Ray-wave correspondence in limacon-shaped semiconductor microcavities
半导体微腔是一种光线混沌腔，其主要发射模式为单向模式，且损耗较小。系统地调查这些模式，我们表明，模式对应于射线描述集体，而不是单独的。此外，我们提出了实验数据的多模激光发射模式，表现出高的单向性和密切同意的射线描述。集体通信机制很好地解释了这项协议的起源。
2009-08-19 nlin.CD physics.optics
Dynamical switching of lasing emission by exceptional point modulation in coupled microcavities
在具有损耗和增益的非厄米光学系统中，在特定的参数下会出现一个例外点（EP），在该点处本征值和本征态表现出同时合并。在这里，我们报告了一个非厄米系统的激光行为的动态切换耦合微腔调制的EP。利用增益、损耗和耦合对耦合微腔本征态的影响，可以调制与激光发射特性相关的本征值的演化路径。结果表明，耦合腔的激光发射特性表现出动态的开关特性，通过调节腔的增益和损耗也可以有效地控制这种开关特性。此外，研究了由三个耦合微腔组成的更复杂系统中的演化行为，与双微腔系统相比，该系统具有更好的可调谐性。我们的研究结果将非厄米系统的电子脉冲与复杂微腔系统的激光发射联系起来，为实现动态、超快、多功能的片上集成光电子器件显示了巨大的潜力。
2019-12-26 physics.optics
Polarization dependence of nonlinear wave mixing of spinor polaritons in semiconductor microcavities
在半导体微腔中传播的激子-极化激元的赝自旋动力学被认为受到TE-TM分裂的强烈影响。作为一个生动的结果，在瑞利散射制度，TE-TM分裂引起的光学自旋霍尔效应（OSHE）。关于它在非线性光学领域中的作用知之甚少，其中四波混频例如允许在极化激元密度中形成空间图案，使得在远场中可以观察到六边形和两点图案。在这里，我们提出了一个详细的分析自旋相关的四波混频过程，通过结合（线性）物理的TE-TM分裂与自旋相关的非线性过程，即，激子-激子相互作用和费米相空间填充。我们的理论和实验相结合的研究阐明了四波混频过程的复杂物理，管理偏振和取向的离轴模式。
2015-12-04 physics.optics
Spatial structure of lasing modes in wave-chaotic semiconductor microcavities
本文对具有混沌射线动力学的大面积半导体激光器进行了实验和数值研究。在腔边界处的发射强度分布的测量和比较的光线跟踪模拟和数值计算的被动腔模式。我们研究了两种不同的腔的几何形状，一个D-腔和一个体育场，这两个功能完全混沌射线动力学。虽然远场分布在所有方向上表现出相当均匀的发射，但腔边界处的发射强度分布是高度不均匀的，反映了腔内部的不均匀强度分布。实验与模拟结果的良好一致性表明，波动混沌半导体激光器的光强分布主要取决于腔的几何形状。这与传统的法布里-珀罗大面积激光器形成对比，传统的法布里-珀罗大面积激光器的强度分布在很大程度上由激光模式与半导体增益介质的非线性相互作用决定。
2020-08-05 nlin.CD physics.optics
Giant optical nonlinearities from Rydberg-excitons in semiconductor microcavities
半导体量子阱激子和腔光子的混合激发--激子-极化激元的实现具有重要的技术和科学意义。特别是，激子之间的短程碰撞相互作用，使探索到一个丰富的非平衡和流体动力学效应，出现在弱非线性极化激元凝聚。然而，增强光学非线性的能力将使量子光子学应用成为可能，并在可扩展和可工程化的固态环境中开辟光子多体物理学的新领域。在这里，我们概述了一条路线，利用激子之间的巨大相互作用在里德伯态腔耦合半导体的能力。我们证明，在这样的系统中的光学非线性可以大大提高了几个数量级，并诱导单光子水平的非线性过程。
2017-11-05 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Controlling the emission from semiconductor quantum dots using ultra-small tunable optical microcavities
我们报道了耦合到新型开放式光学微腔中的CdSe/ZnS核壳量子点的自发发射控制。腔体通过聚焦离子束铣削制造，并且提供小于立方微米的模体积。量子点发射光谱、空间模式和寿命都通过腔的存在而基本上被修改，并且可以通过主动地改变腔长度来调谐。在室温下实现了75%的发射率的增加，这归因于“坏发射器”制度中的珀塞尔效应。我们展示了对来自点的发射的高度控制，包括近单模操作和检测来自单个纳米晶体的强发射的能力。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Bichromatic four-wave mixing and quadrature-squeezing from biexcitons in atomically thin semiconductor microcavities
非线性光学效应如四波混频和压缩光的产生在光学器件和光源中是普遍存在的。半导体微腔中双光子敏感束缚双激子的共振非线性效应是研究低光功率器件的一个重要平台。由于在原子薄的半导体中特别强的库仑相互作用，这些材料具有强束缚的双激子并且在电磁波谱的可见频率范围内工作。为了从光学器件中产生的光中去除强泵浦激光或同时激发非简并极化激元，需要具有两个光谱分离的泵浦激光器的双色泵浦配置。本文从理论上研究了双色泵浦原子薄半导体微腔中的自发四波混频和正交压缩。我们探讨了两种不同的配置，分别支持从极化激元到束缚双激子的简并和非简并散射。我们发现，这些配置导致产生强烈的单模和双模正交压缩光。
2022-11-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strong exciton-photon coupling in open semiconductor microcavities
我们提出了一种方法，实现三维极化激元约束与现场光谱调谐的腔模式。我们的可调谐微腔是一个混合系统，由底部的半导体分布式布拉格反射器（DBR）与一个腔含有量子阱（QWs）生长在顶部和介电凹DBR由微米大小的间隙分开。纳米定位器允许两个反射镜的独立定位，并且可以通过控制它们之间的距离来调谐腔模式能量。当接近共振时，我们观察到腔模和量子阱激子之间的特征交叉，表现出强耦合。对于5.6 $μ$ m和7.5 $μ$ m的最小曲率半径凹面镜，实空间极化激元成像揭示了由于半球形腔几何形状引起的亚微米极化激元限制。
2014-03-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultimate photo-induced Kerr rotation achieved in semiconductor microcavities
在强耦合条件下，在平面量子阱微腔中，光致克尔旋转大于$π/2$弧度。该结果接近预测的$π$理论最大值。它是通过工程微腔参数，使光学阻抗匹配条件达到激子共振和腔模式之间的最小负失谐。这确保了激子诱导的光学非线性和腔对克尔角的增强的最佳组合。在这个制度的光的偏振态的综合分析表明，激子能量的重整化和激子共振的饱和有助于观察到的光学非线性。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Theory of optically controlled anisotropic polariton transport in semiconductor double microcavities
半导体微腔中的激子极化激元表现出许多基本的物理效应，其中一些可以由外场控制。极化激元输运受极化激元自旋-轨道相互作用的影响，这种相互作用是由横电横磁（TE-TM）模分裂引起的。这是极化激子霍尔效应的基础，称为光学自旋霍尔效应（OSHE），其与动量空间中自旋/极化纹理的形成有关，确定各向异性弹道输运以及真实空间中的相关纹理。由于极化激元的激子成分之间的库仑相互作用，极化激元的光激发可以影响OSHE。我们提出了一个理论分析的OSHE和它的光学控制在半导体双微腔，即两个光耦合腔，这是特别适合于创建的极化激元水库，影响自旋织构形成极化激元。该理论是制定在一组双腔自旋极化激元Gross-Pitaevskii方程。数值解的特点之一是在动量空间中控制自旋纹理的旋转。该理论还允许识别的有效磁场组件，确定在唯象伪自旋模型中的激子相互作用和极化激元密度在第二个较低的极化激元分支的光学控制。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Temperature Dependence of Highly Excited Exciton Polaritons in Semiconductor Microcavities
半导体微腔中极化激元凝聚的观测表明，极化激元可以作为一种新型的低输入功率要求的激光器。低激发区近似相当于热平衡，而较高的激发导致更占主导地位的非平衡特征。虽然在高激发态下实验观察到了标准光子激射，但理论上在高激发态下仍能保持电子-氢对束缚。因此，不同的光子激射机制的光致发光被预测为与标准的光子激射不同。在本文中，我们报告的光致发光的变化与激发密度的温度依赖性。过渡到标准光子激射的第二阈值行为在低温、高激发功率状态下没有测量到。我们的研究结果表明，可能仍然有一个电子-空穴对在这个制度，以提供一个不同的光子激光机制。
2013-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Spatial patterns of dissipative polariton solitons in semiconductor microcavities
由于极化激元独特的半光半物质性质，在极化激元区域中操作的半导体微腔是高度非线性的高速系统。在这里，我们报告的第一次观察到的传播多孤子极化激元图案组成的多峰结构沿（x）或垂直于（y）的传播方向。观察到最多5个孤子的孤子阵列，孤子的数量由触发激光脉冲的大小或功率控制。沿x方向的分裂是由于双稳态、负有效质量和极化激元-极化激元散射的相互作用而发生的，而在y方向的分裂是由传播波前的非线性相位相关相互作用引起的。我们表明实验结果与数值模拟结果非常一致。我们的观察是一个超快的全光信号处理的一步，使用孤子序列作为信息位。
2014-07-29 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.optics
Parametric Inversion of Spin Currents in Semiconductor Microcavities
光学自旋霍尔效应导致形成反对称实空间极化图案，从而形成自旋电流。在本文中，我们表明，激子极化激元参数散射允许我们扭转这些电流的符号。本文描述了强耦合微腔的脉冲共振激发。脉冲的能量被设置为接近极化激元色散的激子点，并且实空间中的聚焦填充环上的倒易空间。当泵浦功率低于参量散射阈值时，注入的极化激元在TE和TM分裂诱导的有效磁场中的传播产生正常的光学自旋霍尔效应。在保持相同的输入偏振态但增加泵浦强度的情况下，在整个弹性圆上触发了向闲频态和信号态的参量散射。注入的粒子向这些状态散射，同时在整个平面上径向传播，在非线性过程中相对于泵浦获得交叉线性偏振。最终，极化激元在有效场中的传播导致光学自旋霍尔效应，但这次具有反转的极化域。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Optoelectronic forces with quantum wells for cavity optomechanics in GaAs/AlAs semiconductor microcavities
辐射压力、电致伸缩和光热力被用来研究腔光学力学中的反作用、非线性和量子现象。我们在这里通过一个详细的研究，观察到的腔机械模式的相对强度时，用脉冲激光激发接近GaAs的光隙，涉及真实的载流子激发和变形势相互作用的光电子力是最强的机制，在半导体GaAs/AlAs分布布拉格反射器光机械谐振器的光到声转换。我们表明，超快的空间重新分布的光激发载流子在微腔与大量的GaAs间隔导致增强耦合到基本的20 GHz垂直极化机械呼吸模式。沿着器件生长轴的载流子扩散可以通过增加激光功率来增强，或者通过在腔间隔物中嵌入GaAs量子阱来限制，这里使用的策略是证明和设计具有真实载流子的声子产生中的光电力。所观察到的现象的波长依赖性提供了进一步的光电力的作用的证据。与不同的干预机制及其相关的光学力学的动态反作用的光学力进行评估，使用有限元方法。研究结果为迄今为止很少研究光机械固态谐振器中存在光电子力的动态反作用开辟了道路。
2018-03-23 physics.optics
MaPBI3 and 2D hybrid organic inorganic perovskite based microcavities employing periodic, aperiodic and disordered photonic structures and with the possibility of light-induced tuning
无机-有机钙钛矿半导体由于其显著的光学性质而变得越来越令人感兴趣，例如高光致发光量子产率和在宽波长范围内显示光学增益的可能性。我们在这里模拟了嵌入MaPBI 3和2D混合有机无机钙钛矿半导体的微腔，通过将这种活性层嵌入周期性，非周期性和无序的光子结构之间。我们已经仔细考虑了所采用的所有材料的折射率色散，例如二氧化硅、二氧化钛和钙钛矿层。此外，通过采用光致变色聚合物，即基于二芳基乙烯的聚酯pDTE，我们已经设计了一个微腔与光致调谐的腔模式是可能的。
2021-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Three dimensional trapping of light with light in semiconductor planar microcavities
当光被限制在所有三个方向和光波长量级的维度上时，光子光谱的完全离散化和独特的现象发生，珀塞尔效应和原子发射的抑制是两个典型的例子。在所有三个维度上限制光的各种固态器件已经被开发和应用。典型地，这些谐振器的限制体积、工作波长和品质因数由构造来设置，并且这些特性随外部扰动的小变化针对包括光调制和控制的应用。在这里，我们描述了全3D光捕获，这是设置和调谐的激光激发在一个全光学方案。该器件是基于平面分布布拉格反射器GaAs半导体微腔在室温下工作。横向限制产生一个有吸引力的有效光子势定制的腔间隔层的折射率的增加，诱导由聚焦激光光激发的载流子。强的三维光捕获证明了激光诱导的光谱，空间和k-空间分布的发射的变化。使用调制光激发的激光诱导的光子势的动力学进行了研究，突出了所观察到的现象的起源的热效应的中心作用。
2019-07-17 physics.optics
Planar Bragg microcavities with monolayer WS$_2$ for strong exciton-photon coupling
School of Physics and Engineering, ITMO University（ITMO大学物理与工程学院）；Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield（谢菲尔德大学物理与天文学系）；Experimentelle Physik 2, Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学实验物理第二系）
基于单层WS₂的平面微腔实现强激子-光子耦合，通过紧凑设计获得高Rabi分裂值，推动二维半导体在集成光子电路中的应用。
2024-09-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Continuously-tunable light-matter coupling in optical microcavities with 2D semiconductors
两种不同的光-物质耦合制度之间的理论变化，即弱耦合和强耦合，在具有低模体积的开放光学法布里-珀罗微腔中变得唯一可行，如这里所讨论的。结合单层的过渡金属二硫属化物（TMDC），如WS 2，它表现出一个大的激子振子强度和结合能，混合玻色子准粒子的室温观察，称为激子极化激元和特征在于拉比分裂，进入达到。在这种情况下，我们的模拟使用的传输矩阵方法显示了如何定制和改变耦合强度积极通过改变激子的位置的相对场强-利用可调腔长，透明的PMMA间隔层和角度依赖性的光学共振。在此提出了用于未来实验的连续可调耦合，能够实时可调拉比分裂以及两个耦合制度之间的切换。由于几乎与所选材料无关，所建议的结构也可以用于量子点、分子或量子阱的光物质耦合实验。虽然可调极化激元能级可用于极化激元化学或光学传感，但允许在例外点处工作的腔保证了对该点的拓扑性质的探索。
2019-11-27 physics.app-ph physics.optics
Planar Microcavities can Suppress Exciplex Formation and Increase the Emission Efficiency of Organic Semiconductors
École Polytechnique de Montréal（蒙特利尔高等理工学院）；Hokkaido University（北海道大学）
研究探讨平面微腔对有机半导体发射的影响，通过嵌入ZnPc:TPBi混合物，抑制非辐射激基复合物形成等，提高光致发光量子产率超四十倍，揭示腔可调控激发态，为有机光电器件发展开辟新途径。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Impact of phase modulation on the dynamics of temporal localized structures in injected Kerr microcavities
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；University of Münster（明斯特大学）；Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Center for Data Science and Complexity (CDSC)（数据科学与复杂性中心）
研究相位调制如何影响 Kerr 微腔中时间局域结构的动力学，通过多参数分支分析揭示弱非线性和耗散 Hermite-Gauss 模式对暗 TLS 动力学的影响，展示 TLS 在腔内不同平衡位置的存在。
2026-03-17 nlin.PS 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
Exciton-Polaritons in Hybrid Inorganic-organic Perovskite Fabry-Pérot Microcavity
激子-极化激元在半导体微腔中产生的长程空间相干和玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）等效应在低阈值激光、涡旋和慢光等方面具有潜在的应用价值。进一步探索具有更强激子-光子相互作用强度的新型半导体微腔具有广泛的应用前景。在此，我们证明了室温光子激子强耦合在混合无机-有机CH_3 NH_3 PbBr_3 Fabry-Pérot微腔的第一次。真空Rabi分裂能量高达~390 meV，这归因于光学微腔中大的振子强度和光子约束。随着抽运能量的增加，载流子屏蔽效应使激子-光子耦合强度减弱，导致产生光子激光而不是偏振激光。钙钛矿微腔中光子和激子之间的强耦合将有助于开发高性能的基于极化激元的非相干和相干光源，非线性光学和慢光应用。
2017-08-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Metasurface-Stabilized Optical Microcavities
我们证明了稳定的光学微腔抵消相位演变的腔模式使用非晶硅超颖表面作为两个腔端镜之一。精心的设计使我们能够将电信波长处的超颖表面散射损耗限制在2%以下，并且使用分布式布拉格反射器作为超颖表面衬底确保了高反射率。我们的第一个演示实验实现了电信波长微腔的品质因数高达4600，光谱谐振线宽低于0.4 nm，模式体积下降到低于2.7 $λ^3$。然后，我们表明，该方法引入了前所未有的自由，以稳定模式与任意的横向强度分布和设计腔增强全息模式。我们的方法将介电超颖表面的纳米级光控制能力引入腔电动力学，并且使用广泛的半导体制造工艺直接在工业上可扩展。
2022-08-13 physics.optics
Very strong coupling in GaAs based optical microcavities
我们发现，当遵循简单的腔设计度量时，量子阱激子-微腔光子耦合常数可以大于GaAs基光学微腔中激子的结合能。这样一个非常强的耦合显着减少了相对的电子-空穴运动，并使极化激元对声子碰撞鲁棒。相图上相应的极化激元解离和饱和边界得到了很大的改善，我们的计算表明，在不求助于宽带隙半导体的情况下，构建室温，高功率激子-极化激元激光器的可能性。
2012-10-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Femtosecond switching of strong light-matter interactions in microcavities with two-dimensional semiconductors
本文提出利用二维半导体微腔中强-弱耦合的超快转变实现全光开关，在保持超高开关频率的同时将阈值能量降至每脉冲4皮焦耳以下，为超快全光逻辑电路和神经网络提供了新平台。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Old experiments in new light: Young's double-slit and Stern-Gerlach experiments in liquid crystal microcavities
自旋轨道相互作用是自旋电子学应用的核心，它将粒子的自旋与动量自由度耦合起来。在半导体物理学中特别感兴趣的是Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合（SOC）。当Rashba场和Dresselhaus场的强度相等时，它们导致SU（2）自旋旋转对称性，并导致只在半导体量子阱中研究的载流子的持续自旋螺旋（PSH）的出现。最近，一个合成的Rashba-Dresselhaus哈密顿量被证明可以描述被光学各向异性液晶填充的微腔中的腔光子。在这项工作中，我们提出了一个纯光学实现的两种类型的自旋图案对应的PSH和施特恩-格拉赫实验在这样的腔。我们展示了如何对称的哈密顿结果在空间振荡的自旋方向的光子在腔的平面内行进。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Casimir microcavities for tunable self-assembled polaritons
光-物质混合态，即极化激元，是现代量子光学和凝聚态物理的核心概念之一。极化激元的出现是光学模式和材料共振之间的强相互作用的结果，这通常在分子、范德华或固态平台中实现（1-7）。然而，这种途径需要精确的（纳米）制造，并且通常缺乏用于可调谐性的简单手段，这在某些应用中可能是不利的。在这里，我们使用不同的方法来实现极化激元状态，通过在水溶液中的两个平行的金纳米片之间采用稳定的平衡（8）。这样的板形成一个自组装的法布里-珀罗微腔的基本光学模式在可见光谱范围内。板之间的平衡距离由吸引Casimir和排斥静电力之间的平衡确定（9-11），并且可以通过溶液中配体分子的浓度、温度和光压力来控制，这允许通过外部刺激来主动和容易地调谐腔共振。使用这种Casimir方法，我们证明了自组装极化激元通过放置激子介质中的微腔区域，以及观察它们的激光诱导调制和强耦合制度。这些Casimir微腔可用作各种应用的灵敏和可调极化激元平台，包括光机械（12），纳米机械（13）和腔诱导效应，如极化激元化学（14）。
2020-10-16 cond-mat.other physics.optics
Spin Modulation in Semiconductor Lasers
我们提供了一个分析研究的动态半导体激光器注入（泵）的自旋极化电子，以前认为在稳态制度。利用准静态和小信号分析的互补方法，我们阐明了如何在半导体激光器的自旋调制可以提高性能，相比传统的（自旋非偏振）的同行。我们揭示了自旋极化注入可以提高自旋激光器的带宽和理想的开关特性。
2010-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Suppressing spatio-temporal lasing instabilities with wave-chaotic microcavities
时空不稳定性是由复杂性和非线性引起的普遍现象。在大面积边发射半导体激光器中，多个空间模与有源介质的非线性相互作用会导致光的非线性效应和时空混沌。这些不稳定性降低了激光器的性能，并且非常难以控制。我们展示了一个强大的方法来抑制时空不稳定性使用波混沌或无序腔。在这种腔中，许多传播波与随机相位的干涉破坏了自组织结构如细丝的形成，从而导致稳定的激光动力学。我们的方法提供了一个通用的和强大的计划，以防止各种高功率激光器的非线性不稳定性的形成和增长。
2018-09-25 nlin.CD physics.optics
Vanadium oxide metal-insulator phase transition in different types of one-dimensional photonic microcavities
二氧化钒（$VO_2$）的光学性质可以通过金属-绝缘体转变来调节。在这项工作中，不同类型的一维光子结构为基础的微腔，嵌入二氧化钒已在900 nm和2000 nm之间的光谱范围内进行了研究。特别地，$VO_2$被夹在：i）由$SiO_2$和$ZrO_2$制成的两个光子晶体; ii）由遵循Thue-Morse序列的$SiO_2$和$ZrO_2$制成的两个非周期性结构; iii）由$SiO_2$和$ZrO_2$制成的两个无序光子结构，其中通过两种材料的随机序列或通过层厚度的随机变化引入无序; iv）由$SiO_2$、$Al_2O_3$、$Y_2O_3$和$ZrO_2$制成的两个基于四种材料的光子晶体。有序结构I和IV分别示出了具有缺陷模式的一个和两个强烈的透射谷，而非周期性和无序结构II和III示出了由于其复杂的分层配置而导致的多个透射谷。由温度控制的$VO_2$的金属-绝缘体转变导致微腔的光学性质的调制。
2022-08-29 physics.optics
Interaction-induced hopping phase in driven-dissipative coupled photonic microcavities
玻色-哈伯德模型（BHM）的本质是玻色子在不同位置之间的跳跃和相互作用。受光晶格中原子的BHM模拟器成功的启发，出现了在耦合非线性腔中实现光子BHM的建议。两个耦合的半导体微腔构成了一个模型系统，激子极化激元的跳跃，相互作用和衰减-混合轻物质准粒子-可以结合选址相干驱动来实现驱动耗散双位光学BHM。在这里，我们探讨在这个系统中的干扰和非线性的相互作用，在一个政权，在相同的驾驶条件下，可以观察到三个不同的密度分布。我们演示了如何通过有效的极化激元-极化激元相互作用来控制腔之间的极化激元跳跃所获得的相位。我们的结果为二维多腔系统中极化激元的密度相关规范场的合成开辟了新的前景。
2016-02-23 physics.optics quant-ph
Parametric instability in coupled nonlinear microcavities
我们报告的观察参数不稳定性的非平衡稳态的两个耦合克尔微谐振器相干驱动的激光。使用共振激发，我们将系统驱动到一个不稳定的制度，在那里我们观察到强烈的外观和良好解决边带模式的发射光谱。该特征是腔内场的自持振荡的特征签名。我们全面模拟我们的研究结果使用半经典朗之万方程的腔场动力学结合线性稳定性分析。我们的半导体平台的固有的可扩展性，丰富了一个强大的克尔非线性，是有前途的实现集成的光学参量振荡器网络工作在一个少光子制度。
2019-11-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Room-temperature, continuous wave lasing in planar microcavities with quantum dots
Ioffe Institute（约费研究所）；HSE University（俄罗斯高等经济大学）；ITMO University（圣彼得堡信息、机械与光学大学）
研究在室温下利用平面微腔实现956nm波长连续波激光发射，通过低吸收率镜面和量子点结构实现了高阈值功率密度和质量因子，验证了平面半导体微腔的高效散热性能。
2026-04-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Stabilization of Broad Area Semiconductor Laser sources by simultaneous index and pump modulations
我们表明，宽面积半导体放大器和激光器的发射可以有效地稳定，通过引入，二维周期性调制的折射率和泵浦（增益-损耗）的配置文件，同时在横向和纵向方向。这种折射率和增益损耗调制之间的相互作用有效地抑制了图案形成不稳定性，从而从此类光源产生高度稳定且明亮的窄输出光束。我们还确定了作为泵电流和线宽增强因子的函数的设备的稳定性能。
2018-02-21 physics.optics
Shaping Current Waveforms for direct Modulation of Semiconductor Lasers
我们展示了一种用于数字通信的半导体激光器的直接调制的整形电流输入的技术。整形电流输入的引入允许抑制弛豫振荡并避免物理激光器设备中的动态记忆，即，输出不会受到之前传达的信息的影响。在时间优化位的例子中，数值示出了高数据速率通信的可能的性能增强。
2004-04-27 physics.optics
Self-phase modulation of a single-cycle terahertz pulse by nonlinear free-carrier response in a semiconductor
我们演示了自相位调制（SPM）的单周期太赫兹脉冲在半导体中，使用体n-GaAs作为模型系统。SPM起因于太赫兹脉冲的电场中的自由电子的加热，导致等离子体频率的超快降低，并且因此导致材料的太赫兹范围介电函数的强烈修改。THz SPM直接在时域中观察到。在频域中，它对应于一个强的频率依赖性的折射率非线性的n-GaAs，被发现是积极的和消极的广泛的太赫兹脉冲频谱内，与零交叉点定义的电子动量弛豫率。我们还观察到了太赫兹脉冲的非线性光谱展宽和压缩。
2012-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Observation of Gain Spiking and Nonlinear Beating of Optical Frequency Comb in a Microcavity
光学频率梳对于基础科学和要求宽频率跨度和超精密分辨率的应用都至关重要。基于非线性克尔效应的微腔光学频率梳的最新进展为紧凑型平台提供了新的机会，然而，内部腔增强的非线性仍然不清楚。在这里，我们展示了瞬态非线性动力学过程中的光学频率梳形成内克尔微腔。研究表明，非线性相位调制导致梳状线在谐振腔附近的自失谐，从而形成增益尖峰，这是稳定光学频率梳的一个关键机制。此外，通过注入外部探针来检测梳状线之间的非线性交叉相位调制，观察到了非线性拍频。非线性瞬态动力学揭示了克尔基光学频率梳隐藏的非线性特性，为在微腔中产生超宽、超稳、超快的频率梳指明了新的方向。
2017-03-31 physics.optics
Resonant modulational instability and self-induced transmission effects in semiconductors: Maxwell-Bloch formalism
利用宏观J模型[Th. Oestreich和A. Knorr，Phys.Rev.B48，17811（1993）;同上，50，5717（1994）]基于微观半导体Bloch方程。这些非线性特性导致大增益长光脉冲的调制不稳定性，并引起短光脉冲在半导体中的自诱导传输。通过一个例子，后者研究效果的有效性所使用的宏观模型被证明和一个很好的协议被发现与现有的理论和实验结果。
2012-01-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Bose-Einstein Condensation of Light in a Semiconductor Quantum Well Microcavity
该研究证实无机半导体量子阱微腔中的光子可热化并发生玻色-爱因斯坦凝聚，明确区分其与激光作用，揭示该体系可连续维持、光子散射强等优势，为量子统计光子凝聚的物理研究与应用提供支撑。
2023-06-27 cond-mat.quant-gas physics.optics
Nonlinear ultrafast modulation of the optical absorption of few cycle terahertz pulses in n-doped semiconductors
我们使用一个开放的孔径Z扫描技术，以显示如何强烈的几个周期的太赫兹脉冲可以经历一个非线性漂白的吸收在n-杂质半导体由于太赫兹电场驱动的谷间散射的电子在导带。相干检测的传输太赫兹脉冲波形还允许的非线性电导率动态其次亚皮秒的时间分辨率。Z-扫描和时域结果都与我们的理论分析一致。
2009-05-03 physics.optics
High-Speed Tunable Microcavities Coupled to Rare-Earth Quantum Emitters
片上光子器件的电光控制是实现高效集成光子学的重要手段。由于其大的电光系数和高的非线性，绝缘体上钛酸锂（LNOI）是用于片上光子学的新兴平台[1]。将量子发射器集成到LNOI中将其在经典光子学中的多用途扩展到量子计算和通信[2，3]。在这里，我们将单一的稀土离子（REI）的量子发射体在电光可调锂磷灰石（LN）薄膜，并展示LN微腔耦合到REI在160 GHz的频率范围内的控制与5 \mus开关速度。腔的动态控制使得能够以短的时间常数调制REIs的Purcell增强。使用Purcell增强，我们发现的证据，检测单个Yb 3+离子在LN腔。在快速可调谐光子器件中耦合量子发射体是一种有效的方法来塑造发射体的波形[4]。它还提供了一个平台，用于在频谱-时间-空间域的集成中编码量子信息，以实现高水平的信道复用，以及生成确定性单光子源的方法[5，6]。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Spontaneous-emission-enabled dynamics at the threshold of a directly modulated semiconductor laser
在过去的二十年里，半导体激光器或其他光学系统中的混沌现象一直是人们研究的热点。然而，阈值附近的调制受到的关注少得多，特别是在增益调制的半导体激光器中。本文研究了泵浦调制在阈值区出现的大幅度、不同调制频率的分岔序列。阈值附近的调制必然包括“低于阈值”的动态，这只能通过振荡的非线性可视化来有效地显示。在不同的调制频率和幅度下检查了不规则的时间行为，强调了近阈值区域非常大幅度调制的可能的混沌路径。将（平均）自发发射添加到激光模式使得光子和载流子之间的耦合动力学甚至低于阈值，从而扩展了其中调制主动修改激光器行为的泵浦范围。我们还报告了类似的吸引子之间的过渡的存在，其特征在于由一个时间的瞬态依赖于驱动泵的调制的幅度。
2022-01-29 nlin.CD physics.optics
Deterministic Transferable Planar Dielectric Mirrors for Investigating Strong Light-Matter Coupling
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）
本文提出一种确定性干转移方法，用于制造完整的介电微腔，采用上下SiO₂/TiO₂布拉格镜，无需后生长剥离工艺，实现Q因子达4×10³，利用单层WS₂作为活性介质，在室温及低温下观察到强激子-光子耦合信号。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Self-aligned photonic defect microcavities with site-controlled quantum dots
提出一种无需额外纳米加工的自对准应变诱导位点控制量子点微腔，通过AlAs/Al2O3埋入式应力源尺寸定制微腔特性，实现激光特征且无热效应，为可扩展微型激光器制造铺路。
2023-11-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multiple Interacting Photonic Modes in Strongly Coupled Organic Microcavities
该研究通过对真实多模光学谐振腔内分子系综的微观量子描述，揭示低精细度多模下分子偶极子与非共振腔模耗散通道的部分杂化会限制光-物质相干程度，指出真空拉比分裂是光与物质相干混合的必要非充分条件。
2024-07-06 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
All-optical polarization and amplitude modulation of second-harmonic generation in atomically thin semiconductors
二次谐波的产生在多个科学和技术领域中至关重要，包括频率转换、频率梳的自参考、非线性光谱学和脉冲表征。通过调制谐波产生效率实现高级功能，这可以通过电气或全光学触发器实现。与提供高速和低调制深度的全光学非线性器件相比，谐波产生效率的电控制以低切换速度为代价提供大调制深度。在这里，我们展示了二次谐波产生的全光调制MoS2的调制深度接近100%，速度仅限于基本脉冲持续时间。这一结果源于D3h晶体对称性和样品的深亚波长厚度的组合，因此可以扩展到整个过渡金属二硫属化物家族，以在先进的非线性光学器件的设计中提供极大的灵活性，例如高速集成频率转换器，用于超短脉冲表征的宽带自动调谐器和可调谐纳米级全息图。
2021-10-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Electrically tunable Berry curvature and strong light-matter coupling in birefringent perovskite microcavities at room temperature
自旋光电子学领域的基础是对具有强光学非线性的器件中的光子自旋轨道耦合的良好控制。此类设备可能是光电子学新时代的关键，在光电子学新时代，光的动量和偏振自由度与电子器件相互交织并相互连接。然而，通过电子手段操纵光子是一项艰巨的任务，因为它们的电荷中性，并且需要对其介质进行复杂的电光调制。在这项工作中，我们提出了电调谐微腔激子极化激元共振在Rashba-Dresselhaus自旋轨道耦合场在室温下。我们发现，不同的自旋轨道耦合场和减少腔对称性的组合导致可调的Berry曲率的形成，量子几何效应的标志。为此，我们已经实现了一种新的架构的混合光子结构的二维钙钛矿层纳入微腔填充的液晶。我们的工作接口与电子自旋光电子器件相结合的强光物质耦合条件和人工规范场的电气控制。
2022-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Impacts of Surface Depletion on the Plasmonic Properties of Doped Semiconductor Nanocrystals
简并杂质半导体纳米晶体（NC）在电磁波谱的红外范围内表现出局域表面等离子体共振（LSPR）。与金属不同，半导体NC通过掺杂或通过电化学或光化学充电提供可调的LSPR特性。通过载流子密度调制来调节等离子体特性表明了其在智能光电子学、催化和传感方面的潜在应用。在这里，我们阐明了LSPR调制的基本方面，通过动态载流子密度调谐在Sn掺杂氧化铟NC。合成了具有不同掺杂水平和尺寸的单分散Sn掺杂氧化铟纳米碳，并组装成均匀的薄膜。然后在原位电化学电池中对NC膜充电，并监测LSPR调制光谱。基于LSPR的光谱位移和强度调制，结合光学建模，发现经常被忽视的半导体性质，特别是由于掺杂和表面状态引起的能带结构修改，强烈影响LSPR调制。费米能级钉扎的表面缺陷状态创建一个表面耗尽层，改变LSPR的属性，它决定了LSPR频率调制的程度，减少预期的近场增强，并大大降低了LSPR对周围环境的敏感性。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
