Designing coupled microcavity lasers for high-Q modes with unidirectional light emission
我们设计了耦合光学微腔，并报道了折射率范围很宽的高$Q$模的定向光发射。该系统由圆形腔组成，该圆形腔以回音壁模式的形式提供高$Q$模式，而相邻的变形微腔起到从圆形腔传输的光的波导或准直器的作用。由于这个非常简单但强大的概念，我们获得了具有有希望的定向发射特性的高- $Q$模式。该方案不需要相空间信息，实验上易于实现。
2011-03-15 physics.optics
Transition between Kerr comb and stimulated Raman comb in a silica whispering gallery mode microcavity
我们从理论和实验上研究了具有大自由光谱范围（FSR）的石英微腔中调制不稳定性和拉曼增益之间的转换，揭示了我们可以选择性地从四波混频主导态转换到受激拉曼散射主导态。理论分析和实验结果都表明，在不同的自由谱段间距下，克尔梳的跃迁之间存在一个拉曼优势区。通过改变驱动功率、光腔与波导的耦合以及激光失谐量，可以有选择地获得稳定的克尔梳和拉曼态。这种可控的过渡是由于在二氧化硅回音壁模式微腔中存在调制不稳定性和拉曼增益之间的增益竞争而实现的。
2017-12-13 physics.optics
Analytical and FDTD design of hybrid Fabry-Perot plano-concave microcavity for hexagonal boron nitride
有效的单光子发射器（SPE）的光的发射应当具有进入良好定义的时空模式的高计数率以及可接近的数值孔径（NA），以增加有效耦合到光波导中所需的光提取效率。基于先前开发的制造混合法布里-珀罗微腔的实验方法（进一步的信息可用[F. Ortiz-Huerta等人，Opt.Express 26，33245（2018）]），我们设法找到了实验可实现的分析和时域有限差分（FDTD）值，增强自发发射的混合平凹微腔的几何参数在二维（2D）六方氮化硼（hBN）中的色心的增强（即，Purcell增强），同时限制发射器的NA。利用傍轴近似和转移矩阵模型分别计算了微腔的基模和谐振模的光斑尺寸。发现由混合平凹微腔内部的2D hBN层托管的SPE（即面内偶极子）的Purcell增强为6。
2022-05-12 physics.optics
Dressed bound states and non-Markovian dynamics with a whispering-gallery-mode microcavity coupled to a two-level atom and a semi-infinite photonic waveguide
Northeast Normal University（东北师范大学）；Northeastern University（东北大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；The University of Tokyo（东京大学）；Shangrao Normal University（上饶师范学院）
研究开放微腔中dressed bound states的形成机制，探讨非马尔可夫动力学下的量子态操控及其在高性能量子器件中的应用潜力。
2025-04-13 physics.optics
Resonant state expansion applied to planar waveguides
本文将电动力学中新近发展起来的共振态展开方法推广到光非垂直入射的平面开放光学系统。该方法的说明和验证上完全可解的例子，如介质板和布拉格反射器微腔，显式的解析公式。这种比较证明了该方法的准确性和收敛性。有趣的是，根据谐振状态的介质板的频谱分析揭示了波导模式在传输中的影响。这些在共振时不耦合到外部光的模式令人惊讶地耦合到外部光以用于非共振激发。
2013-10-21 physics.optics
End-fire injection of guided light into optical microcavity
将光耦合到微盘中在诸如谐振滤波器和光学传感器的许多应用中起着关键作用。虽然有几种方法已经成功地将光有效地耦合到微盘中，但大多数方法都对环境振动非常敏感。在这里，我们展示了一个强大的机制，这被称为端射注入。通过将输入波导直接连接到圆形微盘，该机制表明光可以有效地耦合到光学微腔中。当输入信号处于谐振状态时，耦合效率可以高达0.75。数值计算结果表明，这种高耦合效率是由于回音壁模与输入信号之间的相长干涉。我们还表明，端射注入可以进一步扩展到低折射率（如n = 1.45）的长寿命共振。我们相信我们的研究结果将有助于光学微腔的应用。
2015-05-05 physics.optics
Bandpass transmission spectra of a whispering-gallery microcavity coupled to an ultrathin fiber
直径为1-4微米的锥形光纤被广泛用于激发微腔的回音壁模式。通常，由于腔内的光的谐振吸收，耦合到谐振周围的波导的WG腔的透射光谱呈现洛伦兹凹陷形态。在本文中，我们证明了一个WG腔耦合到一个MEMS光纤（500- 700 nm）的传输谱可以同时呈现洛伦兹下降和峰值，取决于光纤和微腔之间的间隙。通过考虑耦合区域内来自光纤的非谐振光的大散射损耗，这种现象可以归因于部分谐振光经由WG模式绕过有损散射区域，允许其耦合到腔体和从腔体耦合，因此表现为透射光谱内的洛伦兹峰，这意味着系统可以在带通滤波器框架内实现。
2017-03-07 physics.optics
Nonlinear dynamical tunneling of optical whispering gallery modes in the presence of a Kerr nonlinearity
利用耦合回音壁模研究了光学微腔中克尔非线性效应对动态隧穿的影响。我们选择的模型系统是“分插滤波器”，它包括一个光学微腔和两个耦合到腔的波导。由于倏逝场在波导上的散射，微腔中的回音壁模形成双峰，其在光谱中表现为分裂。由于这些双峰可以被看作是两个不同的动态状态之间的动态隧穿与空间重叠的光谱特征，克尔非线性对双峰的影响进行了数值研究的立方非线性和动态隧穿之间的关系在更一般的上下文中。在数值实现的模型系统，它是观察到的双峰显示在其传输曲线的克尔非线性腔中的增加的一个转折。同时，一个旋转模式在传输中变得比另一个占主导地位，因为双重态中的两个状态具有不均匀的线宽。通过使用耦合模理论，基本模式动力学的现象的理论建模和澄清。
2015-12-15 physics.optics
Generalized Full-Vector Multi-Mode Matching Analysis of Whispering-Gallery Microcavities
我们概述了一个全矢量的三维多模匹配技术在圆柱坐标系，解决了相互之间的相互耦合的多个模式共同传播的扰动回音壁模式微腔。除了其优越的精度方面，我们以前实施的单模匹配技术，这种目前的技术是适合建模波导腔耦合的多模耦合的影响是不可忽略的。使用这种方法，提出了一个强大的计划，混合集成到绝缘体上硅平台的微腔。
2014-05-02 physics.optics
Design and simulation of GaSe hybrid photonic waveguides on a \b{eta}-Ga2O3 platform
本研究数值探索了 GaSe/Al2O3/\{eta}-Ga2O3 混合光子波导，发现其在 1.55 μm 波长下具有超 96% 的功率限制因子和低损耗，突显了其在下一代光子集成电路中的潜力。
2025-04-07 physics.app-ph physics.optics
Hybrid integrated narrow linewidth semiconductor laser based on the distributed feedback from an external deformed microcavity
Key Laboratory of Optoelectronic Technology & Systems (Education Ministry of China), Chongqing University（光电技术与系统教育部重点实验室，重庆大学）
本文提出一种混合集成窄线宽半导体激光，通过将DFB激光芯片与变形微腔结合，实现连续波长调谐，显著降低线宽并提升侧模抑制比。
2026-05-07 physics.optics
Emergence of correlated optics in one-dimensional waveguides for classical and quantum atomic gases
我们分析了在光通过波导的传输，限制经典或超冷量子简并原子系综的相关光学现象的出现。利用随机蒙特卡罗模拟和输运理论的转移矩阵方法，从原子密度、热展宽和光子损失等方面确定了相关集体响应的条件。我们还计算了波导传输谐振的“合作兰姆位移”，并讨论了有效的一维波导系统的具体线位移。
2016-09-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Coupling of a Single Diamond Nanocrystal to a Whispering-Gallery Microcavity: Photon Transportation Benefitting from Rayleigh Scattering
研究了金刚石薄膜在回音壁-微腔-波导耦合系统中的瑞利散射，发现它对光子输运起着重要作用。一方面，该研究为未来固态腔量子电动力学向强耦合物理方向发展提供了新的思路。另一方面，受益于这种瑞利散射，新的光子输运，如偶极诱导透明和强光子反聚束可以同时发生。作为潜在的应用，该系统可以作为高效率的光子旋转门。相反，[B。Dayan \textit{et al.}，\textrm{Science} \textbf{319}，1062（2008）]，这里提出的光子旋转门高度不受光子的方位角位置的影响。
2011-06-08 physics.optics quant-ph
Waveguide coupled cavity-enhanced light emission from individual carbon nanotubes
我们展示了一个单独的单壁碳纳米管光发射器集成到一个微腔和波导在电信波长制度。来自碳纳米管的光发射在腔谐振处增强，并且从波导面有效地提取。我们已经用干法将碳纳米管转移到纳米梁腔中，确保使用单个碳纳米管。来自手性识别的单个碳纳米管的引导光发射具有小于1.3 nm的窄线宽和$\sim$ 17 dB的非共振抑制。波导耦合器件配置与完全集成的片上设计兼容，并且对于基于碳纳米管的光子学是有希望的。
2021-01-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coupled mode theory for on-channel nonlinear microcavities
我们考虑一个非线性微腔，它将波导通道分成两部分，使得它们之间的耦合仅由于微腔的谐振特性而成为可能。我们提供了一个严格的推导方程中使用的唯象耦合模理论，这样的系统。这使我们能够找到明确的公式，所有的拟合参数，如衰减率，耦合系数和特征强度的模式配置文件。讨论了半解析方法的优点，并与严格数值方法的结果进行了比较。特别注意的是多层结构，因为它们代表了最简单的实现通道上的微腔。
2011-05-20 physics.optics
Tunable dynamic Fano resonances in coupled-resonant optical waveguide
从理论上提出了一种利用微腔折射率的动态调制来实现光子结构中法诺共振的线型工程的方法。该方法的例子是考虑耦合谐振器光波导系统。一个精确的Floquet分析，耦合模理论的基础上，提出。根据静态结构是否维持局部模式，可以动态地产生两种不同的共振。在前一种情况下，出现单个Fano共振，其可以通过改变折射率调制幅度和频率来在频率和线宽两者上调谐。在后一种情况下，两个共振，在透射率的窄的非对称下降的形式，被发现，这可以重叠导致电磁感应的透明效果。
2015-05-15 physics.optics quant-ph
Second-harmonic generation with a 440,000% W-1 conversion efficiency in a lithium niobate microcavity without periodic poling
该研究在反极化双层X切薄膜铌酸锂上制备本征品质因子超9.4×10^5的滑轮波导耦合微环谐振器，无需周期性极化即可实现媲美PPLN微腔的440000% W⁻¹二次谐波转换效率，降低了高效非线性频率转换对难制备的PPLN微腔的依赖。
2023-12-12 physics.app-ph physics.optics
Raman-enhanced spectral compression of high-energy femtosecond laser pulses in molecular gases
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Wuhan National Laboratory for Optoelectronics（武汉光电国家研究中心）；Cornell University（康奈尔大学）；Xi’an Institute of Applied Optics（西安应用光学研究所）
本文提出了一种基于气体中非线性传播的高能光谱压缩技术，通过拉曼效应改善压缩过程，实现光谱宽度压缩至5nm，为高能窄带光源提供新方向。
2026-03-21 physics.optics
Ultrastrong coupling between nanoparticle plasmons and cavity photons at ambient conditions
超强耦合是一种独特的电磁相互作用机制，它使得各种有趣的物理现象成为可能。传统上，这一制度已达到耦合多量子阱，超导人造原子，或二维电子气体的子带间跃迁的微腔谐振器。然而，采用这些平台需要苛刻的实验条件，如低温、强磁场和高真空。在这里，我们使用等离子体纳米棒阵列定位在谐振光学法布里-珀罗微腔的波腹，以达到在环境条件下的超强耦合（USC）制度，而不使用磁场。从光学测量中，我们提取的相互作用强度的值超过跃迁能量高达g/ω~0.55，深在USC制度，而纳米棒阵列仅占腔体积的~4%。此外，通过比较耦合和非耦合系统的共振能量，我们间接观察到高达~10%的基态能量的修改，这是USC的标志。我们的研究结果表明，等离子体激元微腔极化激元是一个很有前途的新平台，在室温下的光学和红外范围的超临界实现。
2019-12-16 physics.optics
Photonic molecules made of matched and mismatched microcavities: new functionalities of microlasers and optoelectronic components
光子分子，通过与化学分子的类比而命名，是紧密定位的电磁相互作用的微腔或“光子原子”的簇。当两个或多个微腔靠近在一起时，它们的光学模式相互作用，并且出现了丰富的光子分子超模谱，这取决于单个腔的几何和材料特性以及它们的相互作用。在这里，我们讨论了光子分子超模的可控操作的方法，这改善或增加新的功能，以微腔为基础的光学元件。我们提出了几种优化调谐的光子分子设计，用于降低半导体微激光器的阈值，产生定向光发射，提高基于微腔的生物（化学）传感器的灵敏度，并优化耦合腔波导弯曲处的电磁能量传输。讨论了由相同的微腔组成的光子分子以及由不同尺寸或材料失谐度的微腔组成的光子分子。微波实验缩放光子分子结构目前正在进行中，以确认我们的理论预测。
2007-04-17 physics.optics
Spin-selective strong light-matter coupling in a 2D hole gas-microcavity system
本文利用量子霍尔区域中的二维空穴气体与微腔耦合，实现了自旋选择性强光-物质相互作用，并定量解释了真空 Rabi 分裂的圆偏振依赖性与磁场和空穴密度的关系。
2023-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
All-Optical Nanopositioning of High-Q Silica Microspheres
实现了高\textit{Q}二氧化硅微球与光波导的可调谐全光耦合。利用一种新的光学纳米定位方法，在171 mW的激光功率下，观察到非对称微球杆的诱导热膨胀，并将其用于微球-波导耦合的微调。微腔位移范围为（0.612~ $\pm$ ~0.13）-（1.5 $\pm$ 0.13）$μ$ m，纳米级灵敏度范围为（2.81 $\pm$ 0.08）-（7.39 $\pm$ 0.17）nm/mW，耦合距离与茎激光加热呈明显的线性关系。使用这种方法，改变耦合，使得可以针对特定样品探索不同的耦合机制。这种可调耦合方法，原则上，可以纳入实验室芯片微谐振器系统，光子分子系统，和其他纳米定位框架。
2017-03-23 physics.optics
Quasi-phasematching of harmonic generation via multimode beating in waveguides
提出了一种气体中准相位匹配高次谐波产生的新方案。在这方面，由波导的多于一个模式的激励引起的轴向强度的快速变化用于实现准相位匹配。数值模拟表明，谐波信号的增强超过了单个相干长度所实现的增强因子>10^4。
2007-02-14 physics.optics physics.plasm-ph
Generation and Bistability of a Waveguide Nanoplasma Observed by Enhanced Extreme-Ultraviolet Fluorescence
利用飞秒激光脉冲对锥形空芯波导中惰性气体的高非线性光激发进行了研究。局部等离子体激元场增强诱导纳米等离子体的产生，导致中性和电离氙，氩和氖的光学跃迁的非相干极紫外荧光。尽管在波导中有足够的强度，但没有观察到高次谐波产生。荧光发射表现出强烈的双稳态表现为强度滞后，给出强烈的迹象多步碰撞激发。
2013-12-10 physics.optics physics.plasm-ph
Highly efficient 4 micron light generation through fs-fiber laser driven supercontinuum in Si$_3$N$_4$ waveguides
通过基于交钥匙光纤激光器的超连续谱产生过程，直接访问中红外（分子官能团光谱区域），提供了不可否认的简单性和鲁棒性优势。最近，在电信波长泵浦的氮化硅波导中的中红外色散波的相干性的评估，建立了一个重要的第一步，基于这种紧凑的系统的中红外频率梳产生。然而，频谱范围和效率仍然达不到实际实施。在这里，我们第一次实验证明，我们的知识，FS-光纤激光器驱动系统的基础上大截面氮化硅波导可以达到，功率足以驱动双梳光谱，重要的温室气体光谱区域近4微米，通常通过不同的频率产生或更复杂的方法访问。我们显示，从2微米飞秒光纤激光器，高达30%的功率转换和毫瓦级的输出功率，证明这样的来源是合适的候选人紧凑，芯片集成的光谱和传感应用。
2018-06-18 physics.optics
Optical fiber taper coupling and high-resolution wavelength tuning of microdisk resonators at cryogenic temperatures
本文报道了一个在低温（~10 K）下通过光纤锥形波导倏逝波耦合研究微腔谐振器的系统，并演示了光纤与嵌入量子点的AlGaAs微盘腔的有效耦合。作为一个直接的应用程序，这个工具，我们研究了高分辨率调谐的微盘腔，通过氮气吸附，首先讨论的Mosor等人。通过适当的调节氮气流量和输送的气体到样品表面，连续调谐可以实现与适度的气体流量，并实现整体的波长漂移大至4 nm。
2006-11-14 physics.optics
Edge modes in 2D electromagnetic slab waveguides: analogues of acoustic plasmons
我们分析了平面电磁波由两个完美的电导体形成的平板波导限制。值得注意的是，描述这种波导中的横向电磁模式的2D麦克斯韦方程组精确地映射到流体或气体中的声波方程。我们发现，两个平板波导与相反的符号磁导率之间的接口支持一维边缘模式，类似于表面声学等离子体在接口与相反的符号质量密度。我们分析了这种新型的边缘模式的情况下，各向同性介质和各向异性介质张量渗透率（包括双曲介质）。我们还考虑到“非厄米”的边缘模式与虚频率或/和传播常数。我们的理论预测是可行的光学和微波实验涉及二维超材料。
2020-07-21 physics.class-ph physics.optics
Brillouin Optomechanics in Coupled Silicon Microcavities
光学和机械波的同时控制使得一系列基础和技术突破成为可能，从超稳定频率参考装置的演示到激光冷却实验中量子经典边界的探索。最近，已经在布里渊区的集成纳米波导和微腔中观察到这种光-机械相互作用，其中短波长机械模式在几GHz处散射光。在这里，我们工程师耦合光学微腔光谱，使低阈值激发的机械行波模式，通过后向受激布里渊散射。探索后向散射，我们提出了支持超高频模式（$\sim25$ GHz）和大的光机械耦合率（$g_0/2π\sim 50$ kHz）的微腔设计。
2016-09-29 physics.optics
High-efficiency integrated laser on erbium-doped lithium niobate-on-insulator
MOE Key Laboratory of Weak-Light Nonlinear Photonics, School of Physics and TEDA Institute of Applied Physics, Nankai University（南开大学物理学院与泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室）
本文提出一种集成掺铒LNOI激光器，结合高掺铒LN、大直径微环谐振器和双向泵浦，在1562 nm实现16.91%斜率效率，首次突破LNOI平台10%效率门槛。
2026-09-15 physics.optics
Phase Matching of High-Order Harmonics in Hollow Waveguides
本文研究充气毛细管波导中高次谐波的相位匹配，实验与理论对比揭示三种匹配机制，并预测和初步验证了一种仅发生在特定分数电离水平、对载波绝对相位敏感的新机制。
2024-03-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Strong Dipole-Dipole Interactions via Enhanced Light-Matter Coupling in Composite Nanofiber Waveguides
本文利用并矢 Green 函数分析双纳米光纤复合波导，证明其可增强发射体耦合、Purcell 效应及偶极介导纠缠。
2024-05-10 physics.optics quant-ph
High performance waveguide uni-travelling carrier photodiode grown by solid source molecular beam epitaxy
报道了第一个用固体源分子束外延（SSMBE）生长的波导耦合磷化物基UTC光电二极管。金属有机气相外延（MOVPE）和气体源分子束外延（GSMBE）长期以来一直是生产高质量InGaAsP材料的主要生长技术。SSME的使用克服了与MOVPE中锌的无意扩散相关的主要问题，并提供了MBE生长技术提供的卓越控制的好处，而无需处理GMBE有毒气体的成本和风险。UTC外延结构包含300 nm n-InP收集层和300 nm n++-InGaAsP波导层。与共面波导（CPW）集成的UTC-PD具有大于65 GHz的3 dB带宽和100 GHz时1.1 dBm的输出RF功率。我们还展示了我们的天线集成UTCs辐射的功率的绝对水平的准确预测，在200 GHz和260 GHz之间，使用3D全波建模，并考虑到UTCs的天线阻抗匹配。此外，我们提出了第一个光学三维全波建模的波导UTCs，它提供了一个详细的洞察透镜光纤和UTC芯片之间的耦合。
2019-09-28 physics.app-ph physics.optics
Discrete quality-factor control in a side-coupled photonic crystal microcavity: evanescent Bloch tunnelling and the finite-cell correction
Istanbul Okan University（伊斯坦布尔奥坎大学）；Pamukkale University（帕穆克卡莱大学）
研究侧耦合光子晶体微腔的品质因子离散调控机制，发现每行因子由倏逝Bloch通道衰减决定，并需有限元胞修正，设计在1550nm灵敏度达634nm/RIU。
2026-10-09 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
Spatial-mode-interaction-induced dispersive-waves and their active tuning in microresonators
光脉冲在介质波导和谐振器中的非线性传播为研究各种显著的相互作用提供了实验室。许多由此产生的现象在光学系统中找到应用。一个例子是色散波的产生，切伦科夫辐射的光学模拟。这些波在光谱学和计量学中常规使用的光纤光谱展宽器中具有重要作用。当孤子脉冲由于高阶色散而开始辐射功率时，色散波形成。最近，人们报道了在微腔中通过相位匹配色散波到耗散克尔腔（DKC）孤子来产生色散波。在这里，它示出的微腔内的空间模式的相互作用也可以用来诱导色散波。在DKC孤子产生中，这些相互作用通常是完全避免的。孤子的自频移也被证明诱导色散波频率的微调控制。这种机制和空间模式相互作用提供了一种新的方法来光谱控制这些重要的波。
2016-06-03 physics.optics
High energy photoelectron emission from gases using plasmonics enhanced near-fields
本文从理论上研究了利用等离子体增强近场技术研究稀有气体中的光电子发射。我们表明，这些领域有很大的潜力，产生高能量电子的直接中红外激光脉冲的当前飞秒振荡器。通常，当被短激光脉冲照射时，这些场出现在等离子体纳米结构的周围，具有不同的几何形状，例如蝴蝶结、金属波导、金属纳米颗粒和纳米尖端。在这里，我们考虑金属纳米球，其中孤立的纳米颗粒的近场的空间衰减可以近似为指数函数，根据最近的阿秒条纹测量。我们建立了强非均匀性字符的增强近场起着重要的作用，在阈值以上的电离（ATI）过程中，并导致一个显着的扩展在光电子谱。在本工作中，我们采用含时的薛定谔方程，在简化的维度上计算氙原子在这种增强的近场中的光电子发射。我们的研究结果得到了经典计算的支持。
2013-08-13 physics.atom-ph physics.optics
Dual slow-light enhanced photothermal gas spectroscopy on a silicon chip
针对集成光子传感器光-气体相互作用弱的问题，本文在硅平台上提出双慢光增强光热光谱方案，通过定制光子晶体波导色散实现高检测灵敏度，为集成气体传感器提供新路径。
2025-11-11 physics.optics
Polariton lasing in AlGaN microring with GaN/AlGaN quantum wells
University of Sheffield（谢菲尔德大学）；University of Bath（巴斯大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本研究在基于GaN/AlGaN平板波导的微环谐振器中实现了4K至室温的紫外极化激元激射，证实强激子-光子耦合且激射发生在莫特转变密度以下，为可集成的室温高速紫外光子器件奠定基础。
2022-10-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
An optical fiber-based probe for photonic crystal microcavities
介绍了一种新的二维光子晶体谐振腔光谱和空间特性的表征方法。光纤锥用作外部波导探针，其微米级场用于源和耦合来自腔模式的光，当其被放置在腔的近场内时，腔模式在锥的波长相关的透射光谱中表现为谐振特征。研究这些谐振的线宽和深度作为锥形相对于谐振器的位置的函数，产生谐振腔模式的品质因数Q和模态体积Veff的定量测量。当用锥形沿不同的轴探测腔时，通过研究腔模的耦合深度可以得到关于腔模的偏振信息。这种基于光纤的技术已被用来测量Q ~ 40，000和Veff ~ 0.9立方波长的渐变正方形晶格PC微腔在硅制造。这种基于光纤的探头的速度和多功能性突出，并讨论其适用于其他波长尺度的谐振元件。
2004-06-26 physics.optics
Triply-resonant micro-optical parametric oscillators based on Kerr nonlinearity: nonlinear loss, unequal resonance-port couplings, and coupled-cavity implementations
我们开发了一个理论模型的三倍频谐振光学参量振荡器（OPO）的基础上，简并四波混频（FWM），包括物理和自由度相关的微光子（片上）器件的实现，包括非线性损耗，一般的谐振模场结构，和模式选择耦合到外部端口。耦合模理论模型讨论了双光子吸收和自由载流子吸收对参量增益和振荡阈值的影响，并最终讨论了OPO的优化设计。该模型超越了一个典型的自由空间腔配置，通过将一个完整的模式分析，承认与非均匀的场分布，相关的光子微腔系统的芯片上的分布模式。这导致非线性品质因数（NFOM）的概念推广到系数向量。此外，通过考虑无约束的信号，泵和空闲的谐振耦合强度的激励端口，通常不提供简单的腔体几何形状，我们表明，效率最大化的设计将有不平等的外部Q的三个谐振。我们到达OPO振荡阈值，包括非线性吸收和自由载流子寿命的广义公式，并提供了一个规范化的解决方案，在存在非线性损耗的耦合的最佳选择方面的设计问题。基于这些结果，我们提出了一个家庭的耦合腔系统，以实现最佳的四波混频，其中谐振波长的控制可以从优化非线性转换效率分离，而且泵浦，信号和空闲耦合到总线波导可以独立控制，使用干涉腔超模耦合为例。使用广义NFOM，我们解决了单腔和多腔的几何形状，以及驻波和行波激发的效率。
2014-02-15 physics.optics
Overcoming the absorption limit in high-harmonic generation from crystals
自新千年以来，相干极紫外线和软x射线辐射已经彻底改变了对电子自然时间尺度上的动态物理，化学和生物系统的理解。不幸的是，在气体、液体和固体目标中，红外光子到真空紫外和软X射线高次谐波的基于相干激光的上转换是众所周知的低效。在致密的非线性介质中，限制因素是所产生的高能光子的强重吸收。在这里，我们克服了这个限制，通过允许高次谐波产生的周期性阵列的薄一维晶体硅脊波导脊之间的真空间隙中传播，从而避免了大量的非线性材料的高吸收损耗，并导致在传播长度增加约100倍。随着光栅周期的变化，每个高次谐波显示出不同的和明显的调制，指示相干相加的开始，否则在吸收限制发射中抑制相干相加。通过克服吸收极限，我们的研究结果为明亮的相干短波长光源及其在纳米光子器件中的实现铺平了道路。
2019-05-07 physics.optics
Two-dimensional metal-chalcogenide films in tunable optical microcavities
准二维（2D）层状金属-硫属化合物薄膜具有吸引人的光电性质。然而，薄膜的光子应用可能由于弱的光吸收和表面效应导致量子产率降低而受到限制。在光学微腔中集成2D薄膜将允许克服这些限制，这是由于与薄膜的改性光耦合。在这里，我们提出了可调微腔嵌入单层二硫化钼或几个单层砷化镓薄膜。我们观察到显着的修改的光谱和时间特性的光致发光（PL）：PL发射光谱窄，波长可调腔模式的品质因数高达7400，PL寿命缩短了10倍，实现了Purcell增强的自发发射率的结果。这项工作有可能铺平道路的微腔增强发光器件的基础上分层的二维材料及其异质结构，也开辟了可能性腔QED在一个新材料系统的范德华晶体。
2014-08-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Chiral quantum optics: recent developments, and future directions
本文综述了手性量子光学的最新进展与未来方向，探讨了固态平台在实现手性光-物质相互作用中的作用，并展望了其在量子多体现象中的应用潜力。
2024-11-10 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Topological phase transition in an all-optical exciton-polariton lattice
拓扑绝缘体是一类电子材料，其表现出对扰动和无序免疫的鲁棒边缘状态。这个概念已经成功地应用于光子学，在那里开发了拓扑非平凡波导和拓扑激光器。然而，在一个给定的光子系统中的拓扑特性的探索是有限的，一个制造的样品，没有灵活性，重新配置的结构原位。在这里，我们展示了一个全光学实现的轨道Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型中的微腔激子极化激元系统，其中腔光子与激子在GaAs量子阱中杂交。通过对非共振激光激发的整形，我们全光学地诱导出激子极化激元的锯齿形势，并直接测量了玻色凝聚非线性区域中极化激元晶格的本征谱和拓扑边缘态.此外，利用光诱导晶格的可调谐性，我们修改了位间隧穿，实现了到平凡态的拓扑相变。我们的研究结果开辟了一条道路，研究拓扑相变的需求，在完全可重构的混合光子系统，不需要复杂的样品工程。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
3D Heterogeneous Integration of Silicon Nitride and Aluminum Nitride on Sapphire toward Ultra-wideband Photonics Integrated Circuits
本研究在蓝宝石上异质集成氮化硅与氮化铝，开发出覆盖紫外至红外的超宽带三维光子集成电路平台，展示了光学非线性、低损耗组件及跨层光学连接，为短波长应用提供新机遇。
2025-04-02 physics.app-ph physics.optics
Braiding photonic topological zero modes
二维空间中量子力学的一个显著特性是它能够支持“任意子”，即既不是费米子也不是玻色子的粒子。理论预测，这些奇异的激发可以被实现为限制在拓扑缺陷附近的束缚态，就像拓扑超导体中被困在涡旋中的马约拉纳零模一样。有趣的是，在最简单的情况下，当这些缺陷彼此“编织”在一起时产生的非平凡相本质上不是量子力学的;相反，它可以被视为波动力学中几何（潘查拉南-贝里）相的表现，从而能够模拟经典系统中的这种现象。在这里，我们报告的第一个实验测量在任何系统，量子或经典的几何相位由于这样的编织过程。这些测量是通过使用由高度可调谐的2D光子波导阵列构成的干涉仪获得的。我们的研究结果引入光子晶格作为拓扑缺陷及其编织的实验研究的多功能游乐场，补充了固态系统和冷原子气体中正在进行的努力。
2019-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Non-Centrosymmetric $γ$-Phase GaS Nanobelts for On-Chip Nonlinear Photonic Applications
NTT, Inc.（日本电报电话公司）；NTT Nanophotonics Center（NTT纳米光子学中心）
研究旨在探索用于片上非线性光子学应用的材料，通过自催化气-液-固生长合成非中心对称γ相GaS纳米带，其有强SHG，集成到SiN波导上实现高效片上SHG等，确立其为可用于片上光子集成的非线性材料。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
