Stimulated Brillouin scattering in chiral photonic crystal fiber
受激布里渊散射（SBS）在传感、微波光子学和信号处理等领域有着广泛的应用。本文首次报道了手性光子晶体光纤中受激布里渊散射的实验研究。结果，圆偏振泵浦光被干净地反向散射成具有正交圆偏振态的斯托克斯信号，这是角动量守恒所要求的。相比之下，无扭曲PCF产生的斯托克斯信号具有不可预测的偏振态，由于其对外部扰动的高灵敏度。利用手征光子晶体光纤实现了圆偏振连续布里渊激光器。这些结果为新一代稳定的圆偏振SBS系统在量子操纵、光镊、光陀螺和光纤传感器等方面的应用铺平了道路。
2021-11-09 physics.optics
Analysis of High-Contrast All-Optical Dual Wavelength Switching in Asymmetric Dual-Core Fibers
本文通过实验和理论研究了非对称双芯光纤中由控制脉冲驱动的信号脉冲双波长切换，实现了31.9 dB的高对比度，并揭示非线性补偿非对称性是其核心物理机制。
2023-11-30 nlin.PS physics.optics
Optical Frequency Combs Generated by Four-Wave Mixing in Optical Fibers for Astrophysical Spectrometer Calibration and Metrology
本文提出了利用两束稳频单频激光在光纤中的多次四波混频产生的光学频率梳，用于高精度频率标记、天体物理光谱仪的校准和计量。使用具有非常短的长度和小的群速度色散的高度非线性和光子晶体光纤，结合参量产生所需的能量和动量守恒，确保梳状频率之间的相位失配可以忽略。与来自锁模激光器或微腔的梳相比，没有谐振器允许从数十千兆赫兹到超过太赫兹的频率间隔的大调谐。
2008-06-03 physics.atom-ph physics.optics
Statistical mechanics of beam self-cleaning in GRIN multimode optical fibers
自从在渐变折射率多模光纤中首次实现空间光束自清洁以来，空间光束自清洁效应引起了越来越多的研究兴趣。它允许具有钟形空间轮廓的光束传播，从而使多模光纤能够用于从生物医学成像到高功率光束传输的多种应用。到目前为止，已经在几种不同的实验条件下对束流自清洁进行了实验研究。而它在理论上被描述为从高阶模到基模的不可逆能量转移，类似于光束凝聚机制。在这里，我们通过波热化的半经典统计力学模型提供了束流自清洁的明确理论描述。这种方法是证实了广泛的实验表征，基于全息模式分解技术，采用激光脉冲的持续时间范围从飞秒到纳秒。理论与实验结果吻合良好，表明光束自清洁可以用统计力学的基本守恒定律来描述。
2021-11-15 physics.optics
The Design Of Fiber Optic Sensors For Measuring Hydrodynamic Parameters
我们提出了一个近似的分析模型，已被开发用于检查流体动力学的光纤传感器的表面附近的流动。通过对可压缩流动的动量守恒、连续性方程和纳维-斯托克斯方程的分析，推导出了二维平面上方的速度和密度随距离的函数关系式。当检查表面附近的流动时，这些表达式可用于估计执行直接光学测量所需的灵敏度，并为间接光学测量参数化剪切力。这些结果的使用允许使用流场的光学特性的传感器的直接建模。未来的工作包括分析光纤传感器的光学参数设计，建模传感器，利用这些参数的最佳测量涉及不同的混合流体流。
2002-03-31 physics.flu-dyn physics.optics
Light-driven mass density wave dynamics in optical fibers
我们最近开发了光的质量极化子（MP）理论来描述透明块状材料中的光传播[Phys. Rev. A 95，063850（2017）]。MP理论是通用的，因为它是基于协方差原理和基本的自然守恒定律。因此，它也可以应用于非均匀和色散材料。在这项工作中，我们应用光的MP理论来描述光在阶跃折射率圆波导中的传播。研究了波导中电场和磁场的本征模，并利用这些本征模计算了光弹性连续动力学（OCD）中用于模拟波导中介质原子动力学的光学力密度。我们证明了波导中的总动量和角动量是由场和介质的耦合态携带的。特别是，我们专注于原子的动力学，这还没有被覆盖在以前的理论，只考虑在波导场动力学。我们还研究了在弛豫过程中产生的弹性波从波导中的原子位移。
2018-08-13 physics.optics
Physical Layer Security in Multimode Fiber Optical Networks
基于多模光纤的通信网络中的逆预编码算法用于利用物理层上的模式相关损耗。这提供了消息的合法（Bob）和非合法（Eve）接收者之间的不对称性，导致Bob的显著SNR优势。结合动态模式信道变化，Eve没有机会重建发送的消息，即使在最坏的情况下，她是全能的。这是第一次，在光纤网络中的物理层安全性的基础上测量的传输矩阵进行了研究。这些结果表明，消息可以安全地发送与传统的通信技术。将保护数据的任务从软件转换到硬件代表了科学范式转变的潜力。引入的技术是朝着网络物理系统的发展迈出的一步。
2019-09-12 cs.CR physics.optics
Transverse radiation force in a tailored optical fiber
我们显示，通过简单的模型计算，如何发送通过光纤的弱激光束施加横向辐射力，如果有一个方位角的不对称性存在于光纤中，使一侧有一个略有不同的折射率比其他。折射率差$Δn$仅需要非常小，为$10^{-3}$量级，以便产生10微米量级的可感知的横向位移。我们认为，这种影响可能已经在最近的实验中看到她等人。101，243601（2008）]，我们讨论了这些观察和理论之间的对应关系。这种效应可以用于以可预测和可控制的方式弯曲光纤，我们建议它可以用于微米级器件。
2009-12-11 physics.optics quant-ph
Theory of dispersive shock waves induced by the Raman effect in optical fibers
本文发展了光纤中拉曼效应诱导的色散冲击波理论，推导了惠瑟姆调制方程，并验证其解与广义非线性薛定谔方程的数值解高度一致。
2025-08-04 nlin.PS physics.optics
Novel laser machining of optical fibers for long cavities with low birefringence
提出了一种新的方法，加工光纤表面的CO ${}_2$激光用于光纤基法布里-珀罗腔（FFPC）。以前的FFPC倾向于大的双折射并且限于相对短的腔长度（$\le$ 200 $μ$ m）。这些特性阻碍了它们在某些应用中的应用，如腔量子电动力学与捕获离子。我们优化了激光加工工艺，以生产大型、均匀的表面结构。这使得腔即使对于长腔长度也能够实现高精细度。通过在激光加工过程中使光纤绕其轴线旋转，消除了由激光器的横模轮廓引起的不对称性。因此，我们能够制造具有高度旋转对称性的光纤反射镜，从而导致显着低的双折射。通过测量腔长范围内的腔精细度和腔线宽的偏振依赖性，我们证实了所生产的用于低双折射FFPC的光纤反射镜的质量。
2015-01-07 physics.optics quant-ph
The Taguchi method for optimizing nonlinear pulse propagation in optical fibers
Pratibimb Photonics Labs, School of Computing and Electrical Engineering, IIT Mandi（普拉蒂姆博光子学实验室，计算与电气工程学院，曼迪理工学院）；Center for Nano Science and Engineering (CeNSE), Indian Institute of Science, Bangalore（纳米科学与工程中心（CeNSE），印度科学学院）
本文提出Taguchi方法用于优化光学纤维中的非线性脉冲传播，通过正交数组实现快速收敛，并通过两个典型问题验证其有效性。
2026-03-08 nlin.PS physics.comp-ph physics.optics
Directional nanophotonic atom--waveguide interface based on spin--orbit interaction of light
玻璃纤维形式的光波导是全球电信网络的骨干。在这样的光纤中，光通过在具有较高折射率的纤芯和较低折射率的包层之间的界面处发生的连续全内反射而被长距离地引导。虽然这种机制确保没有光从波导中逃逸，但它会在包层中产生倏逝场。虽然在标准光纤中保护该场不与环境相互作用，但是通常在空气或真空包层光纤中采用该场，以便使用例如，锥形光纤耦合器值得注意的是，后者所施加的强限制可以导致光的自旋和轨道角动量的显著耦合。利用这一效应，我们证明了受控的方向自发发射的光量子发射到一个亚波长直径的波导。在一个范例设置，包括铯原子位于附近的真空包覆的二氧化硅纳米粒子的影响进行了研究。我们实验观察到的不对称性高于10：1的发射率到对向传播的基本导模的双折射。此外，我们证明，这种不对称性可以定制的状态准备和适当的激发的量子发射器。我们希望我们的研究结果将有重要的影响，在纳米光子学和量子光学的研究和实现集成的光信号处理的经典以及在量子制度。
2014-06-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Photon pair generation by intermodal spontaneous four wave mixing in birefringent, weakly guiding optical fibers
本文从理论和实验两方面研究了在少模双折射光纤中通过自发四波混频过程产生光子对。在这些条件下，多个SFWM过程实际上是可能的，每个过程都与所涉及的四个波的横模的不同组合相关联。我们表明，在弱引导制度，其中的传播模式可以很好地近似线性偏振模式，偏离圆对称由于光纤双折射转化为守恒规则，保留元素的方位角和矩形对称：OAM和奇偶校验必须保存的过程是可行的。我们已经实现了一个SFWM源的基础上的“蝴蝶结”双折射光纤，并测量了收集的泵浦波长的SFWM光谱的每个信号和空闲光子与其合作伙伴的光子重合。我们已经使用了这些信息，连同知识的横向模式，其中的信号和空闲光子发射，作为输入的遗传算法，完成两个任务：i）识别的特定SFWM过程中存在的源，和ii）所使用的光纤的特性。
2016-05-18 physics.optics quant-ph
Channeling of spontaneous emission from an atom into the fundamental and higher-order modes of a vacuum-clad ultrathin optical fiber
研究了真空包层双折射光纤中铷原子的基模和高阶模的自发发射。我们发现，自发发射率依赖于磁子级，模式的类型，量子化轴的方向，和纤维半径。我们发现进入TE模的自发发射率总是关于传播方向对称的。当量子化轴不在包含原子位置的正交平面上时，可能出现自发发射向其它模式的方向不对称。当光纤半径在330 nm至450 nm的范围内时，进入HE $_{21}$模式的自发发射强于进入HE $_{11}$、TE $_{01}$和TM $_{01}$模式的自发发射。在高阶模的截止处，自发发射到引导模和辐射模的速率经历陡峭的变化，这是由模结构的变化引起的。结果表明，当量子化轴位于光纤横截面中适当的方位角时，从循环跃迁到TM模的上能级的自发发射是单向的.
2017-06-14 physics.optics quant-ph
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
Toward a Broadband Astro-comb: Effects of Nonlinear Spectral Broadening in Optical Fibers
提出并分析了一种利用高非线性光纤中窄带天文梳的光谱展宽产生宽带天文梳的新方法。数值模拟表明，级联四波混频显著降低了输入梳状滤波器的边模抑制性能，导致边模幅度不对称。这两种不利的影响可以系统地移动天体梳谱线的重心，如由分辨率为\approx 100，000的天体物理摄谱仪测量的，从而导致波长校准不准确和不稳定。我们的模拟表明，这种性能的惩罚，作为非线性光谱展宽的结果，可以通过使用配置为双通滤波腔补偿。作为一个明确的例子，我们提出了一个设计的基础上的Yb光纤源梳（1 GHz的重复率），通过双通过低精细度腔（精细度= 208）过滤，随后在2厘米，SF6玻璃光子晶体光纤光谱展宽。所得到的天文梳跨越超过300 nm，线间距为16 GHz，预计可为天体物理光谱仪提供1 cm/s（~10 kHz）的径向速度校准精度。这种极端的性能对于寻找和描述类地太阳系外行星以及直接测量宇宙膨胀率的变化是必要的。
2010-03-24 astro-ph.IM physics.optics quant-ph
Micro-pulse upconversion Doppler lidar for wind and visibility detection in the atmospheric boundary layer
首次采用上转换单光子探测方法，研制了一台多功能、人眼安全、结构紧凑、直接探测的多普勒激光雷达。实现了全光纤保偏结构，保证了高的光耦合效率和系统的稳定性。利用集成光学器件，通过制作光纤耦合的周期极化铌酸锂波导和全光纤法布里-珀罗干涉仪（FPI），实现了光接收机的集光率守恒。所谓的双边缘直接检测是使用单通道FPI和单个上转换检测器，结合时分复用方法来实现的。系统在9周内的相对误差小于0.1%。为了证明系统的鲁棒性，在边界层中检测了48小时的大气风和能见度。在比对实验中，激光雷达与超声波风传感器（Vaisala windcap WMT 52）显示出良好的一致性，速度标准差为1.04 m/s，方向标准差为12.3°。
2016-05-22 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Independent Optical Frequency Combs Powered 546 km Field Test of Twin-Field Quantum Key Distribution
本文在外场验证了用相距300公里的独立光学频率梳驱动TF-QKD的可行性，在546公里链路上实现0.53 bit/s的有限码长安全密钥率，并支持44公里光纤不对称，为长距离量子网络部署迈出重要一步。
2024-11-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
