Thermal and driven noise in Brillouin Lasers
由于其高度相干的发射和紧凑的形状因子，布里渊激光器已被确定为包括便携式原子钟、精密传感器、相干微波合成和相干通信的节能方法在内的应用的宝贵资产。虽然这些激光器的基本发射线宽可能非常窄，但介电材料内的噪声会导致载波频率漂移，这对需要超稳定发射的应用构成了棘手的挑战。对布里渊激光器性能的统一理解可以提供关键的见解，以达到新的频率稳定性水平，然而现有的噪声模型仅关注一个或几个关键噪声源，并且没有捕获由热波动或吸收功率产生的激光频率的热光漂移。在这里，我们开发了一个耦合模式理论的布里渊激光动力学占主导地位的形式的噪声在非晶体系统，捕捉各种系统的频率和强度噪声的显着特点。因此，理论和实验可以直接进行比较，以确定关键的噪声源及其影响的频带，揭示提高布里渊激光器性能的策略，并为芯片上的高度相干光源铺平道路。
2021-12-01 physics.optics
Relative Intensity Noise in a Multi-Stokes Brillouin Laser
研究了多斯托克斯布里渊光纤环形激光器的相对强度噪声特性。实验分析了各斯托克斯波的强度噪声，研究了级联布里渊散射过程的噪声动力学。我们观察到高达20 dB/Hz的强度噪声降低相比，RIN输入泵浦激光器。我们研究了光纤环品质因数对激光RIN特性的影响，如振幅减小和弛豫频率。基于一组耦合模方程的数值模型复制了实验观察，证实了多斯托克斯布里渊激光器的B类行为。我们的研究能够确定最佳的参数值操作的多斯托克斯激光器在低噪声制度。
2018-10-26 physics.ins-det physics.optics
Controlling the long-term dynamics of Brillouin Fiber Lasers using pump modulation: Bi-stable lasing and Hysteresis
布里渊光纤激光器的长期激光动力学最近被证明是由一个内在的热反馈，稳定在增益线的下半部分的激光频率。我们表明，这种反馈可以利用泵浦调制，大大控制这种动态。具体来说，我们实验证明了一个双稳态光纤激光器的激光模式之间的切换是可能的，通过控制腔长或泵浦功率。固有的滞后响应确保了激光器在每个模式下的长期稳定性。实验结果与基于主方程的理论模型吻合良好。
2018-05-15 physics.optics
The Phonon-Limited-Linewidth of Brillouin Lasers at Cryogenic Temperatures
激光线宽在光谱学、频率计量学和所有需要高相干性的激光应用中至关重要。这也是非常重要的，因为肖洛-汤斯激光器的线宽极限是量子起源的。近年来，受激布里渊激光器（SBL）的线宽理论得到了报道。虽然SBL线宽公式表现出的功率和光学Q因子的依赖性是相同的肖洛-汤斯公式，噪声源不存在于两级激光器，声子占据的布里渊力学模式，被预测为占主导地位的SBL线宽的贡献。此外，由于声子的参与，SBL线宽的量子极限被预测为Schawlow-Townes极限的两倍。为了帮助证实这一理论的SBL基本线宽测量在低温下的硅微谐振器。它的温度依赖性和SBL线宽理论相结合，预测在三个温度下的热机械量子数。这一结果与微波速率布里渊模的玻色-爱因斯坦声子占有率一致，支持了SBL线宽理论的预言。
2017-06-11 physics.optics
Brillouin-Kerr soliton frequency combs in an optical microresonator
在光学微谐振腔中产生布里渊激光，利用产生的布里渊激光在同一腔中激发克尔频率梳，实现了孤子克尔微梳。腔内布里渊激光泵浦方案使我们能够利用蓝失谐输入泵浦获得孤子态。由于所产生的布里渊激光的超窄线宽和低噪声特性，即使使用相对宽线宽的二极管激光器，所观察到的孤子微梳也表现出窄线宽的梳状线和稳定的重复率。此外，我们证明了一个低噪声微波信号的相位噪声水平为-24 dBc/Hz（10 Hz），-111 dBc/Hz（10 kHz）和-147 dBc/Hz（1 MHz偏移）的11.14 GHz载波，只有一个自由运行的输入泵。由于布里渊-克尔孤子微梳易于实现，且具有良好的性能，使得该方案具有很好的实际应用前景。
2020-08-14 physics.optics
Chip-based Brillouin lasers as spectral purifiers for photonic systems
高相干性激光器在广泛的应用中是必不可少的，然而，这种性能通常与大的激光腔相关联，因为增加能量存储降低了量子相位噪声，并且还使得激光频率对腔振动不太敏感。这种基本的缩放规则与一组新兴的光学系统不一致，这些光学系统专注于紧凑（最佳可集成）的高相干光源。这些包括使用正交幅度调制的相位相干光通信，以及基于光梳技术的记录低相位噪声微波源。在这项工作中，第一，基于芯片的布里渊激光器被证明。它具有高效率和单线运行的特点，具有任何基于芯片的激光器中最小的Schawlow-Townes频率噪声。由于激光器的发射和输入泵浦之间的频率偏移相对较小，因此该器件提供了一种新的功能：对紧凑的低相干光源（如半导体激光器）进行光谱净化。
2012-01-20 physics.optics
Fundamental noise dynamics in cascaded-order Brillouin lasers
级联阶布里渊激光器的动力学特性使其成为旋转传感、高相干光通信和低噪声微波信号合成等应用的理想选择。值得注意的是，当在芯片级实现时，最近的实验研究已经揭示，布里渊激光器可以在光机械和量子噪声源占主导地位的基本线宽范围内操作。为了探索新的机会，提高性能，我们制定了一个简单的模型来描述级联布里渊激光器的物理耦合模式动力学的基础上，由电致伸缩和波动耗散定理。从这个模型中，我们得到的解析公式描述的稳态功率的演变和伴随的噪声特性，包括表达式的相位噪声，相对强度噪声和功率谱的拍音级联激光订单。我们的分析表明，级联修改的动态中间激光订单，产生的噪声特性，不同于单模布里渊激光器。这些修改导致斯托克斯阶线宽依赖于耦合阶动力学和更宽的线宽比以前的单阶理论预测。我们还推导出一个简单的分析表达式，高阶拍音符，使计算的斯托克斯线宽的基础上，只有相对测量的功率之间的订单，而不是绝对参数，产生一种方法来测量级联阶线宽，以及子Hz操作的预测。我们验证了我们的研究结果使用随机数值模拟的级联激光动力学。
2018-02-12 physics.optics
Optoelectronic nibbling of laser linewidth using a Brillouin-assisted optical phase-locked loop
我们表明，锁相环的实施禁止多模操作的长布里渊谐振腔也导致了显着减少的光相位噪声的泵本身。在连续的Er，Yb：玻璃激光器的情况下，观察到在100 Hz的载波减少超过90 dB。这产生了估计窄于2Hz的泵浦激光器的光学线宽。该方法与激光波长无关，可应用于几乎任何激光器。
2018-08-24 physics.ins-det physics.optics
Watt-level ultrahigh-OSNR single-longitudinal-mode tunable Brillouin fiber laser
报道了一种瓦级光信噪比（OSNR）可调谐的单纵模布里渊光纤激光器（BFL），通过优化单模光纤（SMF）腔长为11 m，输出比为60%，获得了1.04 W的输出功率，并在2.24 W泵浦功率下获得了稳定的SLM工作。单通腔BFL的优点是布里渊泵浦频率不需要与腔模匹配，从而大大提高了稳定性。由于腔中只使用单模光纤，所以工作波长可以调谐而不受自激射腔模的限制。进一步证明了单频光纤激光器能够产生瓦级功率。该激光器在噪声、线宽和稳定性方面具有优异的性能。
2012-12-03 physics.optics
Sub-Hz Linewidth Photonic-Integrated Brillouin Laser
传统上被归类为桌面实验的光子系统和技术正准备通过集成从实验室跨越到现实世界的应用。受激布里渊散射（SBS）激光器由于其独特的线宽窄化特性，是实现高相干波导集成光源的理想选择。特别是，级联阶布里渊激光器显示出多线发射、低噪声微波产生和其他光梳应用的前景。这些激光器的光子集成可以显著提高其对环境和机械干扰的稳定性，简化其封装并降低成本。虽然已经展示了单阶硅和级联阶硫属化物波导SBS激光器，但这些激光器产生10-100 kHz的适度发射线宽。我们报道了亚Hz（~0.7 Hz）基本线宽光子集成布里渊级联激光器的首次演示，代表了集成波导SBS激光器的最新技术的重大进展。该激光器由使用超低损耗Si 3 N4波导平台制造的总线环谐振器组成。为了实现亚Hz线宽，我们利用高Q、大模体积、单偏振模谐振器，其产生光子生成的声波而没有声子引导。这种方法极大地放宽了偏振模式、光学模式和声学模式之间的相位匹配条件。利用级联阶布里渊激光动力学理论，通过测量第一阶和第三阶斯托克斯光的拍频线宽和相对功率，确定了第一阶斯托克斯光的基本发射线宽。由于从405 nm到2350 nm的低光学损耗，可见光和近红外波段的扩展是可能的，为可见光应用的光子集成亚赫兹激光器铺平了道路。
2018-02-27 physics.optics
Discrete Cavity Dynamics in Free-Space Brillouin Laser
Helmholtz-Institut Jena（亥姆霍兹耶拿研究所）；Abbe Center of Photonics, Friedrich Schiller University Jena（弗里德里希·席勒大学耶拿阿贝光子学中心）；Center for Advanced Laser Technology, Hebei University of Technology（河北工业大学先进激光技术研究中心）；Hebei Key Laboratory of Advanced Laser Technology and Equipment（河北省先进激光技术与装备重点实验室）；Collaborative Innovation Center for Diamond Laser Technology and Applications（金刚石激光技术与应用协同创新中心）；Theoretisch-Physikalisches Institut, Friedrich-Schiller-Universitat Jena（弗里德里希·席勒大学耶拿理论物理研究所）
本文提出离散腔模型解释自由空间布里渊激光中强噪声抑制现象，通过分离光学存储与声学弛缓的时间不对称性，提高声学阻尼并减少泵浦噪声转移，实验验证了模型对阈值、输出功率等参数的预测。
2026-03-30 physics.app-ph physics.optics
Brillouin Backaction Thermometry for Modal Temperature Control
受激布里渊散射为高Q值微谐振器系统中的高效窄线宽激光器提供了光学增益。然而，布里渊过程以及微谐振器的热依赖性对长期频率稳定操作施加了严格的温度控制要求。在这里，我们研究了布里渊反作用，并使用它来测量和相位敏感地锁定模式温度到由布里渊相位匹配条件定义的参考温度。在特定的激射波长下，可以通过调节谐振器自由光谱范围来精确地设置参考温度。这种反作用控制方法在基于芯片的布里渊激光器中得到了验证，但可以应用于所有布里渊激光器平台。它为布里渊激光器在原子钟、频率计量和陀螺仪等应用中的稳频工作提供了一种新的途径。
2022-05-15 physics.ins-det physics.optics
Cooling of an Integrated Brillouin Laser below the Thermal Limit
光子集成谐振器作为一个平台，使超窄线宽激光器在一个紧凑的形状因子是有前途的。由于它们的小尺寸，这些集成谐振器受到热噪声的影响，这将光学模式的频率稳定性限制在~100 kHz。在这里，我们展示了一个集成的受激布里渊散射（SBS）激光器的基础上，实现了270 Hz的超窄热噪声限制线宽的大模体积环形谐振腔。在实践中，集成激光器需要更窄的线宽才能真正用于光学原子钟、量子计算、引力波探测和精密光谱学等应用。为此，我们采用了热折射噪声抑制技术，利用辅助激光器，以减少我们的SBS激光线宽为70赫兹。该演示展示了将最窄线宽芯片激光器的热运动稳定到100 Hz以下的可能性，从而为集成微谐振器在未来最苛刻的科学工作中的实用性打开了大门。
2021-12-01 physics.optics
Dual-microcavity narrow-linewidth Brillouin laser
超低噪声可调谐激光器是精密光谱学、标准量子极限位移测量和先进光学原子钟开发中的革命性工具。其他应用包括激光雷达、相干通信、频率合成以及应变、运动和温度的精密传感器。虽然所有应用都受益于较低的频率噪声，但许多应用还需要坚固紧凑的激光器。在这里，我们介绍了一个双微腔激光器，利用一个芯片集成的二氧化硅微谐振器产生可调谐的1550 nm激光通过受激布里渊散射（SBS）和第二微谐振器的SBS光的频率稳定。这种配置将分数频率噪声降低到10 Hz偏移处的$7.8\times10^{-14} 1/\sqrt{Hz}$，这是基于微谐振器的激光器的噪声性能的新状态。我们的系统还具有太赫兹可调谐性和芯片级集成的潜力。我们证明了我们的双微腔激光器的效用，通过执行赫兹级分辨率的光谱学。
2014-10-10 physics.optics
Pump-locked microcavity Brillouin laser
针对传统微腔激光器泵浦频率锁定系统复杂、成本高的问题，提出利用微腔瑞利散射的全光泵浦锁定方法，实现了超窄线宽、高长期稳定性且无需温控隔振的微腔布里渊激光器，为多领域提供低成本实验平台。
2024-04-15 physics.optics
Magnon laser based on Brillouin light scattering
磁振子的类似激光作用将是一个有趣的课题，对非线性磁振子自旋电子学的研究至关重要。在这里，我们展示了磁振子激光行为的基础上布里渊光散射的亚铁磁绝缘体球，支持光学回音壁模式和磁振子共振。我们表明，激发的磁振子发挥传统的斯托克斯波的作用，并在布里渊散射过程中被相干放大，使磁振子激光成为可能。此外，通过调节外加磁场，可以控制受激磁振子数随输入光功率呈指数增长。除了提供对磁光相互作用的深入了解外，对磁振子激光作用的研究将有助于开发处理自旋波激发的新技术，并可能影响磁振子学以外的科学领域。潜在的应用范围从制备相干磁振子源到操作片上功能磁器件。
2020-08-18 physics.optics quant-ph
Stimulated Brillouin Scattering Thresholds in Optical Fibers for Lasers Linewidth Broadened with Noise
用于加宽光源的线宽的相位和/或强度调制技术是抑制光纤中的受激布里渊散射（SBS）的公知方法。用于以简单方式实现显著带宽增强的常用技术是使用滤波噪声源进行相位调制。我们将在这里证明，在这种情况下，噪声的随机性质需要包括长度相关的SBS阈值增强校正。这种效应对于大多数高功率光纤放大器所共有的短光纤长度变得特别显著。
2013-01-24 physics.optics
A microrod-resonator Brillouin laser with 240 Hz absolute linewidth
我们展示了一个超低噪声的微棒谐振腔激光器上的受激布里渊散射光学非线性提供的增益振荡。已知微谐振器布里渊激光器提供出色的频率噪声基底，其受到基本热波动的限制。在这里，我们展示了实验证据，热效应也主导了接近载波的频率波动。实验中使用的直径为6 mm的微棒谐振腔具有约100 μm的大光模面积$^2$，因此其10 ms的热时间常数可以滤除近载频光频噪声。结果是240 Hz的绝对激光线宽，对应的白频率噪声基底为0.1 Hz $^2$ /Hz。我们解释了这种激光器的稳态性能的测量其操作状态和模式失谐和线形。我们的研究结果突出了一个机制，噪声是常见的许多微谐振器设备，由于腔内功率和模式频率之间的固有耦合。我们证明了通过稳定腔内功率的反馈回路来降低这种噪声的能力。
2015-09-29 physics.optics
Fast-light Enhanced Brillouin Laser Based Active Fiber Optics Sensor for Simultaneous Measurement of Rotation and Acceleration
我们已经开发了一种主动快光光纤传感器（AFLIFOS）的概念设计，它可以同时或单独作为陀螺仪（差模效应）和加速度，应变和其他共模效应的传感器。两个布里渊激光器在相反的方向和分离的频率由几个自由光谱范围用于该传感器。通过将两个辅助腔耦合到光纤主腔，我们产生了两种激光模式的超光速效应。本文建立了AFLIFOS优化设计的详细理论模型，并证明了在优化条件下，当主光纤谐振腔周长的有效变化为0.1nm，对应于半径为1 m的环形谐振腔的旋转速率为0.4度/秒时，两种布里渊激光器的灵敏度增强因子分别为$\sim{187}$和$\sim{-187}$。通过调整参数，如周长和耦合系数，有可能获得更高的增强。
2016-10-24 physics.optics
Brillouin lasers in Bragg grating microresonators
本文通过在平面集成硫系微谐振器中写入可重构腔内布拉格光栅，利用光子带隙抑制级联布里渊散射，使BL振荡阈值提高至少六倍，并在399 mW泵浦功率下实现十阶级联的完全抑制，为高性能片上布里渊激光器提供了新平台。
2025-06-04 physics.optics
Noise and dynamics of stimulated Brillouin scattering microresonator lasers
本文采用理论分析和数值模拟的方法研究了微谐振腔中受激布里渊散射（SBS）提供的增益对激光振荡的影响。微谐振器内的前向波、后向波和密度波的相互作用导致了一组耦合模方程，该方程描述了激光器的相位和振幅随时间的演化。使用这种耦合模式的形式主义，我们调查噪声扰动下的SBS激光器的性能，并确定的基本参数和它们的优化，使低噪声SBS操作。固有的激光线宽，这主要是由密度波的非相干热占领的限制，可以是赫兹或以下的顺序。我们的分析还确定了SBS激光器的弛豫振荡，这是由于光和密度波之间的耦合，并出现在相位和振幅求积的共振。我们进一步探讨了泵浦噪声对SBS激光器性能的贡献，发现在大多数情况下，泵浦噪声会使SBS激光器的噪声超过其基本极限。通过将泵浦激光器紧密地稳定在微腔谐振上，泵浦噪声的传递被显著地减小。我们的分析是支持和扩展通过SBS激光器的数值模拟。
2014-10-31 physics.optics
Simultaneous amplification and shaping of excimer lasers using Stimulated Brillouin Scattering in the strongly damped limit
Cornell University（康奈尔大学）；Xcimer Energy（Xcimer能源）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）
本文研究了利用受激布里渊散射在强阻尼极限下同时放大和整形激发二极激光，通过解析表达式确定初始种子脉冲形状并探讨预脉冲水平的物理限制。
2026-02-15 physics.optics
Visible light photonic integrated Brillouin laser
窄线宽可见光激光器对于包括原子钟、量子计算、原子和分子光谱以及传感的原子、分子和光学（AMO）应用是关键的。历史上，这种激光器是在桌面规模上实现的，使用稳定到大光学参考腔的半导体激光器。高光谱纯度可见光源的光子集成将使实验的复杂性和规模增加。受激布里渊散射（SBS）是实现高相干性片上可见光激光发射的一种很有前途的方法。虽然在电信波长的集成SBS激光器方面取得了进展，但将这种性能转化为可见光的障碍仍然存在，即在超低光损耗光子学中实现布里渊有源波导。我们已经克服了这一障碍，展示了第一个可见光光子集成SBS激光器，它工作在674 nm，以解决88 Sr+光时钟跃迁。为了指导激光器的设计，我们使用多物理场模拟和布里渊光谱相结合，在2米的螺旋波导，以确定25.110 GHz的一阶斯托克斯频移和290 MHz的增益带宽。该激光器在半径为8.9 mm的氮化硅全波导谐振腔中实现，每米损耗为1.09 dB，Q值为55.4百万。激光被证明，与片上14.7 mW的阈值，45%的斜率效率，和线宽变窄的泵从低于阈值增加到269 Hz。为了说明这种设计的波长灵活性，我们还展示了在698 nm的激光，在中性锶的光时钟跃迁的波长。这种基于波导的光子集成SBS激光器的演示在可见光范围内工作，并且减小了尺寸和对环境干扰的敏感性，显示了各种AMO应用的前景。
2021-02-19 physics.optics
Back-scatter immune injection-locked Brillouin laser in silicon
作为自持振荡器，激光器具有不寻常的自发同步能力。这些非线性动力学是被称为注入锁定的简单而强大的稳定技术的基础，其中激光器的频率和相位可以由注入信号控制。由于其固有的简单性和良好的噪声特性，注入锁定已成为从精密原子光谱到分布式传感等应用中相干放大和高保真信号合成的主力。然而，在集成光子学中，这些注入锁定动力学仍然相对未开发-尽管具有重大的技术和科学影响潜力。在这里，我们首次展示了硅光子布里渊激光器的注入锁定。这种单片器件的注入锁定非常稳健，使我们能够通过布里渊增益带宽的很大一部分来调谐激光发射。利用这些动态特性，我们证明了小信号的放大超过23 dB。此外，我们证明了该系统的注入锁定动力学本质上是非互易的，在全硅系统中产生单向控制和反向散射免疫力。该器件物理学为硅光子学中的相位噪声降低、低噪声放大和反向散射免疫力的新策略打开了大门。
2020-01-14 physics.optics
Dual wavelength brillouin laser terahertz source stabilized to carbonyl sulfide rotational transition
本文将低相位噪声双波长布里渊激光太赫兹振荡器稳定到羰基硫转动跃迁，实现了$1.2\times10^{-12}/\sqrtτ$的不稳定度，为计量学和精密光谱提供了高稳定、光谱纯净的太赫兹频率源。
2024-10-18 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Ultra-Narrow Linewidth Brillouin Lasers with Nanokelvin Thermometry
超稳激光器是当今一些最先进的科学实验的支柱，能够以尽可能高的精度执行原子光谱和激光干涉测量。随着最近对在实验室之外应用这些系统的兴趣越来越大，如何实现可以达到所需的极窄线宽水平的激光源，但仍然保持足够紧凑和便携以供现场使用，这仍然是一个悬而未决的问题。开发这种理想激光源的关键是激光器必须对短期和长期温度波动不敏感，这最终会加宽激光器线宽并导致激光器中心频率漂移。我们在这里表明，使用一个大的模式体积的光学谐振器，它的作用是抑制谐振器的快速热波动，连同受激布里渊散射（SBS）的光学非线性提出了一个强大的组合，使激光的能力与20 Hz的超窄线宽。为了解决激光器的长期温度漂移问题，我们采用窄布里渊散射线作为测量工具，精确地检测谐振腔温度在85 nK水平的微小变化。这种温度测量所提供的精度为谐振器的稳定性提供了新的可能性，以对抗环境扰动。
2018-10-06 physics.ins-det physics.optics
Single-laser stimulated Brillouin scattering microscopy
State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University（浙江大学光学工程學院极端光子与仪器国家重点实验室）；ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, Zhejiang University（浙江大学紫金港全球科创中心）；Laboratory of Infrared Material and Devices, Advanced Technology Research Institute, Ningbo University（宁波大学先进技术研究研究院红外材料与器件实验室）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）
研究针对受激布里渊散射显微镜频域实现的局限，提出用射频定义的单激光电光调制方法，由同一光载波产生泵浦光和探测光，通过电光边带设置频率差，实现高精度布里渊成像，为其提供新的概念和技术基础。
2026-07-09 physics.optics
Cross-polarized stimulated Brillouin scattering empowered photonics
本文提出在铌酸锂中集成交叉偏振受激布里渊散射与Kerr和二次非线性，实现窄线宽可调激光器、高效模式转换器及布里渊-二次激光器与频率梳，显著提升光子器件性能。
2024-05-24 physics.optics
Ultra-Low-Noise Brillouin Hybrid Synthetic Laser for Sub-Hertz Lattice Clock Spectroscopy
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；JILA, National Institute of Standards and Technology and University of Colorado, Boulder（JILA，美国国家标准与技术研究院和科罗拉多大学博尔德分校）；Department of Physics, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校物理系）；Time and Frequency Division, National Institute of Standards and Technology, Boulder（美国国家标准与技术研究院博尔德时分部）
通过结合低温硅腔的超高频率稳定性和集成布里渊激光器的高傅里叶频率噪声抑制，实现了覆盖超过7个数量级傅里叶范围的频率噪声抑制，产生亚赫兹线宽，并用于亚赫兹拉比光谱测量。
2026-05-28 physics.optics
Microwave photonic short-time Fourier transform based on stabilized period-one nonlinear laser dynamics and stimulated Brillouin scattering
本研究提出结合稳定P1非线性激光动力学与SBS的微波光子STFT系统，经光电反馈稳定扫频信号并结合SBS光带通滤波实现频率-时间映射，实验验证其可提升时频图质量与测频精度，最优带宽下平均绝对误差降50%。
2024-04-17 eess.SP physics.optics
Microresonator Brillouin Laser Stabilization Using a Microfabricated Rubidium Cell
我们在微加工单元中对小型受激布里渊散射（SBS）激光器输出到铷原子进行了频率稳定，实现了平均时间超过七十年的频率稳定度在$10^{-11}$水平的激光系统。此外，我们的系统具有鲁棒性，低成本和集成的潜力，将导致进一步小型化的优点。在1560 nm处工作的SBS激光器表现出820 Hz的光谱线宽，但其频率在1小时的时间尺度上漂移超过几MHz。通过将SBS激光的二次谐波锁定到Rb参考，我们在一小时的过程中将这种漂移降低了$10^3$的因子，降低到几kHz的水平。对于我们的组合SBS和Rb激光系统，我们在10 Hz偏移频率处测量了$4\times10^4$ $Hz^2/Hz$的频率噪声，该频率噪声在100 kHz偏移处迅速滚降到0.2 $Hz^2/Hz$的水平。对应的Allan偏差是$\leq2\times10^{-11}$，用于对跨越$10^{-4}$到$10^3$ s的时间求平均。通过将激光器的信号光学分频到微波频率，我们产生了2 GHz的RF信号，相位噪声分别为-76 dBc/Hz和-140 dBc/Hz，偏移频率分别为10 Hz和10 kHz。
2016-04-24 physics.optics
Exploring extreme thermodynamics in nanoliter volumes through stimulated Brillouin-Mandelstam scattering
由于材料必须暴露在极端条件下，因此在各种热力学状态下检查材料的物理特性（特别是有毒液体）是一个具有挑战性的问题。这种导致折射率和声速变化的温度和压力状态可以通过诸如布里渊-曼德尔散射的光声相互作用来获得。在这里，我们实验证明布里渊-曼德尔森测量纳升体积的液体在极端的热力学制度。我们使用一个完全密封的液芯光纤含有二硫化碳，在这个波导，它表现出紧密的光声限制和高布里渊增益（32.2 $\pm$ 0.8）1/（Wm），我们能够进行空间分辨测量的布里渊频移。局部布里渊响应的知识使我们能够在很宽的范围内独立地控制温度和压力。我们观察和测量的液体核心在非常大的正压（1000巴以上），大量的负压（低于-300巴）的材料特性，我们探索等压和等容制度。广泛的热力学控制允许的布里渊频移的可调谐性超过40%，仅使用微小体积的液体。这项工作为未来在各种常规难以达到的条件下研究液体开辟了道路。
2022-08-09 physics.optics
Large mode volume integrated Brillouin lasers for scalable ultra-Low linewidth and high power
本文提出一种大模体积集成布里渊激光器，利用超低损耗氮化硅谐振腔中的布里渊非线性动力学，实现31 mHz瞬时线宽、41 mW输出功率和73 dB边模抑制比，并可扩展至mHz基本线宽与瓦特级功率。
2025-02-05 physics.optics
Intracavity Brillouin gain characterization based on cavity ringdown spectroscopy
我们报告了一种基于腔衰荡方法的技术，可以直接在激光腔中表征布里渊增益系数。在一次实验中，可以从测量数据中提取材料增益、光腔参数和激光特性。
2019-06-21 physics.optics
A mid-infrared Brillouin laser using ultra-high-Q on-chip resonators
本文研制Q因子达3800万的中红外片上微谐振器，并借此首次实现阈值91.9 μW、理论线宽83.45 Hz的片上中红外布里渊激光。
2024-04-10 physics.app-ph physics.optics
Numerical Simulation of Noise in Pulsed Brillouin Scattering
提出了一种模拟受激布里渊散射（SBS）中噪声的数值方法。该模型适用于动态的情况下，如光脉冲，并考虑到热噪声和相位噪声从输入激光器。利用该模型，我们计算了脉冲自发和受激布里渊情况下的光功率和声功率的统计特性，并研究了增益和脉冲宽度对噪声水平的影响。我们发现，热噪声对光场的统计特性起着重要的作用，当激光相干时间与光脉冲时间尺度接近时，激光相位噪声对SBS相互作用有影响。该算法适用于任意的波导几何形状和材料特性，从而提供了一种通用的方法来执行基于噪声的SBS数值模拟，这在信号处理，传感，微波光子学和光声存储器中是重要的。
2021-06-23 physics.optics
Octave Spanning Visible to SWIR Integrated Coil-Stabilized Brillouin Lasers
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；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）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
该研究提出了一种集成线圈稳定布里渊激光器，实现超过一个八度的波长范围，展示了超低相位噪声和高稳定性的性能，适用于高精度应用和芯片级集成。
2025-09-30 physics.optics
Dispersive coherent Brillouin scattering spectroscopy
频域和时域布里渊散射光谱是材料和生命科学中读取复杂系统力学性质的有力工具。实际上，时域方法中的相干声学声子比频域方法中的非相干声学声子提供更好的深度分辨率和更强的信号。然而，它不允许多通道检测，因此，在信号采集速度方面存在不足。在这里，我们提出了布里渊散射光谱，跨越时域和频域，使相干声学声子的布里渊散射光的多通道检测。我们的技术映射的时间演化布里渊振荡的瞬时频率的色散激光脉冲。频域中布里渊振荡的光谱外差比时域方法提高了至少100倍的信号采集速度。作为一个概念的证明，我们成像异质薄膜和生物细胞在一个宽的带宽与纳米深度分辨率。因此，我们可以预见，我们的方法将催化未来的声子光谱向实时机械成像。
2022-05-12 physics.app-ph physics.optics
Collective stimulated Brillouin scattering modes of two crossing laser beams with shared ion acoustic wave
本研究针对惯性约束聚变中多束激光交叠的场景，基于线性动力学模型推导了共享离子声波的两束交叉激光集体受激布里渊散射对流放大的精确解析解，分析了多种参数的影响，发现面外模式在特定条件下的重要性，为相关实验的现象理解与评估提供支撑。
2021-05-26 physics.optics physics.plasm-ph
A Brillouin Laser Optical Atomic Clock
在过去的十年中，光学原子钟已经超过了微波钟，现在能够测量时间，精度提高了两个数量级或更多。这种性能的提高不仅对新的科学，如地球的大地测量，寻找暗物质和调查基本物理常数的可能长期变化，而且对革新现有技术，如全球定位系统（GPS），都是引人注目的。一个重要的挑战是将这些光学时钟过渡到非实验室环境，这需要原子参考和时钟激光器及其支持激光器和电子器件的坚固性和小型化。在这里，使用紧凑的受激布里渊散射（SBS）激光询问$^8$ $^8$ Sr $^+$离子，我们展示了一个有前途的组件的便携式光学原子钟架构。为了使SBS激光器的稳定性达到适合时钟操作的水平，我们利用自参考技术来补偿激光器的温度漂移到$170$ nK以内。我们的SBS光钟实现了$3.9 \times 10^{-14}$的短期稳定度在$1$ s-一个数量级的改进，比国家的最先进的微波时钟。基于这项技术，未来的全球定位系统采用便携式SBS时钟提供了距离测量的潜力，分辨率增加了100倍。
2020-01-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Polarization-resolved measurement of forward volume spin waves by micro-focused Brillouin light scattering
CEITEC BUT, Brno University of Technology（Brno理工大学CEITEC中心）；Institute of Molecular Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院分子物理研究所）；School of Physics, Hubei Key Laboratory of Gravitation and Quantum Physics, Institute for Quantum Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学量子科学与工程研究院物理学院，引力与量子物理湖北省重点实验室）；Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院材料科学与工程系）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心）；Institute of Physical Engineering, Brno University of Technology（Brno理工大学物理工程学院）
通过微聚焦布里渊光散射技术，研究了BiYIG薄膜中前进体积分波的偏振分辨测量，揭示了二次磁光耦合对偏振不对称性的影响，并确定了Cotton-Mouton常数的有效性。
2026-02-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Frequency-swept Brillouin spectroscopy
Michigan State University（密歇根州立大学）
提出一种基于频率扫描激光和频率选择器的布里渊光谱新方法，实现紧凑、散粒噪声限制下的测量，并有望通过多路复用实现快速力学成像。
2026-09-21 physics.optics
Brillouin laser-driven terahertz oscillator up to 3 THz with femtosecond-level timing jitter
本文提出一种基于光纤腔受激布里渊散射的双波长激光方案，结合光注入锁定和单行载流子光电二极管，在300 GHz至3 THz范围内实现相位噪声低于-100 dBc/Hz、定时抖动低于10 as/√Hz的太赫兹波生成，为可调谐太赫兹源的光谱纯度树立了新基准。
2023-11-29 physics.ins-det physics.optics
Efficient generation and amplification of intense vortex and vector laser pulses via strongly coupled stimulated Brillouin scattering in plasmas
本文提出利用等离子体中强耦合受激布里渊散射（SC-SBS）技术高效产生并放大强涡旋与矢量激光脉冲，实现65%能量转移效率及全光偏振控制，并产生可控角动量的新光结构。
2023-11-23 physics.optics physics.plasm-ph
Parallel fast random bit generation based on spectrotemporally uncorrelated Brillouin random fiber lasing oscillation
本文通过在布里渊随机光纤激光器中协同利用级联受激布里渊散射和准相位匹配四波混频，实现了31个光谱-时间不相关通道的混沌频率梳，并行随机比特生成总速率达1.085 Tbps，突破了多波长激光源用于并行随机比特生成的相关性障碍。
2024-07-03 nlin.CD physics.optics
Giant Brillouin amplification in gas using hollow-core waveguides
受激布里渊散射（SBS）在固体材料中提供了最高的非线性增益，并在波导中展示了先进的光子学功能。气体的大的可压缩性表明SBS可以相对于冷凝材料获得效率。在这里，通过在高压下使用充气空芯光纤，我们实现了每单位长度的强布里渊放大，超过了在具有固体二氧化硅芯的光纤中观察到的增益的6倍。这种大的放大得益于较高的分子密度和较高压力下较低的声衰减，以及紧密的光限制。使用这种方法，我们证明了在空芯波导中进行大的光放大的能力。低阈值气体布里渊光纤激光器和高性能分布式温度传感器的实现，本质上没有应变交叉敏感性，说明了空芯光纤的广阔前景，为它们集成到激光，传感和信号处理中铺平了道路。
2019-12-01 physics.app-ph physics.optics
Cascaded Brillouin lasing in monolithic barium fluoride whispering gallery mode resonators
本文报道了氟化钡（$_2$）晶体中1550nm受激布里渊散射和激光的观测结果。利用超高质量（$Q$）因子单片回音壁模式（WGM）毫米级圆盘谐振器实现了布里渊激光。过模谐振器专门用于为泵浦和所有布里渊斯托克斯波提供腔谐振。利用级联布里渊激光产生了频率范围从$8.2$ GHz到$49$ GHz的单频和多频布里渊斯托克斯辐射。基于BaF $_2$谐振腔的布里渊激光在高相干激光器和微波光子学中有着潜在的应用。
2015-01-10 physics.optics
Microresonator soliton frequency combs via cascaded Brillouin scattering
本文通过级联布里渊散射触发Kerr孤子频率梳生成，在熔融石英谐振器中实现107 GHz重复率的孤子脉冲序列，开辟了低噪声、任意重复率频率梳的新途径。
2023-12-24 physics.optics
Brillouin-Enhanced Photonic Stepped-Frequency Radar
The University of Sydney（悉尼大学）；Institute of Photonics and Optical Science (IPOS), School of Physics, The University of Sydney（悉尼大学物理学院光子与光学科学研究所）；The University of Sydney Nano Institute (Sydney Nano)（悉尼大学纳米研究院）
本文提出一种利用双布拉格激光器抑制相位噪声并保证频率步均匀性的光子阶梯频率雷达系统，实现了X波段1.31GHz波形，相位噪声降低23dB。
2026-04-21 physics.app-ph physics.optics
Visible Brillouin-quadratic microlaser in a high-Q thin-film lithium niobate microdisk
本文通过色散工程在高Q值TFLN微盘中实现片上可见布里渊–二次微激光器，获得254 Hz线宽、1.81 mW阈值及780 nm高效SHG。
2025-06-10 physics.optics
Nonlinear stimulated Brillouin scattering in a single-mode optical fiber
我们预测和实验观察到的受激布里渊散射在单模光纤中，从考虑声子产生的高阶过程所产生的非线性变体。该效应在高激光激发下表现为对于等于光纤中常规布里渊频率的一半的失谐的斯托克斯增益的出现，在相反的失谐处没有伴随的反斯托克斯吸收，并且需要反向传播的泵浦光束用于相位匹配。我们认为这可能是一种新的非线性光学效应，以前没有观察到。
2014-02-27 physics.optics
High-fidelity, broadband stimulated-Brillouin-scattering-based slow light using fast noise modulation
我们展示了一个5 GHz宽带可调谐慢光器件的基础上受激布里渊散射在一个标准的高度非线性光纤泵浦的噪声电流调制的激光束。噪声调制波形使用激光器驱动电压的优化伪随机分布来获得最佳平顶增益分布，这对于给定的泵浦功率最小化脉冲失真并最大化脉冲延迟。眼图和信噪比（SNR）分析表明，这种新的宽带慢光技术显着增加延迟数据序列的保真度，同时保持延迟性能。在抽运功率为350 mW时，采用2 km长的高非线性光纤，采用快速噪声调制方法，获得了信噪比为5.2，分数延迟为0.81的光纤放大器，与传统的慢调制方法相比，眼图张开度提高了50%，信噪比提高了36%。
2010-10-18 physics.optics
A Rayleigh-Brillouin scattering spectrometer for ultraviolet wavelengths
本文介绍了一种用于测量气相分子紫外自发瑞利-布里渊散射谱线的光谱仪。该光谱仪采用高功率窄带宽（2 MHz）稳频紫外激光器。来自倍频钛：蓝宝石激光器的紫外线在增强腔中进一步放大，提供5瓦的紫外光束，通过散射单元内的相互作用区域传播。RB散射池的设计允许在0-4 bar范围内的气体压力和-30至70摄氏度的稳定控制温度下进行测量。仪器分辨率为232 MHz的可扫描法布里-珀罗分析仪探测瑞利-布里渊分布。对N2和SF6气体的测量表明，该仪器在散射曲线的峰值振幅处可达到1%的高信噪比。
2012-10-05 physics.ao-ph physics.optics
Coherency Tuning via Phase Conjugation in Fiber Laser Networks
分析了利用受激布里渊散射相位共轭实现大模场面积Yb光子晶体光纤放大器的锁相。提出了啁啾脉冲光纤激光器网络的波前反转镜。同时考虑了非共振克尔效应和共振折射率效应对啁啾的控制。
2014-12-26 physics.optics
