减，而是自发地将自己转变为持续的呼吸者，在某些情况下，表现出动力学对称性破缺和混沌内部振荡。一个值得注意的特征是宽反对称态和窄反对称态之间的稳定性交换：在两个通道合并为一个的极限下，前者变得稳定，而后者失去稳定。定态的不同分支由四个分支连接，在强通道间耦合和弱通道间耦合的模型中，四个分支具有不同的形式。
2008-02-05 nlin.PS physics.optics
Enhanced four-wave-mixing and 3rd order optical nonlinearity in SiN nanowires integrated with graphene oxide films
将层状2D氧化石墨烯（GO）膜与氮化硅（SiN）波导集成，以实验证明通过四波混频（FWM）增强的克尔非线性。由于SiN波导与高非线性GO膜之间存在强的光物质相互作用，混合波导的四波混频性能得到了显著改善。基于无转移、逐层GO涂覆方法以及标准光刻和剥离工艺制造具有均匀涂覆和图案化GO膜的SiN波导，从而精确控制膜厚度、放置和涂覆长度。详细的四波混频测量进行了不同数量的GO层和不同的泵浦功率的制造设备。通过优化非线性和损耗之间的权衡，我们获得了7.3 dB的四波混频转换效率的显着改善均匀涂覆的设备与1层的GO和9.1 dB的图案化的设备与5层的GO。我们还获得了显着增加的图案化设备的四波混频带宽。详细分析了方向图长度和位置对四波混频性能的影响。基于四波混频测量，还提取了三阶非线性对层数和泵浦功率的依赖关系，揭示了关于二维层状GO膜的有趣的物理见解。最后，我们得到的混合波导的有效非线性参数的增强超过100倍。这些结果验证了通过并入2D分层GO膜可实现的SiN波导的增强的非线性光学性能。
2020-06-25 physics.app-ph physics.optics
Nonlinearity Induced Anomalous Mode Collapsing and Non-chiral Asymmetric Mode Switching around multiple Exceptional Points
围绕二阶例外点（EP）的动力学包围和相应的手征驱动的非绝热模态动力学在各种非厄米特系统的拓扑研究中引起了极大的关注。然而，在多状态系统中，围绕多个二阶EP的动力学包围还有待探索。在这里，利用一个独特的设计的平面增益-损耗辅助三模支持光波导与本地克尔非线性，我们遇到多个二阶EP。明智地，选择一个特定的参数空间，通过改变不平衡的增益-损耗分布，我们同时包围多个EP，并探索光束动力学对相应的手性或非手性方面的设备。当通过设计的波导传播时，由于多个EP周围相应的非绝热修正，三个耦合模被塌陷为特定的主导模。即使在没有手性的情况下，在这里，对于波导的相同拓扑结构，相同量的聚焦和散焦型非线性给出不同的主导输出，而不管输入的选择如何。这种独特的拓扑鲁棒紧凑方案的非线性引起的非对称和非手性光动力学应该提供一个有前途的机会，切换或检索选择模式从集成器件中的多模信号。
2019-07-19 physics.optics
Electrical control of nonlinear quantum optics in a nano-photonic waveguide
局域控制不可区分的单光子的产生和相互作用是光子量子网络的关键要求。基于波导的架构，其中嵌入的量子发射器既作为高度相干的单光子源，又作为非线性元件来介导光子-光子相互作用，为这种网络提供了可扩展的途径。然而，量子光学非线性的局部电控制尚未在波导几何中得到证明。在这里，我们展示了本地的电调谐和单光子产生和非线性相互作用的开关，通过嵌入一个量子点在纳米光子波导增强光-物质相互作用。一个功率依赖的传输消光高达40 $\pm$ 2%和清晰的，电压控制的聚束在光子统计的传输光证明了单光子特性的非线性。非线性的确定性性质是特别有吸引力的未来实现的光子门的可扩展的纳米光子波导为基础的量子信息处理。
2017-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical solitons in media with focusing and defocusing saturable nonlinearity and a parity-time-symmetric external potential
我们报告的结果孤子的模型的波导与聚焦或散焦饱和非线性和奇偶时间（PT）对称的Scarf-II型的复值外部潜力。该模型适用于非线性波在增益和损耗平衡的梯度折射率光波导中的传播。在这种PT对称波导中，我们发现了饱和非线性的聚焦和散焦符号的基本和多极孤子。给出了在不同非线性饱和强度下，传输常数与孤子功率的关系。通过对相应的（1+1）维非线性Schrodinger型方程的线性稳定性分析和直接数值模拟，研究了基、偶极、三极和四极孤子的稳定性.结果表明，稳态解的不稳定性可以被减轻或完全抑制，从而增加S的值。
2018-04-10 nlin.PS physics.optics
Programmable nonlinearity within nanophotonic waveguides
Cornell University（康奈尔大学）；NTT Research, Inc.（NTT研究所）；Yale University（耶鲁大学）；Stanford University（斯坦福大学）
本文提出在纳米光子波导内实现可编程χ(2)全息图，通过光电导电极投影实现可重构准相位匹配，支持快速更新、闭环优化及原位诊断，规避制造缺陷并保留波导优势。
2026-10-02 physics.app-ph physics.optics
Observation of surface gap solitons in semi-infinite waveguide arrays
我们报告了对表面间隙孤子的首次观察，最近预测存在于具有散焦非线性的均匀和周期性电介质之间的界面处[Ya.V. Kartashov等人，物理修订信函96，073901（2006）中所述。我们证明了在LiNbO_3波导阵列的边缘存在很强的自陷，并在第一光子带隙内形成了具有传播常数的交错表面孤子。我们研究了线性排斥和非线性吸引在表面的交叉，揭示了非线性介导的表面间隙模式的稳定机制。
2006-03-24 nlin.PS physics.optics
Existence and Stability of Dissipative Solitons in a Dual-Waveguide Lattice with Linear Gain and Nonlinear Losses
研究聚焦和散焦非线性下双波导晶格中同相与反相耗散孤子的存在性及稳定性，发现孤子从线性放大模式分叉，且稳定区域随线性增益与非线性损耗变化，传播模拟验证了线性稳定性分析结果。
2024-07-17 nlin.PS physics.optics
Supercontinua from integrated gallium nitride waveguides
本研究探索集成氮化镓波导中的超连续谱生成，利用其高非线性和大带隙避免多光子吸收，实现近4微米波长覆盖及片上f-2f干涉测量，为宽带非线性光子学提供新平台。
2024-08-27 physics.optics
Study of plasmonic slot waveguides with a nonlinear metamaterial core: semi-analytical and numerical methods
建立了两种不同的模型来研究横向磁稳态解在一维各向异性非线性等离子体结构中的传播，该结构由嵌入两个半无限金属包层之间的Kerr型非线性超材料芯制成。第一个模型是半解析的，在该模型中，我们假设各向异性非线性仅取决于电场的横向分量，并且非线性折射率修改与线性折射率修改相比较小。这种方法使我们能够推导出解析的雅可比椭圆函数的场分布和非线性色散关系。第二个模型是完全数值的，它是基于有限元法，其中所有的电场的分量被认为是在克尔型非线性没有假设的非线性折射率的变化。我们的有限元模型是有效的，超越弱非线性制度，推广了著名的单组分固定功率算法，通常使用。主要情况下的例子进行了研究，包括具有较强的空间非线性效应在低功率。通过在非线性超材料芯中使用增益介质来减少损耗问题。
2016-11-26 nlin.PS physics.comp-ph physics.optics
Optomechanical self-channelling of light in a suspended planar dual-nanoweb waveguide
结果表明，光机械力可以引起非线性自沟道光在平面双平板波导。本文从理论上研究了两个平行的、间距约为100 nm的石英微珠支撑在光纤毛细管中的系统，并提出了一种分析其非线性光学力学特性的迭代方法。稳态场分布和机械变形轮廓，表明自沟道是可能的，在现实的结构，在发射功率低至几毫瓦。自沟道模式的微分光学非线性可以比相应的电子克尔非线性高一千万倍。它本质上也是宽带的，不利用共振效应，可以被看作是机械响应的极端非局域性的结果，事实上是所谓的“可访问”孤子的一个显着例子。
2011-08-25 physics.optics
Symmetric and asymmetric solitons and vortices in linearly coupled two-dimensional waveguides with the cubic-quintic nonlinearity
众所周知，具有五阶非线性项的二维非线性薛定谔方程（NLSE）支持一族稳定的基本孤子和孤立涡（别名涡环），这些孤立涡在足够大的范数值下是稳定的.我们研究了两个这样的方程的对称线性耦合系统中的定态局域模，重点是非对称态。该模型可以描述双芯非线性光波导中的“光学子弹”（包括之前没有讨论过的时空涡旋），或者加载到“双饼”阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。在单组分模型中的每一族解在耦合系统中有两个不同的对应物，一个对称的，一个不对称的。类似于早先研究的耦合一维系统的CQ非线性，本模型的特点分岔回路，基本和涡旋孤子一样：随着总能量（范数）的增加，对称孤子变得不稳定的直接分叉点，其次是，在较大的能量值，由反向分叉恢复稳定的对称孤子。然而，与一维系统相反，该系统可能表现出基本孤子的双重双稳态。通过计算小扰动下的不稳定性增长率，研究了孤子的稳定性。涡环，我们研究的两个值的“自旋”，s = 1和2，可能会受到方位角不稳定性，在单组分模型。我们还开发了一个准解析的方法来描述的分叉图，基于变分近似。通过直接模拟研究了由方位不稳定性引起的非对称涡的分裂。研究了不同类型初始静止孤子之间的相互作用。
2010-11-04 nlin.PS physics.optics
Spatiotemporal solitary modes in a twisted cylinder waveguide pipe with the self-focusing Kerr nonlinearity
研究了自聚焦克尔非线性作用下空心扭曲圆柱波导管中的时空孤波。在第一转动布里渊区中发现了三种常见的孤立子模，一种属于零谐波（0H），另外两种属于一次谐波（1H）。0H孤子模可以称为准一维时间孤子。它们的特性仅取决于能量流。1H孤波模可以称为准二维子弹，其宽度比波导的角域窄得多。与0H模相比，1H孤立模的特性取决于它们的能量流和波导的旋转速度。数值计算表明，当能量流小于\emph{Townes soliton}的阈值范数时，1H孤波模是稳定的。通过双模近似的分析，预测了这两类孤立波的边界。这一预测与数值结果是一致的。我们还分析表明，该系统的1H孤波模可以应用于模拟与一维Rashba自旋轨道（SO）耦合的光学孤波模的非线性动力学。通过SO耦合机制，在此条件下发现了1H孤模的两种简并态：半偶极模和混合模。文中还讨论了这两类孤立子模对之间的碰撞。当两个模的总能流小于或接近\emph{Townes soliton}的阈值范数时，0H孤立模对只表现出弹性碰撞，而1H孤立模对则表现出弹性和非弹性碰撞.
2017-12-10 nlin.PS physics.optics
Pulse Evolution and Phase Sensitive Amplification in Silicon Waveguides
本文首次给出了在双光子吸收（TPA）和自由载流子作用下硅波导中高非线性脉冲传输和相敏放大的解析解。我们的分析结果清楚地解释了为什么以及如何TPA和自由载流子影响信号增益。数值模拟和实验结果证实了这些观察。
2014-07-19 physics.optics
Self-referenced frequency combs using high-efficiency silicon-nitride waveguides
我们利用氮化硅波导自参考的电信波长的光纤频率梳通过超连续产生，使用11.3 mW的光功率入射在芯片上。这比使用非线性光纤的传统方法低大约十倍，并且通过低损耗（<2 dB）输入耦合和氮化硅的高非线性实现，其可以在入射能量仅为110 pJ的情况下提供两个倍频程的光谱展宽。超连续谱产生后，通过将780 nm色散波光与光纤激光器的倍频输出混合来实现自参考。此外，在更高的光功率，我们证明了f到3f的自参考直接从波导输出的同时超连续谱和三次谐波产生的干扰，而不使用外部倍频晶体或干涉仪。这些混合梳系统结合了光纤激光器频率梳的性能与光子波导的高非线性和紧凑性，并应导致低成本，完全稳定的频率梳的便携式和星载应用。
2017-04-12 physics.optics
Stabilization of light bullets in nonlinear metamaterial waveguides
本文对时空孤子（光子弹）在非线性异向介质波导中的传输进行了理论研究。我们的理论研究是基于制定拉格朗日变分分析与一个合适的Anasterian其次是分步傅立叶方法，在确认的结果前数值。特别强调的是，得到的条件，系统参数的稳定动力学的负，以及正折射率制度的超材料波导。与传统介质类似，三维（3D）光子弹在仅具有克尔型非线性的超材料中是高度不稳定的。然而，在负折射率区的超材料，光子弹的稳定传播可能会发生在正常的色散区与散焦立方非线性和聚焦五次非线性平衡。在常规情况下，稳定的动力学的情况下，也观察到的异常色散与聚焦立方非线性和散焦五次非线性的正折射率制度。为了验证超材料中三维光弹的孤子性质，我们还数值研究了两个光弹的碰撞动力学。研究表明，在竞争的三次和五次非线性异向介质中，时空孤子在与另一个时空孤子碰撞后，除了相移外，没有任何变化。线性和非线性效应之间的不适当平衡导致在相互作用后形成具有大量能量的扭曲形式的子弹分子，并且从长远来看，光子弹的振荡增长并且子弹变成细丝。我们在超材料的负折射率和正折射率区域中都观察到了相同的碰撞动力学。
2022-03-04 nlin.PS nlin.SI physics.optics
Numerical Study on Space-Time Pulse Compression
本文用数值方法研究了正克尔非线性、平面波导衍射、反常色散和正常色散共同作用下高斯脉冲在平面波导中的传输特性。研究了色散和衍射的相对强度、非线性强度以及脉冲的初始空间啁啾和初始时间啁啾对脉冲压缩参数的影响，如最大压缩因子和到最大压缩点的距离。
1997-02-28 physics.optics
Nonlinear compression of temporal solitons in an optical waveguide via inverse engineering
我们提出了一种新的方法的基础上，所谓的捷径绝热通过技术，实现快速压缩的时间孤子在非线性波导。我们证明，孤子压缩可以实现，在原则上，在一个任意小的距离，通过逆向工程的脉冲宽度和介质的非线性。该方案可用于各种短距离通信协议，甚至可用于非线性导波光学器件和超短孤子脉冲的产生。
2017-12-26 physics.optics
Linear and nonlinear photonic Jackiw-Rebbi states in waveguide arrays
本文用解析和数值方法研究了量子场论中Jackiw-Rebbi态的光学模拟。这些解存在于两个二元波导阵列的界面处，这两个二元波导阵列由两个具有相反符号质量的Dirac方程描述。我们表明，这些特殊的状态是拓扑鲁棒的，不仅在线性政权，但也在非线性政权（与聚焦和散焦非线性）。我们还揭示了从Dirac孤子出发可以产生Jackiw-Rebbi态。
2017-03-01 physics.optics
Plasmon-soliton waves in planar slot waveguides: I. Modeling
我们提出了两个互补的模型来研究一维等离子体缝隙波导的稳态非线性解，缝隙波导由金属区域包围的有限厚度非线性介质芯制成。所考虑的非线性是聚焦克尔型。在第一个模型中，假设非线性项仅取决于电场的横向分量，并且与折射率的线性部分相比，非线性折射率变化很小。这第一个模型允许我们用雅可比椭圆特殊函数来解析地描述整个波导中的场分布。它还提供了一个封闭的非线性色散关系的解析公式。在第二个模型中，考虑了克尔非线性对电场分量的完全依赖性，并且不需要对非线性项的幅度进行假设。这种方法的缺点是必须用数值方法计算场分布。然而，分析约束，以减少参数空间的非线性色散关系的解决方案，寻求。
2015-06-29 physics.optics
Absorption loss and Kerr nonlinearity in barium titanate waveguides
本文通过腔增强光热光谱法测量了BaTiO3波导在1550nm附近的吸收损耗和Kerr非线性折射率，结果表明其吸收损耗极低且非线性强，证明该材料在高效集成光子学应用中极具潜力。
2025-01-30 physics.app-ph physics.optics
Adapted poling to break the nonlinear efficiency limit in nanophotonic lithium niobate waveguides
针对纳米光子铌酸锂波导因纳米非均匀性导致非线性效率低的问题，提出适配极化方法消除该影响，实现接近理论极限的二次谐波效率，打破转换效率与泵浦功率的权衡。
2023-07-21 physics.optics
Ultrafast-nonlinear ultraviolet pulse modulation in an AlInGaN polariton waveguide operating up to room temperature
超快非线性光子学在先进的片上光谱学和信息处理中实现了大量应用。这些依赖于强强度依赖性（非线性）折射率，其能够在亚皮秒时间尺度和适合于集成光子学的长度尺度上调制光脉冲。目前，还没有平台可以为UV光谱范围提供这种功能，其中由非线性调制产生的宽带光谱可以为新的片上超快（生物）化学光谱设备铺平道路。我们证明了巨大的非线性紫外光混合轻物质状态（激子极化激元），室温下的AlInGaN波导。我们在一个紧凑的100 $μ$ m长的器件中实验测量了紫外脉冲的超快非线性光谱展宽，并推导出非线性是普通紫外非线性材料的1000倍，与非紫外极化激元器件相当。我们的演示有望为新一代集成紫外非线性光源提供先进的光谱和测量技术。
2021-06-22 cond-mat.other physics.optics
Surface solitons at interfaces of arrays with spatially-modulated nonlinearity
研究了非线性周期调制波导阵列界面上二维表面孤子的性质。当非线性强度在线性折射率达到最大值的点处达到最小值时，我们发现非线性表面波存在并且仅在有限的输入能量流带内并且对于超过较低阈值的晶格深度可以稳定。
2008-04-03 nlin.PS physics.optics
