A laser heterodyne polarimeter for birefringence measurement
本文介绍了一种用于精确测量亚$μ\mathrm{rad}$微分相移的激光外差偏振仪。该偏振计将用于DESY未来潜在的真空磁双折射实验的初始测试平台。该实验将使用212米长的ALPS磁绳。真空磁双折射信号在被感测之前将在高精细度光学腔内被放大。本文介绍了旋光仪、初步结果和在实现真空双折射实验之前仍需最小化的系统误差源。
2019-05-15 physics.ins-det physics.optics
Doppler-free resolution near-infrared spectroscopy at 1.28~$μ$m with the noise-immune cavity-enhanced optical heterodyne molecular spectroscopy method
本文报道了一氧化二氮（N $_2$ O）在1.28~ $μ$ m处泛音跃迁的无多普勒饱和光谱。这种测量是通过基于量子点（QD）激光器的噪声免疫腔增强光外差分子光谱（NICE-OHMS）技术进行的。高达10 W的高腔内功率达到使用具有113，500的高精细度的光学腔的泛音线的饱和极限。在几mTorr的压力下，观察到饱和下降，半峰全宽约为2 MHz，信噪比为71。据我们所知，这是第一个在1.3~ $μ$ m区域的分子泛频跃迁饱和光谱。然后，QD激光器被锁定到该色散信号，在1秒积分时间下具有15 kHz的稳定性。我们证明了N $_2$ O作为标记的潜力，因为它在1.28-1.30 $μ$ m附近的光谱特别丰富，其中存在几个重要的禁戒跃迁的原子宇称违反测量和1.3 $μ$ m O-带的光通信。
2017-05-15 physics.atm-clus physics.optics
Experimental comparison of autodyne and heterodyne laser interferometry using a Nd:YVO4 microchip laser
利用弛豫频率在兆赫范围内的Nd：YVO_4微片激光器，对基于迈克尔逊结构的外差干涉仪和基于激光光学反馈成像（LOFI）方法的自差干涉仪的信噪比进行了实验比较。在外差配置中，参考光束和信号光束之间的拍频是在激光腔外部实现的，而在自差配置中，波拍频发生在激光腔内部，并且激光强度的弛豫振荡然后起重要作用。对于给定的激光输出功率，调查对象和检测噪声水平，我们已经确定的放大增益的LOFI干涉仪相比，外差干涉仪。LOFI干涉法被证明比外差干涉法表现出更高的性能，为广泛的激光功率和检测水平的噪声。实验结果与理论预测吻合较好。
2012-06-20 physics.optics
Comparative study of autodyne and heterodyne laser interferometry for imaging
对于给定的激光输出功率，被调查的对象和光电二极管的噪声水平，我们从理论上比较的信噪比（SNR）的外差扫描成像仪的基础上的迈克耳孙干涉仪和自差设置的基础上的激光光学反馈成像（LOFI）技术。在这两种情况下，图像都是逐点获得的。在外差配置中，参考光束和信号光束之间的拍频在激光腔外部（即直接在检测器上）实现，而在自差配置中，波拍频发生在激光腔内，因此被间接检测。在自差配置中，激光弛豫振荡起主导作用，我们比较了不同的激光动力学参数的数值模拟得到的一维扫描。最后，我们确定了LOFI应用的最佳激光器以及LOFI检测装置（自差干涉仪）与外差干涉仪相比具有竞争力的实验条件。
2014-02-26 physics.optics
Sensing Optical Cavity Mismatch with a Mode-Converter and Quadrant Photodiode
我们提出了一种新的技术，用于传感光学腔模式失配和对齐，通过使用一个圆柱透镜模式转换望远镜，射频象限光电二极管，和外差检测方案。望远镜允许将拉盖尔-高斯靶心模式（LG 01）转换为45度旋转的厄米-高斯（“普林格尔”）模式（HG 11），这可以很容易地用象限光电二极管测量。我们表明，我们可以转换到HG的基础上光学，测量模式失配和对准信号，使用广泛生产的射频象限光电二极管，并获得反馈误差信号与外差检测。
2019-10-23 gr-qc physics.optics
Stable, mode-matched, medium-finesse optical cavity incorporating a microcantilever mirror
一个稳定的光学谐振腔已建成使用30微米宽，金属涂层的微悬臂梁作为一个反射镜。第二反射镜是直径为12.7 mm的凹面介质反射镜。通过将两个反射镜以近半球形配置相距75 mm定位，实现了具有等于55的精细度的法布里-珀罗腔。这种精细度受到悬臂金属涂层中的光学损耗的限制;来自小镜子的衍射损耗可以忽略不计。该腔实现了悬臂梁布朗运动的被动激光冷却。
2006-05-16 physics.ins-det physics.optics
Two-Laser Heterodyne Detection System for ALPS II
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Department of Physics, University of Florida（佛罗里达大学物理系）
针对 ALPS II 外差探测系统中 LO 模外噪声问题，提出双激光方案，模型预测 SNR 提升约 35 倍，并经实验验证。
2026-10-23 physics.optics
Simple High-Bandwidth Sideband Locking with Heterodyne Readout
我们提出了一个强大的边带激光锁定技术，非常适合于需要低探测功率和外差读出的应用。通过反馈到一个高带宽压控振荡器，我们锁定一阶相位调制边带的桌面高精细法布里-珀罗腔，实现了3.5 MHz的反馈带宽与一个单一的积分器，从根本上限制了信号延迟。直接测量的闭环反馈的传递函数与假设理想系统元件的模型一致，由此我们提出了一种修改后的设计，该设计实际上应实现超过6 MHz的带宽，在1 kHz时的反馈增益接近因果限制$4\times 10^7$。非共振光学载波用于无干扰外差读出，减轻了对第二激光器或附加光学调制器的需要。
2016-10-05 physics.optics
Electro-optic frequency combs for rapid interrogation in cavity optomechanics
电光频率梳被用来快速询问光机械传感器，表现出的光谱分辨率大大超过可能与锁模频率梳。频率梳使用基于集成电路的直接数字合成器产生，并利用在自外差配置。与基于激光锁定或扫描的方法不同，本方法允许快速并行测量全光腔模式、大动态范围的传感器位移以及在DC和500 kHz之间的宽频率范围内的采集。除了很好地适合于腔光学机械传感器的测量之外，这种基于光学频率梳的方法可以用于在广泛的物理和化学传感器中的询问。
2022-03-31 physics.ins-det physics.optics
Cavity ring-up spectroscopy for ultrafast sensing with optical microresonators
回音壁模式（WGM）微谐振器的光谱学已经成为一种强大的科学工具，可以检测单个病毒，纳米颗粒甚至单个分子。然而，迄今为止，这些方案的演示时间尺度仅限于毫秒或更长。在这里，我们介绍了一种新的计划，是数量级更快，能够捕捉完整的光谱快照的WGM共振在纳秒的时间尺度：腔振铃光谱（CRUS）。基于急剧上升的失谐探测脉冲，CRUS结合了外差测量的灵敏度与最高可能的，变换限制的采集速率。作为演示，我们捕获的时间间隔短至16 ns的微环形谐振器的光谱，直接监测其光机械振动，热折射响应和克尔非线性的亚微秒动态。CRUS有望用于研究快速生物过程，如酶动力学，蛋白质折叠和光捕获，并在其他领域，如腔QED和脉冲光力学的应用。
2015-01-07 physics.ins-det physics.optics
Compact sub-Hz Linewidth Laser Enabled by Self Injection Lock To a Sub-mL FP Cavity
窄线宽激光器（NLL）的高频率稳定性和小的形状因子是必不可少的，使远程传感，量子信息和原子钟的应用。通过种子激光器对品质因数（Q）为100的稳频FP腔的Pound-Drever Hall（PDH）锁定或自注入锁定（SIL），已经证明了各种高性能NLL。然而，由于复杂的稳定系统和锁定电子设备，它们通常是复杂的实验室设置。在这里，我们报告了一个紧凑的NLL的68毫升的体积，实现了SIL的二极管激光器的微型FP腔的7.7x108 Q和0.5毫升的体积，绕过表大小的真空，热和振动隔离。我们用自延迟外差系统对NLL进行了表征，其洛伦兹线宽达到60 mHz，积分线宽约为80 Hz。频率噪声性能超过了商业NLL和最好的报告的混合集成NLL实现SIL高Q片上环形谐振器。我们的工作标志着利用超高Q FP腔实现具有优异性能的可现场部署NLL的重要一步。
2022-12-01 physics.ins-det physics.optics
Timing jitter characterization of free-running dual-comb laser with sub-attosecond resolution using optical heterodyne detection
从双梳系统发射的脉冲序列被设计为具有低的相对定时抖动，使得它们对于许多光学测量技术例如光学测距和光谱学是有用的。然而，低抖动双梳系统的表征是具有挑战性的，因为它需要具有高灵敏度的测量技术。出于这一挑战，我们开发了一种基于光外差检测方法的技术，用于测量两个脉冲序列的相对定时抖动。该方法适用于具有基本上任何重复率差的双梳系统。此外，所提出的方法允许采样率的连续和精确的跟踪。为了证明该技术，我们进行了详细的表征的单模二极管泵浦的$\mathrm{Yb:CaF_2}$双梳状激光器从一个自由运行的偏振复用腔。这种新型激光器在160 MHz重复频率下产生115 fs的脉冲，每个梳齿的平均功率为130 mW，两个脉冲序列之间的相对定时抖动的检测本底噪声达到$8.0 \times 10^{-7} \, \mathrm{fs}^2/\mathrm{Hz} \; ( \sim 896 \: \mathrm{zs}/\sqrt{\mathrm{Hz}} )$，在100 Hz到1 MHz范围内积分时，相对均方根（rms）定时抖动为13 fs。这一性能表明，所演示的激光器与实际的双梳光谱、测距和采样应用高度兼容。此外，我们的研究结果表明，相对定时噪声测量技术可以表征双梳系统工作在自由运行模式或有限的重复率差，同时提供亚阿秒的分辨率，这是不可行的任何其他方法之前。
2022-01-21 physics.ins-det physics.optics
Auto-heterodyne characterization of narrow-band photon pairs
本文描述了一种通过检测非简并光子对在分束器处干涉时的时间相关拍音来测量光子对联合谱的技术。该技术实现了一个时间模拟的Ghosh-Mandel效应与一个光子计数器和时间分辨的Hong-Ou-Mandel干涉与两个。它非常适合于表征光子对，每个光子可以与单个原子物种相互作用，这是研究最近预测的亚波长原子阵列中的光子-光子相互作用所需要的。用这种技术，我们表征光子对腔增强参量下转换与带宽$\approx$ 5 MHz和频率分离的$\sim$ 200 MHz附近的D $_1$线的原子Rb。
2021-07-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Modeling of quasi-phase-matched cavity enhanced second harmonic generation
我们提出了一个平均场模型来描述二次谐波产生的谐振器的材料与锌的晶体结构。该模型是通过平均的传播方程和边界条件。它考虑了相位失配项，它作为一个有效的克尔效应。我们分析了稳态解的不同条款的影响，突出了非线性之间的竞争。
2020-03-11 physics.optics
Fiber-coupled external cavity DFB-laser
本研究研制出内置腔内EOM的全光纤耦合外腔DFB激光器，结合高精细度腔主动反馈实现低kHz线宽，通过数据驱动方法重构功率谱密度，成功用于⁴⁰Ca窄跃迁激光冷却制备超冷气体，适用于便携式量子计量场景。
2025-05-22 physics.optics
Extra-cavity-enhanced difference-frequency generation at 1.63 μm
1632 nm激光器在三波混频过程中通过频率转换将铷基量子存储器的波长（795 nm）与电信波段（通常为1550 nm）连接起来方面具有非常重要的应用。介绍了一种基于泵浦增强差频产生的1632 nm激光源。它具有300 mW的输出功率，与模拟一致，量子效率为55%。一个平均功率波动0.51%，超过一个小时，观察到，200 kHz的线宽，使用延迟自外差法测量。
2020-03-23 physics.optics
Differential phase reconstruction of microcombs
测量微梳的振幅和相位提供了对非线性腔动力学的独特见解，但光谱相位测量在实验上具有挑战性。在这里，我们报告了一种由电光下变频辅助的线性外差技术，该技术能够以前所未有的灵敏度（~ 50 dBm）和带宽覆盖（在电信范围内> 110 nm）对这种光谱进行差分相位测量。我们验证了一系列的测量，包括单腔和光子分子微梳的技术。
2022-07-14 physics.optics
Cryogenic Optomechanics with a Si3N4 Membrane and Classical Laser Noise
我们展示了一个低温光学机械系统，包括一个灵活的Si3N4膜放置在中心的自由空间光学腔在400 mK的低温环境。我们观察到的机械品质因数Q > 4 × 10^6的261 kHz的基本鼓膜模式的膜，和腔共振半宽度为60 kHz。因此，光机系统在分辨的边带极限下工作。我们监测膜的热运动，使用外差光路能够同时测量两个机械边带，并发现所观察到的光学弹簧和阻尼定量与理论一致。机械边带表现出法诺线型，并解释这一点，我们开发了一个理论描述外差测量相关的经典激光噪声的存在下。最后，我们讨论了使用一个无源滤波腔，以消除经典的激光噪声，并考虑未来的要求激光冷却这个相对较大的和低频的机械元件非常接近其量子力学基态。
2012-09-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultra low frequency noise laser by locking to an optical fiber delay line
报道了利用大臂不平衡的全光纤迈克耳孙干涉仪对掺铒光纤分布反馈激光器进行稳频的实验研究。该干涉仪使用一个1公里的SMF-28光纤线轴和声光调制器，允许外差检测。对于1 Hz ~ 10 kHz的傅立叶频率，频率噪声功率谱密度降低了40 dB以上，对应于整个范围内远低于1 Hz^2/Hz的水平。在1 kHz时可达到10^{-2} Hz^2/Hz。在40 Hz和30 kHz之间，频率噪声被示出为与通过Pound-Drever-Hall锁定到高精细度Fabry-Perot腔获得的频率噪声相当。因此，锁定到光纤延迟线可以代表用于短期线宽减小的腔稳定的可靠、简单和紧凑的替代方案。
2009-02-09 physics.ins-det physics.optics
Perfectly matched layer method for optical modes in dielectric cavities
光共振问题与定常的薛定谔方程有相似之处，但又有不同之处。共振问题中的特征函数是指数增长的，这是一个很大的挑战。我们给出了这种边界条件的物理解释，并引入完全匹配层（PML）方法将本征函数从指数增长转换为指数衰减。基于复拉伸技术，我们构造了一个非厄米哈密顿量的光学共振问题。我们成功地验证了有效性的哈密顿计算其本征值在圆形腔中，并与解析结果进行比较。我们也使用建议的哈密顿量来研究四余弦腔中例外点周围的模式演化。
2020-08-15 physics.optics
Characterisation of the potential of frequency modulation and optical feedback locking for cavity-enhanced absorption spectroscopy
一种连续波分布反馈二极管激光器的光反馈自锁与V形高精细腔的组合，描述了在等于V型腔的自由光谱范围的频率下的激光相位调制和在该高调制频率下的透射激光束的检测，以用于腔中的可能应用。为了估计在开放空气中通过V型腔的激光强度和频率调制光三重态的吸收基线噪声，在低压下将填充有C2 H2的1.5cm长的光学单元放置在腔输出镜后面。该装置的性能进行了评价，从实验带宽归一化的相对强度噪声的腔输出和频率调制的吸收信号引起的C2 H2吸收在1.5厘米的细胞。根据这些数据，我们估计，对于从连续TEM 00共振的透射最大强度峰值处记录的外差拍频信号中提取的C2 H2吸收光谱，可以实现2.1*10^-11 cm^-1 Hz^-1/2的噪声等效吸收灵敏度，比散粒噪声极限高11.7倍。
2012-12-16 physics.optics
An optical phase-locking with large and tunable frequency difference based on vertical-cavity surface-emitting laser
提出了一种新的频率差可控的双激光器锁相技术。在我们的装置中，一个边带的电流调制的垂直腔面发射激光器（VCSEL）的相位锁定的主激光器注入播种，而另一边带的VCSEL是用来锁相的从激光器。因此，从激光器与主激光器相位锁定，频率差可调谐到约35 GHz。在种子功率为30 μ W时，从激光器的边带抑制率大于30dB。主设备和从设备之间的外差频谱具有小于1 Hz的线宽。利用这种光束实现了铷原子的相干布居俘获共振。
2007-10-30 astro-ph physics.atom-ph physics.optics
Intra-Cavity Frequency-Doubled VECSEL System for Narrow Linewidth Rydberg EIT Spectroscopy
相对于其他激光技术，通过腔内非线性光学频率转换增强的垂直外腔面发射激光器（VECSELs）已经成为一种有吸引力的紫外到可见光光源，可用于苛刻的科学应用。它们以简单、廉价的系统架构提供高功率、低相位噪声、宽频率可调谐性和出色的光束质量。在这里，我们的特征的腔内倍频VECSEL的频率稳定性与690 mW的输出功率在475 nm处使用延迟自外差技术和直接比较与商业外腔二极管激光器（ECDL）。我们测量基波的洛伦兹线宽为$2π\times5.3(2)$ kHz，总线宽为$2π\times23(2)$ kHz。此外，我们通过电磁感应透明（EIT）进行里德伯态光谱，观察窄3.5 MHz的半峰全宽EIT。通过这样做，我们证明了腔内倍频VECSEL可以在MHz水平上进行精确的光谱分析，并且是当代和未来量子技术的一种有前途的工具。
2022-10-06 physics.atom-ph physics.optics
Coherent absorption reveals colors hidden in a grey Fabry-Pérot cavity
CNR-Istituto Nanoscienze（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；Laboratorio NEST（NEST实验室）；Dipartimento di Fisica “E. Fermi”, Università di Pisa（比萨大学E.费米物理系）；School of Physics and Astronomy, University of Exeter（埃克塞特大学物理与天文学学院）；NEST, Scuola Normale Superiore（高等师范学院NEST）
本文提出导体-介电体-导体匹配腔，在普通光下呈灰色但保留光谱信息，通过相干吸收技术可隐藏并恢复颜色图案，适用于加密应用。
2025-10-15 physics.optics
Phase-coherent asynchronous optical sampling system
相位相干性是异步光学采样系统中最关键的因素，通常通过将两个飞秒激光器锁相到一个共享的窄线宽腔稳激光器上来实现相位相干性的增强。在1.55 μm附近的1Hz ~ 5 MHz傅立叶频率范围内，系统具有0.04rad的低残余光学相位抖动，对应于30 As的定时抖动。残余相位抖动在0.06 Hz和0.1 Hz之间的傅立叶频率处达到1 rad，由此推断相位相干时间至少为10 s。多外差拍频实验揭示了整个直接激射光谱带的~8.15 s的硬件限制的相位相干时间。
2020-08-07 physics.ins-det physics.optics
A sub-40 mHz linewidth laser based on a silicon single-crystal optical cavity
基于激光器频率稳定到高精细光学腔的现有技术的光学振荡器受到引起腔长度波动的热噪声的限制。热噪声是光学干涉仪稳定性的基本限制，在现代光学计量中起着关键作用。我们展示了一种新的设计，以减少热噪声限制的光学腔的数量级，并提出了一个实验实现这种新的腔系统，展示了最稳定的振荡器的任何种类的日期。腔隔片和反射镜衬底都由单晶硅构成，并在硅热膨胀系数为零且硅机械损耗小的124 K下工作。谐振腔采用振动不敏感结构支撑，再加上硅晶体的优异刚度，降低了与振动相关的噪声。通过对三个独立稳定激光器之间的外差拍频信号的严格分析，该硅系统在短时间尺度下表现出1 E-16的分数频率稳定性，并且在1.5 μm处支持<40 mHz的激光线宽，表示光学品质因数为4 E 15。
2012-01-05 physics.atom-ph physics.optics
Imaging transverse modes in a GHz surface acoustic wave cavity
本文提出一种基于光纤的扫描迈克尔逊干涉仪，结合外差电路，实现对 GHz 表面声波腔中横向模式的空间分辨成像，揭示了频率重叠的横向模式及其叠加现象。
2024-08-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Slow Light Augmented Fabry-Perot Cavity for Enhanced Sensitivity in Measuring Frequency Shift
Northwestern University（西北大学）；Digital Optics Technologies（数字光学技术公司）；NASA Marshall Space Flight Center（美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心）
本文提出慢光增强法布里-珀罗腔（SLAFPC）以显著提高激光频率位移测量灵敏度，理论分析表明在可实现条件下增强因子可达约2.8×10^6。
2026-09-11 physics.optics quant-ph
Squeezed light from a levitated nanoparticle at room temperature
力学系统的量子测量可以通过有质动力产生光压缩。它的观测需要高度的环境隔离和有效的检测，通常通过使用光学腔和低温冷却来实现。在这里，我们实现了这些条件，通过测量在室温下的光学悬浮纳米粒子的位置，没有开销的光学腔。我们使用一个快速的外差检测，同时重建正交光学求积，并观察$9\%\pm0.5\%$的噪声降低低于散粒噪声。我们的实验为挤压光增强传感提供了一种新颖的无腔平台。同时，它描绘了一个清晰而简单的策略，以观察平稳的光机纠缠。
2022-02-21 physics.optics quant-ph
Single-frequency mid-infrared chip laser with a sub-hertz Lorentzian linewidth
报道了一种工作在2860 nm单纵模的导波片状激光器。腔体设置在Littman-Metcalf配置中以实现单频操作，边模抑制比大于33 dB。芯片激光器的线宽被发现是有限的机械波动，但其洛伦兹贡献估计低于1赫兹使用外差技术。该演示结合了高相干源与芯片激光器的紧凑性所提供的简单性。
2019-09-20 physics.optics
Optomechanical lasers for inertial sensing
本研究结合VECSEL与单片熔融石英谐振器研发出惯性敏感光机械激光器，搭建原型并通过外差干涉仪验证，证实其用于惯性传感的可行性。
2020-05-19 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Second harmonic generation in phase matched aluminum nitride waveguides
我们证明了二阶光学非线性氮化铝绝缘体衬底。使用光刻沉积的氮化铝薄膜，我们实现纳米光子波导耦合到微环谐振器，同时支持腔谐振模式的可见光和IR光。通过使用相位匹配的环形谐振器，我们实现了高效的二次谐波产生，并且能够在芯片上产生高达0.5 uW的可见光，转换效率为-46 dB。从测量的响应，我们获得了二阶非线性极化率（\c{hi} 2）为4.7 pm/V。我们的平台提供了一个可行的路线，实现宽带线性和非线性光学器件的芯片上。
2012-05-15 physics.optics
CaF2 Whispering-Gallery-Mode Resonator Stabilized Narrow Linewidth Laser
采用氟化钙（CaF 2）回音壁模式谐振腔稳定光纤激光器。它是使用半导体光放大器作为增益介质建立的。该谐振腔通过棱镜临界耦合，并用作滤波元件来抑制激光线宽。使用自外差拍频技术的线宽被确定为13千赫。这意味着相对于无源腔线宽的增强因子为10^3。三角帽法在10 μs后的稳定性为10^（-11）。
2012-08-01 physics.optics
Differential wavefront sensing and control using radio-frequency optical demodulation
差分波前传感是优化许多精密干涉实验性能的一项重要技术。也许最广泛的应用是使用象限光电二极管测量的射频搏动进行对准感测。在这里，我们提出了一种新的技术，使用光学解调测量这种光学拍在显着更高的分辨率，使用商业实验室设备。我们的实验表明，捕获的图像可以进行数字处理，以产生波前误差信号，并使用这些在一个闭环控制系统，用于校正波前误差的对准和模式匹配的光束进入光学腔，以99.9%。该实验为当与高阶波前致动器配对时甚至高阶误差的校正铺平了道路。这种感测方案可以用于优化由耦合腔组成的复杂干涉仪，例如在引力波检测器中发现的那些，或者仅仅用于在外差干涉仪桌面实验中感测高阶波前误差。
2021-02-26 physics.ins-det physics.optics
Narrow-linewidth 852-nm DBR-LD with self-injection lock based on high-fineness optical cavity filtering
本文利用高精细度ULE F-P腔滤波对852 nm DBR-LD进行自注入锁定，将线宽由1.67 MHz压缩至263 Hz，并显著抑制0.1–10 MHz频段相位噪声。
2023-08-18 physics.optics
Coherent stacking of laser pulses in a high-Q optical cavity for accelerator applications
本文对高Q法布里-珀罗腔中的稳态相干脉冲堆积过程进行了谐波分析。堆叠脉冲形状的表达式作为激光腔和脉冲堆叠腔参数的函数获得。我们还估计了NESTOR储存环，这是在哈尔科夫物理与技术研究所正在开发的激光光学系统中可达到的脉冲功率增益。它表明，高功率增益（~10000），原则上，可以实现在一个腔中，形成低吸收，高反射率（R~0.9999）的镜子，如果激光载波频率将匹配的脉冲堆叠腔的二次谐波频率。这意味着发展复杂的频率稳定回路，以保持腔长在亚纳米范围内恒定。
2004-07-06 physics.acc-ph physics.optics
75%-efficiency blue generation from an intracavity PPKTP frequency doubler
报道了利用准相位匹配KTP晶体（PPKTP）对922 nm半导体激光器进行外腔增强二次谐波转换，获得了高效率的461 nm蓝光。通过选择长晶体（LC=20 mm）和比“最佳”晶体宽松两倍的聚焦（w 0 =43 $μ$ m），由于蓝光功率吸收引起的热透镜效应被最小化，同时仍然保持接近最佳的转换效率。在输入模匹配功率为310 mW时，获得了234 mW的稳定蓝光输出，净转换效率为75%.腔内测量的转换效率和温度调谐带宽产生一个精确的值d33（461 nm）=15 pm/V的KTP，并提供了一个严格的验证最近发表的一些线性和热光色散的KTP数据。
2004-08-06 physics.optics
Locking Multi-laser Frequencies to a Precision Wavelength Meter: Application to Cold Atoms
本文报道了用精密波长计（WLM）同时稳定两个780 nm外腔半导体激光器的频率。激光锁定性能的特征在于艾伦偏差测量，其中我们发现$σ_{y}=10^{-12}$在1000 s的平均时间。我们还通过外差光谱获得光谱轮廓，识别白噪声和闪烁噪声对激光线宽的贡献。在36小时内测得WLM的频率漂移约为2.0（4）MHz。利用这两种激光器作为冷却和再泵浦场，我们在高精细度光腔附近实现了$^{87}$ Rb原子的磁光阱。我们的激光稳定技术可在宽波长范围内工作，无需射频元件。
2021-09-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
From ultra-noisy to ultra-stable: optimization of the optoelectronic laser lock
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Yale University（耶鲁大学）
通过光电激光锁定方法，实现超稳定激光系统，显著降低噪声并提升相位噪声性能，适用于低噪声微波生成、传感和卫星测距。
2025-05-20 physics.optics
Frequency-Multiplexed Photonic Reservoir Computing with a Synchronously Pulse-Driven Optical Cavity
Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）
本文提出一种同步脉冲驱动光学腔的频分复用光子储层计算平台，通过幅度或相位编码输入，量化关键参数贡献，发现谱对称破缺使信息处理容量翻倍，并揭示双稳态分支切换限制稳定性。
2026-09-14 physics.optics
Long-term laser frequency stabilization with an FPGA-controlled scanning cavity
University of Trieste（的里雅斯特大学）；Elettra Sincrotrone Trieste S.C.p.A.（Elettra 特里埃斯特同步辐射中心）；Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)（意大利国家光学研究所）；Istituto Officina dei Materiali del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IOM)（意大利国家材料工坊研究所）；Department of Engineering and Architecture, University of Trieste（的里雅斯特大学工程与建筑系）
提出基于FPGA的扫描转移腔锁定方案，通过连续扫描法布里-珀罗腔同时稳定多个激光器，利用低延迟实现快速扫描，达到亚MHz长期稳定，并验证于镱原子磁光阱实验。
2026-06-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.ins-det
Analysis of the phase-locking dynamics of a III-V-on-silicon frequency comb laser
我们提出了一个电信混合III-V-硅上的被动锁模激光器与环形腔的相位动力学的详细表征。我们探讨了增益电流和饱和吸收体偏置电压的函数的操作的各种制度。我们使用步进外差测量来量化光谱啁啾和重建脉冲包络。有了这种技术，我们能够识别制度的近变换限制的操作，我们评估的梳状相位关系时，可饱和吸收体偏置电压的变化锁模的退化。最后，我们提出了一个初步的研究，在混合锁模操作的相位锁定和展示变换限制脉冲。
2020-10-20 physics.optics
Doubly resonant photonic crystal cavity using merged bound states in the continuum
本文提出利用合并连续域束缚态设计双谐振光子晶体微腔，通过超胞模式匹配实现约6000% W-1的二次谐波产生效率，显著优于孤立BIC。
2022-11-03 physics.optics
Frequency stabilization of a quantum cascade laser by weak resonant feedback from a Fabry-Pérot cavity
稳频中红外激光器是精密分子光谱学的重要工具。然而，这些措施的执行仍然受到复杂的稳定计划的限制。在这里，我们实现了一个量子级联激光器的光学自锁到一个高度模式匹配的双镜腔的谐振泄漏场。其结果是一种简单的方法来实现高功率中红外激光器的超纯频率。对于短时间尺度（<0.1 ms），我们报告的线宽减少因子为$3\times10^{-6}$的线宽为12 Hz。此外，我们证明了双光子腔增强吸收光谱的N $_{2}$ O泛音跃迁附近的波长为4.53 $μ$ m。
2021-04-15 physics.app-ph physics.chem-ph physics.optics
Direct observation of terahertz frequency comb generationin difference-frequency quantum cascade lasers
太赫兹量子级联激光源是基于中红外器件腔内差频产生的，是目前唯一一种不需要庞大而昂贵的液氦冷却而能在0.6-6 THz范围内工作的电泵浦器件，是旋转分子光谱学和传感应用的重要资产。本文介绍了用波长为6.5 μm的分布反馈激光器和波长为6.9 μm左右的法布里-珀罗器件进行腔内混频实现的梳状运转。在78 K下，获得了1.8 ~ 3.3THz的超宽带THz辐射，总输出功率为8 μW.利用近红外脉冲光整流技术，采用基频参考THz梳状结构对THz辐射进行了多外差探测.下转换的节拍，同时获得，确认一个相等的间隔太赫兹发射低至1 MHz的精度。在未来，这种设置可以用于基于傅立叶变换的相位关系之间的发射太赫兹模式的评估，铺平了道路，室温，紧凑和现场部署的高等级太赫兹频率梳。
2021-03-17 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
Injection-locking of violet laser diodes with a 3.2GHz offset frequency for driving Raman transitions in 43Ca+
采用光注入锁定技术，将两个连续运转的单模紫光（397 nm）半导体激光器锁定到一个外腔半导体激光器上。双通1.6GHz声光调制器用于在两个从激光器之间提供3.2GHz的偏移频率。在室温下，每个从光束的可用输出高达20 mW，注入功率低至25 μW。用光学外差法测量了两个从光束之间的拍音，在3.2GHz处测得线宽≤ 10 Hz。我们还估计，自由运行的线宽的主激光器约为3 MHz，光学外差与类似的设备。
2012-12-26 physics.atom-ph physics.optics
All-fiber all-normal-dispersion femtosecond laser with nonlinear multimodal interference based saturable absorber
在这封信中，我们展示了第一个全光纤全正常色散掺镱振荡器与非线性多模干涉为基础的可饱和吸收体能够产生超短耗散孤子脉冲。除了用作可饱和吸收体之外，在单模光纤之间使用多模光纤段还确保了通过获得耗散孤子锁模所必需的多模干涉再成像的带通滤波。该振荡器产生了平均功率为5.8 mW、脉宽为5 ps、重复频率为44.25 MHz的1030 nm耗散孤子脉冲。脉冲通过外部光栅压缩器去啁啾到276 fs。全光纤腔体设计确保了高稳定性，射频频谱中测得$\sim$ 70 dB边带抑制。数值模拟进行调查腔动力学和获得的结果与实验观察相匹配。该腔为实现全光纤耗散孤子锁模提供了一种简单、低成本的方法。
2018-01-17 physics.optics
Microwave Cavity Mode Optimisation by Background Anti-Resonance Tuning
本文提出通过调节腔体屏蔽层尺寸或利用Mach Zehnder干涉配置中的平衡偶极子探针控制外部相位，使低Q背景模式进入反共振状态，从而在不改变腔体尺寸的情况下实现高Q微波谐振模式的高对比度与对称线型。
2024-07-13 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Fiber cavities with integrated mode matching optics
在基于光纤的法布里-珀罗腔（FFPC）中，腔模和输入/输出模之间有限的空间模式匹配已经成为许多应用的主要障碍。我们已经证明了一个通用的模式匹配方法的FFPC。我们的新设计采用了一个组件的梯度折射率和大芯多模光纤直接拼接到一个单模光纤。这种全光纤组件将单模光纤的传播模式转换为与FFPC的模式匹配。结果，我们已经测量了90%的模式匹配的腔长为$\sim$ 400 $μm$。与仅与单模光纤耦合的常规FFPC相比，这是显著的改进，特别是在长腔长时。调整组件的参数，基本腔模式可以与几乎任何单模光纤的模式匹配，使这种方法具有高度的通用性和可集成性。
2017-03-10 physics.optics quant-ph
Optomechanical cooling and inertial sensing at low frequencies
本文提出了一种惯性传感器的设计，以实现高灵敏度和大的动态范围内的亚赫兹频率制度。通过将光学腔读出系统与单片制造的机械谐振器相结合，获得了高的加速度灵敏度。高灵敏度的外差干涉仪同时监测测试质量，具有广泛的动态范围，适用于低刚度谐振器。带宽调谐的光学反馈冷却的测试质量通过辐射压力相互作用，使用强度调制激光。分析了反馈系统的传递增益，以优化系统参数，使其达到最低冷却温度。为了实际实现惯性传感器，我们提出了一种级联冷却机制，以提高冷却效率，同时在低光功率水平下工作。整个系统布局呈现出紧凑、轻便的集成设计。
2022-09-22 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Comparison and characterization of efficient frequency doubling at 397.5 nm with PPKTP, LBO and BiBO crystals
在分别采用LiB 3 O 5（LBO）、BiB 3 O 6（BiBO）和周期性极化KTiOPO 4（PPKTP）晶体的蝴蝶结型增强四镜环形腔中，对795 nm连续波钛宝石激光进行了倍频。对不同非线性晶体的397.5nm紫外光输出功率、光束质量、稳定性等特性进行了研究和比较。对于PPKTP晶体，从795 nm模匹配基频光功率191 mW到397.5 nm紫外光输出功率111 mW，最高倍频效率达到58.1%。对于LBO晶体，在1.34W的795 nm模匹配功率下，获得了770 mW的397.5nm紫外光输出，倍频效率为57.4%。对于BiBO晶体，在795 nm模匹配功率为323 mW时，获得了116 mW的397.5 nm紫外光输出，倍频效率为35.9%.产生的紫外辐射在量子物理领域有潜在的应用
2016-01-29 physics.optics
Optical frequency comb generation from a monolithic microresonator
光学频率梳在红外线、可见光和紫外线中提供等距离的频率标记，并且可以将未知的光学频率链接到无线电或微波频率基准。自从频率梳问世以来，它已经在光频计量和精密测量以及宽带激光气体传感8和分子指纹识别等应用方面取得了重大进展。早期的工作是通过腔内相位调制产生频率梳，而到目前为止，频率梳是利用锁模激光器的梳状模式结构产生的，其重复频率和载波包络相位可以稳定。在这里，我们报告了一种全新的方法，其中等间隔的频率标记是从已知频率的连续波（CW）泵浦激光器与单片高Q微谐振器13的模式通过克尔非线性相互作用产生的。参数增益的固有宽带性质使得能够在500 nm宽的跨度（约100 nm）上产生离散梳状模式。70 THz），而不依赖于任何外部光谱展宽。基于光外差的测量结果表明，级联参数相互作用引起的光学频率梳，克服了被动腔色散。模间距的均匀性在7.3 × 10 ~（-18）的相对实验精度范围内得到了验证。
2007-08-04 physics.atm-clus physics.optics
Single and coupled cavity mode sensing schemes using a diagnostic field
提出一种无需移动部件和古伊相位调节的诊断场模式传感方案，适用于单腔和耦合腔，可分离误差信号，助力引力波探测器实现高压缩。
2023-08-30 astro-ph.IM physics.optics quant-ph
