Mixing second and third-order nonlinear interactions in nanophotonic lithium-niobate waveguides
在本文中，我们已经研究了二阶和三阶非线性之间的相互作用，在具有强波导色散的锂酸盐波导中使用均匀和线性啁啾极化模式在输入功率在皮焦耳范围内。我们已经实现了准确的单向脉冲传播模型，以考虑所有可能的非线性相互作用，这些结构。特别是，极化周期已被设计为准相位匹配的单和多和差频产生过程。我们已经展示了如何极化周期可以作为一个额外的自由度，以前所未有的方式定制基于芯片的非线性波导的输出光谱。
2022-04-22 physics.optics
Efficient four-wave mixing at the nanofocus of integrated organic gap plasmon waveguides on silicon
非线性光学，特别是混频，支撑着现代光学技术和量子光学、材料和生命科学以及光通信领域的科学探索。由于非线性效应很弱，有效的频率混合必须在大的相互作用长度上积累，这限制了非线性光子学与电子学的集成，并由于相位匹配的要求而对混合过程产生限制。在这项工作中，我们报告有效的四波混频在微米级的相互作用长度在电信波长。我们在硅上使用集成的等离子体间隙波导，其将光强烈地限制在间隙中的非线性有机聚合物内。我们的方法是如此有效，因为间隙波导通过有效地将其纳米聚焦到几十纳米的模式横截面来增强光，产生如此强烈的非线性响应，以至于有效的四波混频在一微米内累积。这是重要的，因为我们的技术开辟了非线性光学的制度，相位匹配和色散的考虑是放松，从而产生的可能性，紧凑，宽带，和有效的频率混合的平台上，可以集成与硅光子。
2017-06-15 physics.optics
Four-wave mixing and nonlinear parameter measurement in a gallium-nitride ridge waveguide
氮化镓（GAN）具有宽的直接带隙、显著的非线性和高的光损伤阈值，是一种很有前途的集成电光器件材料平台。GAN层中的低损耗脊形波导最近被证明。在这项工作中，我们提供了第一份报告的四波混频在通信波长的GAN波导，并观察到相对较高的非线性传播参数。波导的非线性系数为1.6 ± 0.45 [W*m]-1，相应的GAN的三阶非线性参数估计为3.4e-18 ± 1 e-18 [m^2/W]。结果表明，GAN波导可以在非线性光信号处理应用中发挥作用。
2018-11-16 physics.optics
Self-adaptive waveguide boundary for wideband multi-mode four-wave mixing
我们提出了一种新的方法来提供宽带多模四波混频，独立的本征波导色散。我们采用量子力学和亚波长工程的概念来设计一个有效的光子阱，沿波导截面的梯度电位，提供灵活的控制模式限制。波导边界的自适应性质允许具有等间隔频率和共享传播波矢量的不同空间模式，自动满足能量守恒和波矢量相位匹配条件。利用这一概念，我们展示了分离400 nm的模式之间的相位匹配（从电信波长桥接到近2μm），在超过300 nm的非常大的带宽中偏差小于5%。此外，我们还展示了所提出的方法的灵活性，该方法可以无缝地适应不同的技术平台，具有相同或不同的波导厚度。该策略为多功能非线性应用开辟了新的设计空间，其中能量间隔和相位匹配的操纵是关键，例如具有四波混频的全光信号处理、中红外线产生、具有可选声子能量的布里渊散射等。
2019-02-16 physics.optics
Three-Wave Mixing as a High-Throughput Diagnostic Tool for Nonlinear Waveguides
NTT Research, Inc.（NTT研究所）；Cornell University（康奈尔大学）
本文提出基于近简并三波混频的和频断层扫描（SFT）方法，用于高通量表征二阶非线性波导的色散与纵向相位失配，并在PPLN波导上验证其快速有效性。
2026-10-02 physics.optics
Low-noise on-chip frequency conversion by four-wave-mixing Bragg scattering in SiNx waveguides
实验研究了SiNx波导中非简并四波混频布拉格散射的低噪声可调谐波长转换。波导色散的有限元法模拟与分步傅立叶方法来预测设备的性能，并表明转换效率对相位匹配的强烈依赖性，这是由波导的几何形状控制。采用两个1550 nm波段的脉冲泵浦源，实现了980 nm信号在5 nm范围内的可调谐转换，峰值转换效率为\approx 5%.所演示的布拉格散射过程适用于光的量子态的频率转换。
2012-06-12 physics.optics quant-ph
Mode mixing in asymmetric double trench photonic crystal waveguides
从理论和实验两方面研究了一种新型的双沟槽波导的波导特性，这种波导是在绝缘体上硅（SOI）晶片上形成的二维光子晶体（PhC）平板中嵌入传统的单模条形波导。我们表明，相对低损耗（50 dB/cm）波导的带宽显着扩大到250 nm，几乎覆盖了所有的光子带隙，由于近线性色散的TE类波导模式。然而，平坦的透射光谱被许多窄阻带打断。我们发现，这些阻带可以归因于TE类（正宇称）和TM类（负宇称）模式之间的反交叉。这种效应是波导的强不对称性的直接结果，波导具有空气的上包层和氧化物的下包层。据我们所知，这是第一次演示的影响，包层不对称的传输特性的PhC平板波导。
2003-12-18 physics.optics
Enhancement of the photon pair generation rate by spontaneous four-wave mixing in bent waveguides
本研究针对非线性光学效应增强需求，提出通过弯曲波导利用模场局域化提升有效非线性，在适中弯曲半径下实现光子对产生速率5%-270%的提升，为集成量子光子器件设计提供新思路。
2024-07-15 physics.optics
Engineered photon-pair generation by four-wave mixing in asymmetric coupled waveguides
三阶非线性过程需要相互作用场之间的相位匹配以实现高效率。典型地，在导波$χ^{(3)}$平台中，这通过设计穿过器件的横向轮廓的模式的色散来实现。然而，这限制了可以实现的相位匹配的灵活性。相反，我们分析了四波混频在一对非对称波导，并表明，相位匹配可以实现在任何$χ^{(3)}$波导耦合的非简并泵从相邻的波导。我们证明了这种方法在通过自发FWM产生光子对的情况下产生的额外灵活性，其中可以修改超模色散以产生纯预示的单光子-例如芯片级量子光子学的硅平台所需的关键能力。
2018-09-27 physics.optics quant-ph
Tunable Four-Wave Mixing in AlGaAs Waveguides of Three Different Geometries
AlGaAs材料平台由于其优异的非线性光学特性，已被广泛用于开发非线性光子器件。我们提出了一种新的AlGaAs波导的几何形状，称为半芯蚀刻，这代表了两个先前研究的几何形状，即纳米线和条形加载波导之间的妥协，结合其最佳品质。我们进行了可调谐四波混频（FWM）实验，在所有这三个几何形状的电信C波段（波长约1550 nm），与脉冲泵浦光束和连续波（CW）信号光束。在纳米线、条形加载和半芯几何结构中实现的最大四波混频峰值效率分别为约-5dB、-8dB和-9dB。这些值是AlGaAs波导中报道的最高值之一。信号到空闲转换范围也是显著的：161 nm的带状加载和半芯波导和152 nm的纳米线。基于我们的研究结果，我们得出结论，半芯的几何形状是一种替代的方法，纳米线的几何形状，这已被认为是最有效的几何形状，在半带隙以上的光谱区域进行波长转换。此外，我们表明，半芯几何形状表现出更少的问题与多光子吸收比纳米线几何形状。
2020-09-11 physics.optics
Theory of Pulsed Four-Wave-Mixing in One-dimensional Silicon Photonic Crystal Slab Waveguides
本文对一维硅光子晶体波导中光脉冲的四波混频进行了全面的理论分析和计算研究。我们的理论分析描述了一个非常一般的设置的相互作用的光脉冲，即我们认为非简并四波混频的配置中，在每个频率存在的叠加的引导模式。我们在我们的理论模型中纳入所有相关的线性光学效应，包括波导损耗，自由载流子（FC）色散和FC吸收，非线性光学效应，如自和交叉相位调制（SPM，XPM），双光子吸收（TPA），交叉吸收调制（XAM），以及耦合动力学的FC和光场。特别是，我们的理论分析的基础上的耦合模理论提供了严格推导公式的线性色散系数的导模，这些模式之间的线性耦合系数，以及非线性波导系数描述SPM，XPM，TPA，XAM，和FWM。此外，我们的理论分析和数值模拟揭示了慢光和快光区四波混频特性之间的关键差异，这可能对超紧凑有源光子器件的设计具有重要意义。
2015-07-15 physics.optics
Generation of heralded single photons beyond 1100 nm by spontaneous four-wave mixing in a side-stressed femtosecond laser-written waveguide
我们在飞秒激光直写玻璃波导中实现了单片可集成的先驱光子源。具有宽波长间隔的光子对的产生需要在正常色散区中伴随的大双折射。在这里，通过纳入侧应力轨道，我们生产的波导的双折射率为$1.64\times~10^{-4}$和980 nm附近的传输损耗低至0.21 dB/cm。我们测量了波长间隔为300 nm的光子对，其内部产生速率超过$5.05\times10^6$ /s。二阶关联表明，产生的光子对是在一个强非经典的制度。
2015-11-26 physics.optics quant-ph
Non-resonant Bragg scattering four-wave-mixing at near visible wavelengths in low-confinement silicon nitride waveguides
本文在1.2米低限制氮化硅波导中演示非共振布拉格散射四波混频，测得创纪录的非线性品质因数约3.85 W^{-1}，证明该系统有望在可见光波段实现近单位量子相干频率转换。
2024-01-14 physics.optics
Waveguide-based single-shot temporal cross-correlator
我们描述了一种新的技术，用于执行单次光学互相关在caveguides。我们的方案是基于四波混频两个正交偏振的输入信号之间的传播速度不同，由于偏振模色散。通过测量由四波混频过程产生的闲频波的光谱来确定互相关。
2014-11-11 physics.optics
Theory of Coupled Resonator Optical Waveguides (CROW) Exhibiting High Order Exceptional Points of Degeneracy
提出了一种新的方法和理论框架，用于在基于周期耦合谐振腔光波导（CROW）的光子结构中产生高阶例外简并点（EPD）。这种EPD涉及在CROW中Floquet-Bloch本征波的合并，而不存在增益和损耗，这与基于增益和损耗平衡开发例外点的奇偶时间（PT）对称性的要求相反。EPD在这里通过将谐振器链耦合到相邻的均匀光波导而在传统的耦合谐振器链中引入对称性破坏而产生，这导致在传统的CROW中无法实现的独特模态特性。这些显著的特性包括高的品质因数（Q因子）和强的场增强，即使在腔的两端没有任何反射镜。我们首次展示了CROW表现出各种阶的EPD的能力，包括简并带边缘（DBE）和固定拐点（SIP）。有限长度的CROW在DBE附近工作时，表现出增强的品质因数，并且Q因子随着CROW的长度表现出异常的缩放。我们开发的EPD在这种非常规的CROW使用耦合波方程的理论，我们推导出色散关系的解析表达式。所提出的非常规CROW概念具有各种潜在的应用，包括Q开关、非线性器件、激光器和极其敏感的传感器。
2017-08-23 physics.optics
Tunable mid-infrared generation via wide-band four wave mixing in silicon nitride waveguides
实验研究了在光子芯片氮化硅波导中利用四波混频（FWM）实现近红外（NIR）飞秒脉冲到中红外（MIR）的宽带（>100 THz）下变频。纳米光子几何结构中的工程色散，以及氮化硅的宽透明度范围，使大失谐FWM相位匹配成为可能，并在单个芯片上产生2.6-3.6 μ m的可调谐MIR，泵浦脉冲能量为100 pJ。此外，我们观察到> 20 dB的宽带参数增益的NIR脉冲时，FWM过程中操作的频率上转换配置。我们的研究结果展示了集成光子电路如何在同一芯片上实现多种非线性光学现象，并导致工程合成的宽带，可调谐，相干光跨近红外和中红外波长带从光纤为基础的泵。
2018-07-08 physics.app-ph physics.optics
Shape-preserving and unidirectional frequency conversion using four-wave mixing Bragg scattering
在这项工作中，我们研究了四波混频布拉格散射的配置，采用正交偏振泵浦的双折射波导中的属性。这种配置能够实现大的信号转换带宽，并允许强烈的单向频率转换，因为波导双折射抑制了不期望的布拉格散射过程。此外，我们表明，这种形式的四波混频布拉格散射保持（任意）信号脉冲形状，即使在脉冲泵浦驱动。
2018-04-26 physics.optics
Narrow and broadband single-photon sources using customised-tapered waveguides
本文研究了三阶非线性波导中的自发参量四波混频过程。以前已经表明，这些设备可以准相位匹配的四波混频过程，并提高其转换效率的数量级。通过改变锥形轮廓曲线，我们发现这些设备可以使单光子源在按需频率下具有窄或宽带光谱宽度。使用我们的模型，我们也能够确定波导长度的单光子光谱纯度最大化。
2021-07-30 physics.optics quant-ph
Thermalized polarization dynamics of a discrete optical waveguide system with four-wave mixing
在描述偏振光在分立波导中传输的紧束缚模型下，研究了存在四波混频时两个耦合矢量场的统计力学。能量和功率守恒定律使制定的平衡性质的极化状态的吉布斯措施与正温度。建立了过渡线$T=\infty$，在该过渡线之外产生离散矢量孤子。此外，在大的非线性的限制下，得到的斯托克斯参数的分布的解析表达式被发现是只依赖于初始偏振态的统计特性，而不是非线性的强度。系统演化到最终的平衡态是通过中间阶段时，波导之间的能量交换仍然可以忽略不计。在这个制度的斯托克斯参数的分布有一个复杂的多峰结构强烈依赖于非线性耦合系数和初始条件。
2013-07-11 cond-mat.stat-mech nlin.CD 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
Four-wave mixing and enhanced analogue Hawking effect in a nonlinear optical waveguide
本文详细研究了光在波导中传播的孤子上的光的散射。当不采用旋波近似时，我们证明了控制微扰的线性化波动方程与控制原子玻色凝聚体中声子传播的线性化波动方程具有相同的结构。通过考虑到充分的色散关系，然后我们表明，编码的光子对的生产的散射系数被放大的共振效应相关的调制不稳定性发生在一个连续波的存在。当使用一个现实的例子，氮化硅波导的二氧化硅基板上，我们发现，持续时间为10 fs的孤子会自发地发射约一个光子对每厘米，它的旅行，这使得效果很容易观察。这一结果证实了数值求解方程编码的克尔非线性和管理的演变的全场（孤子加微扰）。我们讨论了与以前的作品致力于模拟霍金效应的对创建率约6个数量级小的链接。
2019-03-21 gr-qc physics.optics
Discrete Diffraction for Spectral Purification in Spontaneous Four Wave Mixing: a Recipe
波导阵列内的光的线性离散光的衍射允许对光的纵向空间分布的控制。我们提出了一种方法，使用这种控制，有效地调制自发四波混频系统中的非线性。这允许去除所生成的信号光子对与空闲光子对之间的伪频率相关。将我们的方法编织成波导设计的配方，对于简单的绝缘体上硅几何形状，我们展示了从P = 0.78到P = 0.97处的近饱和的光谱纯度改善。
2019-12-09 physics.optics quant-ph
Modulational instability and solitons in excitonic semiconductor waveguides
本文从激子-极化激元理论出发，采用宏观场分析方法，研究了由半导体激子材料制成的单模微米波导中的非线性光传输。当光脉冲的光谱中心在基态的Wannier激子共振附近时，它与介质的相互作用是非线性的。这种光学立方非线性是由半导体中的排斥激子-激子相互作用引起的，并且在共振时，它比克尔非线性大几个数量级（例如，在二氧化硅中）。我们证明了一个非常强大的和非常规的调制不稳定性发生，这是以前没有报道过的。在将问题简化为一个单一的非线性薛定谔方程后，我们还探讨了孤波在极化激子间隙内外的形成，并找到了谱展宽的证据。提出了一种激子波导结构的物理模型。
2011-04-08 cond-mat.mtrl-sci 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
Exploring Unconventional Features Of Light Dynamics In Aubrey-Andre-Harper Model Based Quasi-periodic Optical Lattices
报道了一种基于AAH模型的准周期无损耗倏逝耦合波导晶格，用于研究光局域化的非常规物理。我们提出了一个独家的紧束缚离散晶格的带拓扑结构的有条不紊的分析，并相应地研究了模式特性，以揭示这样一个事实，即更高的准周期调制强度的值是必不可少的观察具有更高的本征能量的完全本地化的光状态的签名。这一分析概念已在建议的拓扑晶格中实现了数字化，以实现光的本地化，在那里我们已经表明，支持的状态不仅取决于拓扑参数，而且还取决于特定的位置的激发，这是支持的违反散装边缘对应由于准周期性。此外，我们已经研究了一个独特的影响，存在的障碍，光定位现象，据报道，存在的非对角无序，这是有害的，有利于光定位在拟议的结构，由于拓扑保护。这些发现确实有可能开辟一个肥沃的平台，在拓扑辅助无源光子器件中操纵光。
2021-04-30 physics.optics
Symmetry-protected non-Abelian geometric phases in optical waveguides with nonorthogonal modes
本文将由渐逝耦合波导系统产生非阿贝尔几何相位的方法推广到非正交耦合模理论的框架中。在这里，我们研究了一个实验上可行的三脚架安排的波导，包含暗态，从一个非平凡的U（2）-混合可以通过绝热参数的变化。我们调查的影响，高阶贡献超过最近邻耦合以及自耦合的U（3）相产生的光学四脚设置的稳定性。我们的结果表明，尽管模式的非正交性，暗态的对称性保护光的几何演化从扭曲。
2021-05-11 physics.optics
Measurement of ultrashort optical pulses via time lens imaging in CMOS compatible waveguides
在45cm长的CMOS兼容高折射率玻璃螺旋波导中，利用时频转换技术实现了亚皮秒光脉冲的时间测量。测量基于C波段的高效四波混频，使用约1W的峰值泵浦功率。我们在100ps的时间窗口上实现了400fs的分辨率，表示时间带宽积> 250。
2017-05-07 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
Single-mode Dispersion-engineered Nonlinear Integrated Waveguides for Ultra-broadband Optical Amplification and Wavelength Conversion
针对集成波导色散工程导致多模及性能下降问题，提出结合波导横截面与弯曲截断高阶模式的方法，在氮化硅波导中实现单模与色散工程同步，获得约300 nm放大带宽及200 nm内100 Gbit/s无惩罚全光波长转换。
2024-09-24 physics.optics
Parametric gain and wavelength conversion via third order nonlinear optics a CMOS compatible waveguide
我们在一个45厘米长的高折射率掺杂石英螺旋波导中，利用四波混频实现了C波段亚皮秒波长转换。在100nm波长范围内，当泵浦功率为38W时，开关转换效率为+16.5dB，参量增益为+15dB。此外，我们证明了+5dB的最小增益在波长范围为200nm大。
2017-05-30 physics.optics
Observation of nonlinear higher-order topological insulators with unconventional boundary truncations
Changzhi University（长治大学）；Institute of Spectroscopy, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院光谱研究所）；Aerospace Information Research Institute, Chinese Academy of Sciences（中国科学院空天信息创新研究院）；College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Tianjin University（天津大学精密仪器与光电子工程学院）；Quantum Technology Centre, Faculty of Physics, M. V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理学院量子技术中心）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；School of Physics, Chengdu University of Technology（成都理工大学物理学院）；Department of Physics, Higher School of Economics（高等经济大学物理系）
通过不完整单元格的波导阵列，观测到多种无阈值拓扑孤子，扩展了高阶拓扑绝缘体的家族。
2025-11-20 nlin.PS physics.optics
Slow light enhanced correlated photon pair generation in photonic-crystal coupled-resonator optical waveguides
我们演示了硅光子晶体耦合谐振腔光波导中量子相关光子对的产生。利用高Q、小模体积的光子晶体腔的集体共振实现的慢光超模成功地提高了自发四波混频过程的效率。与无慢光效应的光子晶体线缺陷波导相比，光子对的产生率提高了两个数量级。
2013-04-03 physics.optics quant-ph
Wavelength conversion and parametric amplification of optical pulses via quasi-phase-matched FWM in long-period Bragg silicon waveguides
我们提出了一个理论分析的支持下，全面的数值模拟的准相位匹配四波混频（FWM）的超短光脉冲中传播的弱宽度调制的硅光子纳米线光栅。我们的研究表明，通过适当地设计光波导，使相互作用的脉冲以相同的群速度共同传播，与均匀波导相比，可以容易地实现超过15 dB的转换效率提高。我们还分析了转换效率和四波混频增益与脉冲宽度、时间延迟、走离参数和光栅调制深度的关系。
2014-05-29 physics.optics
Polarization-entangled photon pair sources based on spontaneous four wave mixing assisted by polarization mode dispersion
基于光子的量子比特和集成光子电路已经实现了量子信息处理（QIP）的演示，这有望改变我们计算和通信的方式。为此，偏振纠缠光子对态的源是一种重要的使能技术，特别是对于基于偏振的协议。然而，这样的状态很难在集成光子电路中制备。可缩放半导体源通常依赖于非线性光学效应，其中偏振模色散（PMD）使纠缠降级。在这里，我们直接在AlGaAs波导中产生偏振纠缠态，PMD的帮助下，没有任何补偿步骤。我们进行量子态层析成像和报告的原始并发高达0.91 $\pm$ 0.01中观察到的1100 nm宽的波导。该方案允许直接贝尔态生成与观察到的最大保真度为0.90 $\pm$ 0.01从800 nm宽的波导。我们的演示为在大规模量子光子电路中实现偏振编码协议的源铺平了道路。
2017-03-07 physics.optics quant-ph
Phase time and transmission probability in the traversal of a PT-symmetric potential: the case of an electromagnetic waveguide
我们研究了波包通过PT对称势区的非常规传输特性，描述了实际电磁波沿充满增益和损耗介质的波导的传播。传输概率的非平凡行为表现在给定波长的入射电磁信号对于明确定义的配置的巨大放大中，这取决于增益/损耗对比度。最大透射峰与光谱奇异性有关，并且在“谐振”波长和增益/损耗对比度之间存在严格的相关性。渡越时间以及计算，显示其令人惊讶的消失在不透明的障碍限制，独立的增益/损失对比度，这是某种哈特曼效应的回忆。此外，非局部效应表现在负延迟时间的存在下，对于给定的配置，而最大延迟时间和传输概率峰值之间的相关性是明显的，虽然明显取决于增益/损耗对比度。
2017-10-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
All-optical switching via four-wave mixing Bragg scattering in a silicon platform
我们采用非简并四波混频布拉格散射（FWM-BS）的过程来演示在硅平台上的全光控制。在我们的配置中，一个强的，非信息携带泵与一个弱的控制泵和输入信号在绝缘体上硅波导混合。通过这种高限制波导的光学非线性，弱泵浦控制从信号到空闲的波长转换过程，导致信号的受控耗尽。另一方面，强泵起到恒定偏置的作用。在这项工作中，我们实验表明，它是可能实现这种低功耗的开关技术作为第一步走向通用的光学逻辑门，并测试随机二进制数据的性能。即使在信号和控制泵浦电平几乎相等的非常低的功率下，眼图也保持打开，指示逻辑门的成功操作。
2016-11-12 physics.optics
Demonstration of second harmonic generationin gallium phosphide nano-waveguides
我们设计、制作并测试了用于二次谐波产生（SHG）的磷化镓（GaP）纳米波导。我们在光通信O波段利用低功率连续波泵浦实现了655 nm可见光范围内的二次谐波。我们的结构利用模态相位匹配，使得泵的低阶本征模与二次谐波的高阶本征模相位匹配。我们观察到相位匹配的SHG的相互作用模式的不同组合，通过改变波导的宽度和调谐泵浦的波长。所提出的结果有助于开发集成的光子平台与有效的非线性波混合过程的经典和量子应用。
2020-06-22 physics.optics
Quasi-phase-matching $χ^{(3)}-$parametric interactions in sinusoidally-tapered waveguides
在这篇文章中，我展示了如何锥形波导可以作为有效的准相位匹配计划的四波混频参量过程中的三阶非线性材料。作为一个例子，已进行了深入的研究，提高三次谐波产生的正弦锥形光纤。利用傅里叶级数分析，得到了这些结构中非线性参量相互作用的准相位匹配条件。研究了三次谐波的转换效率与调制幅度、抽运波长、抽运方向、锥形周期等参量的关系。与均匀波导相比，转换效率提高了几个数量级。我设想这项工作可以重塑领域的引导非线性光学使用中心对称材料。
2017-11-24 physics.optics
Unconventional photon blockade in three-mode optomechanics
本文分析了一个光机械系统中的光子关联，该系统包含两个非线性光学模和一个机械模，它们通过三模混频耦合。在弱驱动条件下，我们确定了弱克尔非线性区光子反聚束的最佳条件，并发现解析计算与数值计算结果是一致的。光子阻塞效应归因于三模相互作用产生的双光子激发路径中的破坏性量子干涉。
2018-05-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Tunable soft-matter optofluidic waveguides assembled by light
具有特殊光学性质的人造材料的开发是当前光子学研究的主要方向之一。特别令人感兴趣的是可通过外部刺激重构的软物质系统，其在从物理到化学和生命科学的研究领域中发挥重要作用。在这里，我们准备和研究非常规的自组装胶体光波导（CWs）创建波长大小的电介质颗粒举行在一起的远程光学力。我们证明了这些CW的强大的非线性光学特性，导致光学变换特性非常相似的梯度折射率材料，并使可逆的全光调谐光传播通过CW。此外，我们的特点是强大的光机械相互作用负责的CW自组装，特别是，我们报告的自我维持振荡的整个CW结构调谐，使波长的激光束形成的CW是不允许传播通过。所观察到的CW的机械运动和通过CW传输的光的强度之间的显著耦合可以形成用于设计通过光可重构的新型介观尺度光子器件的基础。
2018-08-24 cond-mat.soft 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
Graphene oxide for enhanced nonlinear optics in low and high index contrast waveguides and nanowires
我们证明了增强的四波混频（FWM）在掺杂氧化石墨烯（GO）层集成的二氧化硅波导。由于集成波导和具有高克尔非线性和低损耗的GO膜之间的强模式重叠，混合集成波导的四波混频效率显著提高。我们对不同的泵浦功率、波长失谐、GO涂层长度和GO层数进行了四波混频测量。我们的实验结果表明，与理论吻合良好，实现了高达9.5 dB的提高，在四波混频转换效率为1.5厘米长的波导集成2层的GO。我们从理论上表明，对于不同的波导几何形状的四波混频效率的提高~ 20 dB，可以得到在掺杂的二氧化硅波导，和超过30 dB的硅纳米线和槽波导。这证明了将GO膜引入到集成光子器件中以增强非线性光学过程的性能的有效性。
2018-11-07 physics.optics
A collective modulation instability of multiple four-wave mixing
本文研究了单模光纤或波导中双频泵浦产生的多重四波混频的调制不稳定性。通过应用Floquet理论帐户的周期性四波混频，我们揭示了集体类型的不稳定性发生在异常色散制度。通过非线性薛定谔方程的数值解验证了我们对线性稳定性分析的解释
2011-05-30 nlin.PS physics.optics
Energy Dissipation and Asymmetric Excitation in Hybrid Waveguides for Routing and Coloring
从外部光源到纳米级波导的光信号的传递对于纳米光子电路的发展是非常重要的。然而，将外部光能有效地耦合到纳米光子组件中是困难的，并且仍然是一个挑战。在此，我们使用外部二氧化硅光致发光器来点亮有机-无机混合纳米波导，即由掺杂有MoS $_{2}$量子点的聚合物细丝组成的系统。纳米纤维激发的纳米波导在一个交叉的几何形状被发现沿两个相反的方向不对称地耦合激发信号，与不同的能量耗散导致不同颜色的光发射的MoS $_{2}$量子点和收集从波导终端。有趣的是，混合波导中的彩虹状光是通过红、绿、蓝三种成分的三合一混合实现的。这种异质维波导点系统代表了集成纳米光子器件中全光路由和全色显示的重大进展。
2022-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Pump-and-probe optical transmission phase shift as a quantitative probe of the Bogoliubov dispersion relation in a nonlinear channel waveguide
本文从理论上研究了小振幅光波与偏振单色光在具有瞬时和空间局部克尔非线性的单模通道波导中的色散关系。这些小的发光波动沿着波导传播的Bogoliubov元激发顶部的一维稀释玻色量子流体的演变。因此，它们显示出Bogoliubov型的强重整化色散律。分析和数值结果发现，在不存在和存在的单光子和双光子损失。硅和氮化硅波导被用作示例。最后，我们提出了一个实验来测量这个Bogoliubov色散关系，基于受激四波混频和干涉光谱技术。
2017-04-21 cond-mat.quant-gas physics.optics
Four-wave mixing Floquet topological soliton
我们考虑一个拓扑Floquet绝缘体实现为蜂窝阵列的螺旋波导压印在弱双折射介质。该系统占四波混频发生在一系列的共振产生的Floquet相位匹配。在这些共振条件下，系统维持稳定的线偏振和亚稳态椭圆偏振双分量边缘孤子。耦合的非线性方程描述这种孤子的包络的演变。
2021-11-04 nlin.PS physics.optics
Complete conversion between one and two photons in nonlinear waveguides with tailored dispersion
高效率的光子对产生是许多光量子技术长期追求的目标，相干光子转换过程是实现这一目标的有希望的候选者。从理论上证明了如何通过对宽带量子混频的频率色散进行剪裁来控制非线性光波导中窄带泵浦光子和宽带光子对之间的相干转换。我们发现，完全确定性的转换，以及泵浦光子复苏可以在有限的传播距离实现。我们还发现，高转换效率可以实现鲁棒性在长的传播距离。这些结果表明，色散工程是一种很有前途的方式来调整和优化相干光子转换过程。
2021-10-06 physics.optics quant-ph
Mirrorless optical parametric oscillator inside an all-optical waveguide
无色散光学参量振荡器（MOPO）是一对反向传播的强光场相互作用产生的非线性效应提供的内禀反馈的结果。顾名思义，这种装置不需要一个腔体来发射激光，而只需要非线性介质。在这里，我们报告的第一个演示MOPO的全光波导的效果下。由于对向传播的泵浦场和控制场与多能级原子系统相互作用而产生的有效的四波混频过程有利于产生彼此对向传播的无镜斯托克斯场和反斯托克斯场。在泵浦转换效率大于30%的情况下，最大输出功率可达mW。此外，由于强高斯光束的交叉相位调制产生的光场的全光波导，从而诱导不同的空间模式的斯托克斯以及反斯托克斯领域。在适当的实验参数下，我们可以同时产生相关高斯模和拉盖尔-高斯模。
2018-04-13 physics.optics
Parasitic loss in microring-waveguide coupling and its impact on wideband nonlinear photonics
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Joint Quantum Institute, NIST/University of Maryland（NIST/马里兰大学联合量子研究所）；Reality Labs Research, Meta（Meta Reality Labs 研究部）
本文研究了微环谐振器中截止波导引起的寄生损耗问题，发现其对宽带非线性光子学性能有显著影响。
2025-05-15 physics.optics
Nonlinear characterisation of a silicon integrated Bragg waveguide filter
在自发四波混频（FWM）光子源中，布拉格波导是一种很有前途的用于泵浦抑制的光学滤波器。在这项工作中，我们调查的过滤器本身不需要的光子对的产生。我们这样做，利用自发和经典的四波混频，这使得精确的非线性响应的设备的特性之间的关系。从经典的测量估计的对生成率与计算的理论值相比，通过一个完整的量子模型的过滤器，这也允许调查所产生的对的光谱特性。我们发现一个很好的理论和实验之间的协议，确认受激FWM是一个有价值的方法来消除集成滤波器的非线性响应，并在布拉格波导中产生的对是不是一个严重的问题，一个完全集成的非经典源的操作。
2018-02-15 physics.optics quant-ph
Giant resonance and anomalous quality factor scaling in coupled resonator optical waveguides at the degenerate band edge
提出了一种提高耦合谐振腔光波导（CROW）在简并带边（DBE）附近工作时的品质因数的新方案。DBE是当四个布洛赫本征模聚结时发生的四模例外简并点（EPD），提供了场的巨大增强的共振条件。我们报告了一个前所未有的缩放律的品质因数的CROW时，在DBE操作，即使在存在的损失和结构扰动。值得注意的是，所提出的CROW的Q因子可以被设计为超过具有等于CROW长度的直径的单个环形谐振器的Q因子，因此具有整体强的面积减小。这封信中报道的研究结果对于将场振幅提高到巨水平和环形谐振器的Q因子是至关重要的，并且对于包括四波混频、Q开关、激光器和高灵敏度传感器在内的各种应用都非常有益。
2017-07-31 physics.optics
Spontaneous four-wave mixing in lossy microring resonators
本文导出了边耦合到沟道波导的微波谐振腔中自发四波混频的一般哈密顿公式。环中的散射损耗的影响，以及寄生的非线性效应，包括自和交叉相位调制。本文提出了一种计算这种系统在任意参数和泵浦状态下的输出的方法。对于弱抽运的限制，产生的光子对的联合光谱强度的表达式，以及单符合比，推导。
2015-05-05 physics.optics quant-ph
Brillouin Cooling in a Linear Waveguide
由于斯托克斯散射在大多数实际系统中的热力学优势，布里渊散射通常不被认为是可以导致材料冷却的机制。然而，在谐振器上的实验中已经示出，通过反斯托克斯布里渊散射的净声子湮灭可以借助于合适的一组光学和声学状态来实现。另一方面，在线性波导中冷却行进的声子，可能导致操纵单向声子通量的令人兴奋的未来前景，甚至通过声子非互易传输量子信息。在这项工作中，我们提出了一个分析的条件下，低和高群速度的声子布里渊冷却可以实现在线性波导。我们分析了参与前向布里渊散射的光学模式和行进声学模式之间的三波混合相互作用，并揭示了该过程的关键操作机制。我们的计算表明，可测量的冷却可能会发生在一个系统中的声子的空间损失率是相同的顺序作为空间光学损失率。如果这种波导中的布里渊增益达到10 $^{5}$ m $^{-1}$ W $^{-1}$的量级，则可以用几mW的适度泵浦功率观察到声子模式的明显冷却。
2016-10-17 physics.optics
