Comprehensive fabrication of SNAP microresonators by a femtosecond laser
利用飞秒激光在光纤内部刻划轴向取向的线，可以制备出沿光纤轴向具有纳米级有效半径变化的表面纳米级轴向光子微谐振腔。飞秒激光刻写技术中可变参数的优化对于ERV的柔性和超高精度控制具有重要意义，这对SNAP器件的性能至关重要。在这里，我们提出了第一个系统的调查之间的关系，各种可控的制造参数和引入ERV的SNAP微谐振器。具体而言，定性和定量的处理原则被揭示。作为原理验证，通过综合优化工艺参数，我们实现了具有轴向尺寸小和ERV最大的SNAP微谐振器，这是其他SNAP工艺几乎不可能实现的。我们的工作促进飞秒激光刻写技术是一种灵活和多功能的方法，用于制造具有超高精度，超低损耗和高鲁棒性的SNAP器件。
2020-11-16 physics.app-ph physics.optics
Ultra-high-Q tunable whispering-gallery-mode microresonator
典型的微谐振器在谐振之间表现出大的频率间隔和有限的可调谐性。这阻碍了它们在需要微腔的谐振与预定频率一致的大类应用中的使用。在这里，我们通过实验克服了这一限制，使用由标准光学玻璃纤维制成的高度扁长形回音壁模式“瓶微谐振器”。我们的谐振器结合了3.6亿的超高品质因数、小模体积和近无损光纤耦合（回音壁模式谐振器的特征），以及可实现完全可调谐性的简单可定制模式结构。
2010-07-05 physics.optics
Tunable strong coupling of two adjacent optical λ/2 Fabry-Pérot microresonators
光学半波微谐振器能够控制量子系统周围的光模密度，从而改变时间发射特性。如果耦合率超过阻尼率，则可以实现微谐振器和量子系统之间的强耦合，从而导致相干能量交换和新的混合模式的产生。在这里，我们研究两个相邻的λ/2法布里-珀罗微谐振器之间的强耦合，其中一个微谐振器的谐振可以被主动调谐到另一个微谐振器的谐振。耦合微谐振器的透射谱表现出明显的反交叉特性，证明了两个腔模之间的强耦合。此外，我们可以通过改变谐振腔的几何形状来改变耦合率，从而研究与定义明确的模型系统强耦合的基本原理。最后，我们将表明，这样的耦合系统在理论上可以模拟耦合阻尼谐振子。
2019-08-05 physics.optics
Surface nanoscale axial photonics: Robust fabrication of high quality factor microresonators
最近引入的表面纳米尺度轴向光子学（SNAP）使得通过光纤表面的微小变形来制造高Q因子微谐振器和其他光子微器件成为可能。为了成为一种实用和强大的技术，SNAP平台需要能够在纳米级上对光纤半径进行可重复修改的方法。在这封信中，我们展示了超精确的制造高Q因子微谐振器的光纤半径和折射率的纳米级修改使用的CO2激光器和紫外准分子激光束曝光。在有效光纤半径的变化范围内，所实现的制造精度优于2埃。
2012-01-29 physics.optics
Widely FSR tunable high Q-factor microresonators formed at the intersection of straight optical fibers
本研究提出一种在直光纤交叉处形成的新型高Q微谐振器，通过光纤小角度旋转（1-15毫弧度）实现FSR从2皮米到10皮米的宽调谐，具备低应力、易小型化及MEMS集成潜力，可应用于可调延迟线等器件。
2025-04-14 physics.optics
Frequency comb generation in SNAP bottle resonators
我们发展了一个理论的光学频率梳产生超紧凑的表面纳米尺度轴向光子（SNAP）瓶微谐振器，采用的非线性相互作用的回音壁模式，被限制沿光纤与纳米半径的变化。我们预测，一个SNAP微谐振器与几个$μ$米半径可以产生一个频率梳与超细sub-GHz的频谱间隔，这将需要传统的环形谐振器的$cm$半径。我们确定制度的稳定或准周期梳状动力学由于孤子激发，也表明，特殊工程的SNAP半径分布可以用来补偿非线性引起的色散。
2017-03-08 physics.optics
Octave-spanning tunable parametric oscillation in crystalline Kerr microresonators
参量非线性光学过程允许产生新波长的相干电磁辐射。它们能够产生波长可广泛调谐的辐射，这一点特别吸引人，其应用范围从光谱学到量子信息处理。不幸的是，现有的可调参数源的缺陷，阻碍了他们的广泛采用。在这里，我们表明，由氟化镁制成的超高Q晶体微谐振器可以克服这些限制，使紧凑和节能的设备能够产生干净和广泛的可调边带。我们考虑了几种不同的谐振器，精心设计的色散曲线，实现了数百纳米的边带可调谐性，在每个设备时，在1550 nm的标准低功率激光驱动。除了从1083 nm到2670 nm的整个光学倍频程上的离散可调谐性的直接观察之外，我们还记录了几乎4000 nm处的中红外边带的签名。所考虑的设备的简单性-加上其显著的可调谐性-为低成本，广泛可调谐的电磁辐射源铺平了道路。
2019-04-10 physics.optics
Widely tunable optical parametric oscillation in a Kerr microresonator
我们报告的第一个实验演示宽调谐的参数边带产生的克尔微谐振器。具体来说，通过在正常色散制度下泵浦二氧化硅微球，我们实现了在泵浦的大频率失谐下产生相位匹配的四波混频边带。由于高阶色散在实现相位匹配中的作用，泵浦波长的微小变化转化为所产生的边带波长的非常大且可控的变化：我们在实验上证明了在C波段使用低功率连续波泵浦激光器的可调谐性超过720 nm。我们还得到了简单的理论预测的相位匹配的边带频率，并讨论了离散腔谐振频率的预测。我们的实验测得的边带波长与我们简单的相位匹配分析得到的理论预测非常吻合。
2017-10-03 physics.optics
SNAP microwave optical filters
如果具有多个本征态的宽量子阱的最初平坦的底部被周期性地调制，则其本征值重新排列成由更宽的间隙分隔的更密集的组。我们表明，这种效果，如果实施在一个细长的瓶微谐振器（也称为SNAP微谐振器）允许设计微波光子可调谐滤波器具有出色的性能。
2021-06-01 physics.app-ph physics.optics
Optical bottle microresonators with axially-uniform eigenmode field distribution
我们表明，浅光学瓶微谐振器（也称为SNAP微谐振器）的基本本征模可以非常均匀沿其轴向长度。所引入的微谐振器具有类似于具有耳朵和翅膀的蝙蝠的轮廓的有效半径变化。值得注意的是，减少轴向尺寸的这种微谐振器通过切割的翅膀不改变其基本本征模的均匀性。作为普遍感兴趣的，我们的研究结果为提高微/纳米颗粒传感的感知能力铺平了道路。这些结果也表明，瓶微谐振器适合于精确组装的量子发射器附近的最大值的本征模重要的腔量子电动力学。
2020-04-05 physics.optics
Discovery of Parabolic Microresonators Produced via Fiber Tapering
我们展示了一种新的方法，用于创建表面纳米轴向光子（SNAP）微谐振器的谐波分布通过光纤锥形激光加热微炉。该方法简单，制作的微谐振器可支持数百个轴向模，且具有良好的间距均匀性，为制作小型频率梳发生器和无色散延迟线提供了一种很有前景的方法。
2018-10-09 physics.optics
Optical bottle microresonators
本文综述的光学微谐振器被称为瓶形微谐振器，因为它们的轮廓通常类似于细长的球体或微观瓶。这些谐振器通常由光纤通过其半径的变化来制造。通常，瓶形微谐振器（BMR）半径沿光纤轴的变化可能相当复杂，例如，一系列沿光纤定位的耦合BMR。类似于光学球形和环形微谐振器，BMR支持回音壁模式（WGM），其由于全内反射的作用而被定位在谐振器内部。BMR沿光纤轴的伸长使得它们的几个重要特性和应用不可能用其他光学微谐振器实现。本文首先回顾了BMR理论，包括它们的光谱特性，慢WGM沿BMR的传播，表面纳米尺度轴向光子学（SNAP）BMR理论，光通过耦合到横向波导（微纤维）的BMR微谐振器的谐振传输理论，BMR中的非平稳WGM理论，以及非线性BMR理论。接下来，BMR的制造方法，包括光纤的熔化，SNAP技术中的光纤退火，半导体双层膜的轧制，UV固化粘合剂的固化，和其他的评论。最后，被认为是BMR的应用程序，无论是已被证明或可行的在不久的将来。这些应用包括微型BMR延迟线、BMR激光器、非线性BMR、光机械BMR、用于量子处理的BMR和BMR传感器。
2019-11-17 physics.optics
Reconfigurable microresonators induced in side-coupled optical fibers
该研究通过侧向耦合弯曲光纤诱导出可机械重构的高 Q 值回音壁模式微谐振腔，实现了尺寸和自由光谱范围的宽范围调谐，为可调谐光子器件提供了新平台。
2023-04-12 physics.optics
Smooth coherent Kerr frequency combs generation with broadly tunable pump by higher order mode suppression
高Q值微谐振腔是一种很有前途的通过耗散孤子产生光学频率梳的平台。为了实现更高的Q值并获得必要的反常色散，先前实现了由多模波导制成的$Si_3N_4$微谐振器。然而，多模波导中不同横模族之间的耦合会导致色散和品质因数的周期性扰动，从而对耗散孤子的形成产生扰动，并对相应的频谱产生幅度调制。因此，在传统的$Si_3N_4$微谐振器中，仔细选择泵浦波长以避免模式交叉区域是关键的。在这里，我们报告了一种新的设计$Si_3N_4$微谐振器，使单模操作，高品质因数，并同时获得异常色散。微谐振器由半圆形区域的均匀单模波导和直线区域的锥形波导组成，前者用于消除弯曲引起的模耦合，后者用于避免高阶模的激发。微谐振器的本征Q值达到$1.36 \times 10^6$，而GVD在$-50 fs^2/mm$处保持反常。我们证明，这种新型的微谐振器，宽带相位锁定克尔频率梳与平坦和平滑的频谱可以产生泵浦在任何谐振在光学C波段。
2016-02-02 physics.optics
Super FSR tunable optical microbubble resonator
如果光学谐振器的可调谐范围超过包含该谐振器的所有特征模式处的谐振的光谱间隔，则该光学谐振器通常被称为完全可调谐的。对于高Q因子的球形和环形微谐振器，该间隔与方位角自由光谱范围一致。在这封信中，我们展示了第一个机械完全可调的球形微谐振器创建的二氧化硅微泡具有100微米级半径和微米级壁厚。该谐振器的可调谐带宽是其方位角自由光谱范围的两倍以上。
2010-04-14 physics.optics
Microresonator devices lithographically introduced at the optical fiber surface
提出了一种在光纤表面制作微谐振器器件的简单光刻方法。首先，我们用聚焦的CO2激光束从聚合物涂层上剥离纤维段的预定表面区域。接下来，使用剩余的涂层作为掩模，我们在氢氟酸溶液中蚀刻光纤。最后，我们完全从涂层中剥离光纤段，以创建具有纳米级半径变化的硅瓶微谐振器链（SNAP微谐振器）。我们证明了开发的方法，通过制造一个链的5个1毫米长，30纳米高的微谐振器在125微米直径的光纤的表面和一个单一的0.5毫米长，291纳米高的微谐振器在38微米直径的光纤的表面。作为另一个应用，我们制作了一个矩形5毫米长的SNAP微谐振器的表面上的38微米直径的光纤，并研究其作为一个微型延迟线的性能。演示了具有1 ns延迟、0.035c速度和可忽略色散的100 ps脉冲的传播。与先前开发的SNAP技术方法相比，所开发的方法允许引入从纳米级到微米级的更大的纤维半径变化。
2021-01-27 physics.app-ph physics.optics
Electro-optically tunable single-frequency lasing from neodymium-doped lithium niobate microresonators
可调谐光源是许多应用的关键使能技术，例如测距、光谱学、光学相干断层扫描、数字成像和干涉测量。对于小型化激光设备，回音壁谐振腔激光器是非常适合的平台，提供低阈值和小线宽，然而，许多实现都缺乏可靠的调谐。稀土离子掺杂的锂离子电池为解决这一问题提供了一条途径。在这里，我们提出了一个单频激光器的基础上，掺钕的锂钛酸盐回音壁模式谐振器，通过线性电光效应调谐。使用一个特殊的几何形状，我们抑制高阶横模，从而确保单模操作。在外加电压仅为$68\,$ V的情况下，我们实现了$3.5\,$ GHz的调谐范围。激光频率也可以用三角形控制信号调制。自由运行的系统在30分钟的时间段内分别提供优于$Δν=20\,$ MHz和6%的频率和功率稳定性。该概念适用于与现有的基于锂离子电池的光子平台的完全集成。
2022-05-06 physics.optics
Widely tunable optical parametric oscillation and visible light generation in 4H-SiC microresonators
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
通过色散工程在4H-SiC微谐振器中实现近一个倍频程的宽分离光学参量振荡，并利用级联二次谐波和和频产生产生可见光，展示了4H-SiC在非线性波长转换中的潜力。
2026-06-24 physics.optics
All-optical switching and strong coupling using tunable whispering-gallery-mode microresonators
我们回顾了我们最近的工作，可调谐，高品质因数回音壁模式瓶微谐振器，并强调其在非线性光学和量子光学实验中的应用。我们的谐振器结合了高达Q = 3.6 \times 10^8的超高品质因数、小模体积和近无损光纤耦合，以及可实现完全可调谐性的简单可定制模式结构。我们从理论和实验上研究了当谐振腔工作在分插结构时，通过克尔效应实现的非线性全光开关。这使我们能够以高效率在两个光纤端口之间光学路由单波长cw光信号。最后，我们报告了单个铷原子与主动稳定的瓶形微谐振器的超高Q模式的强耦合的进展。
2011-07-27 physics.optics quant-ph
Coherent terahertz radiation with 2.8-octave tunability through chip-scale photomixed microresonator optical parametric oscillation
太赫兹光谱中的高光谱纯度频率捷变室温源是成像、传感、计量和通信的基础元件。在这里，我们提出了一个芯片级光学参量振荡器的基础上集成的非线性微谐振器，提供了广泛的可调谐单频和多频振荡器在太赫兹制度。通过使用等离子体纳米天线阵列的光到太赫兹的下转换，实现了从330 GHz到2.3 THz的跨越2.8倍频程的相干太赫兹辐射，其中20 GHz腔模限制频率调谐步长和10 MHz腔内模式连续频率调谐范围在每个步长处。通过控制微谐振腔的腔内功率和抽运谐振失谐量，实现了多频可调谐太赫兹振荡器。此外，通过稳定微谐振腔的泵浦功率和波长，亚100 Hz的太赫兹辐射的线宽与10-15的剩余频率不稳定性被证明。在芯片级平台中的单频、频率捷变太赫兹辐射和多频太赫兹振荡器的室温生成在计量、传感、成像和通信方面提供了独特的能力。
2022-08-15 physics.optics
Tunable photon blockade in a whispering-gallery-mode microresonator coupled with two nanoparticles
本文从理论上研究了双纳米粒子耦合的非线性回音壁模式微谐振腔中的光子统计特性。通过调节两个纳米粒子的相对位置，可以显著改变系统的光子统计特性。有趣的是，通过操纵两个纳米粒子的角位置，可以实现非常规和常规光子阻断之间的可控切换。我们还研究了Kerr效应对二阶关联函数的影响，发现两个纳米粒子的相对位置和Kerr效应的强度存在一个最佳选择，可以产生强的反聚束效应。此外，在强驱动下，当系统接近异常点时，可以实现双光子阻断。我们的工作为控制光子统计特性提供了一种有效的方法，在量子信息科学中具有潜在的应用价值。
2019-09-22 physics.optics quant-ph
Optimized frequency comb spectrum of parametrically modulated bottle microresonators
通过光学微谐振器的参量调制形成光学频率梳（OFC）通常用集总参数模型来描述。然而，这些模型没有考虑参数调制（SDPM）的实际空间分布。在这里，我们表明，SDPM的效果变得特别重要的细长SNAP瓶微谐振器（SBM）沿其轴向长度具有浅的纳米级有效半径变化。与具有不同形状的微谐振器（例如，球形和环形）是保持微型的SBM可以具有自由光谱范围小得多且没有色散的谐振光谱。因此，SBM可以用于生成具有低得多的重复率的OFC。我们考虑了抛物型SBM的谐振和绝热调制，并表明通过优化SDPM可以改善所产生的OFC谱的平坦度并增加带宽。我们建议，确定的最佳SDPM可以实验实现使用压电，辐射压力，和电光激发的SBM。
2022-11-02 physics.optics
Tunable Degenerate Optical Parametric Oscillation with Coupled Microresonators
本文在氮化硅三态光子分子的耦合模式中实现了可调谐简并光学参量振荡，通过微加热器独立调谐谐振位置实现动态局部色散控制，并利用射频源驱动的原生锁相光泵浦验证了数十吉赫兹模式间距下的DOPO生成与主动效率控制。
2024-07-27 physics.app-ph physics.optics
Tunable Frequency Comb Generation from a Microring with a Thermal Heater
我们提出了一种新的基于微谐振器的克尔梳状发生器的梳状调谐方法。连续可调谐，低噪声，和相干梳产生在CMOS兼容的氮化硅微谐振器实现。
2014-02-21 physics.optics
Compact, Reconfigurable Optical Delay Line on a Bent Silica Fiber
Aston Institute of Photonic Technologies (AiPT), Aston University（阿斯顿大学光子技术研究所）
本研究提出了一种基于弯曲二氧化硅光纤的可重构慢光延迟线，通过机械调控实现纳秒级延迟调节，适用于光子波束成形等应用。
2026-02-05 physics.optics
Semiclassical theory of frequency combs generated by parametric modulation of optical microresonators
本文提出多量子半经典理论，通过优化微谐振腔参数调制的空间分布，在最小功耗下实现最强光学频率梳，并证明SNAP瓶型微谐振腔可以远小于跑道型微谐振腔的尺寸产生相似频率梳。
2023-04-18 physics.optics
Tunable frequency combs based on dual microring resonators
为了在微谐振器中实现有效的参数频率梳产生，腔和总线波导之间的耦合的外部控制是必要的。然而，对于无源单片集成结构，耦合间隙是固定的并且不能被外部控制，使得调谐耦合固有地具有挑战性。我们设计了一种双腔耦合微谐振器结构，其中调谐一个环谐振频率会引起整个腔耦合条件的变化。我们证明了广泛的消光调谐效率高，工程环耦合条件。此外，我们注意到一个独特的色散可调谐性所造成的耦合两个腔的路径长度略有不同，并提出了一种新的方法的模式色散工程。我们制作的器件由两个耦合的高品质因数氮化硅微谐振器组成，其中谐振的消光比可以使用集成微加热器来控制。使用这种消光可调谐性，我们优化梳产生效率，以及提供可调谐性，以避免高阶模式交叉，已知的降级梳产生。该装置能够提供110倍的梳产生效率的改进。最后，我们展示了使用低噪声锁相梳状线作为波分复用信道的开眼图。
2015-05-26 physics.optics
Mirror-assisted tuning of laser stabilization via self-injection locking to WGM microresonator
本文提出在高 Q WGM 微谐振器的下载端口引入可调谐耦合反射镜，以优化自注入锁定光反馈，从而提升激光频率稳定性与功率处理效率。
2023-08-14 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
Optically reconfigurable quasi-phase-matching in silicon nitride microresonators
在集成光子学中引入有效的二阶非线性效应是一项重要的任务，其动机是实现芯片上所有可能的光学功能。这样的任务已经证明在硅光子学中特别具有挑战性，因为最适合于光子集成的材料缺乏二阶极化率（$χ^{(2)}$）。在这种材料中诱导有效的$χ^{(2)}$的方法最近开辟了新的机会。在这里，我们提出了光学可重构准相位匹配的大半径Si $_3$ N $_4$微谐振器，从而在mW级的片上二次谐波产生的功率。最重要的是，我们表明，这种全光极化可以发生不受约束的模间相位匹配，导致广泛可调谐的二次谐波产生。我们确认的现象，通过双光子成像内的微谐振器的刻$χ^{(2)}$光栅结构，以及通过动态跟踪的泵和二次谐波模式的谐振。这些结果明确地建立，光电效应，负责全光极化，可以克服相位失配的限制，即使在谐振系统中，同时允许输出功率和可调谐性的组合记录。
2021-03-18 physics.optics
Trapping and unlimited delay of light pulses at microscale without distortion
可调谐瓶形微谐振器可以捕获给定光谱宽度的光脉冲，只要材料损耗允许，就可以保持它，并且没有失真地释放。
2015-06-29 physics.optics
Raman induced soliton self-frequency shift in microresonator Kerr frequency combs
在连续波激光驱动的微谐振腔中，时间耗散孤子的形成使得相干、宽带和光谱平滑的光学频率梳以及具有紧凑形状因子的飞秒脉冲的产生成为可能。在这里，我们报告的第一次观察到的拉曼诱导孤子的微谐振器孤子的自频移。拉曼效应在基于非晶SiN微谐振器的单孤子态中通过双曲正割形状的光谱表现出来，但是其中心从连续波泵浦激光器光谱红移（即偏移）。拉曼诱导的光谱红移是可调谐的，通过泵浦激光失谐和线性增长的峰值功率。理论上描述的位移的材料的拉曼响应的一阶冲击项，我们推断的非晶SiN的拉曼冲击时间为20 fs。此外，我们观察到，拉曼诱导的频移可以导致抵消或过度补偿的孤子反冲所造成的（相干）色散波的形成。观测结果与基于Lugiato-Lefever方程（LLE）和Raman激波项的数值模拟结果非常吻合。我们的研究结果有助于理解克尔频率梳的孤子制度，使大大提高建模的准确性，并有关的基本定时抖动的微谐振器孤子。
2015-06-29 physics.optics
Gain-assisted chiral soliton microcombs
新兴的基于微谐振器的频率梳彻底改变了从光通信到天文校准的广泛应用。尽管微梳系统具有显著的优点，但其低能量效率和缺乏全光动力学控制的缺点严重阻碍了微梳系统的应用。本文通过在孤子微梳中引入有源激光介质，首次在封装微谐振器中实现了具有灵活开关和可调谐双梳的手征孤子。研究发现，这种微谐振器能够实现孤子弹弓效应，即模间耦合引起的额外能量积累所产生的快速孤子形成。此外，调谐铒增益可以产生多孤子态，并扩展孤子操作窗口到一个显着的范围超过18 GHz的失谐。最后，证明了反向传播孤子的增益辅助手征性，这使得孤子微梳实现了前所未有的快速开关。具有主动可控性的非平凡手征孤子的形成激发了小型光学频率梳的新范例，并使快速可调谐孤子工具触手可及。
2020-08-28 physics.optics
Dispersion-managed octave soliton microcombs in heterostructured microresonators
Tsinghua University（清华大学）
本研究提出异质结构微谐振器宽带色散管理策略，制备氮化硅微谐振器生成低重复频率倍频程孤子光频梳，可应用于光钟等领域。
2026-08-11 physics.optics
Soliton microcombs in X-cut LiNbO3 microresonators
针对X切薄膜铌酸锂平台拉曼非线性阻碍孤子微梳产生的问题，通过调整跑道形微谐振器取向抑制拉曼非线性，实现了25 GHz重复频率的横电极化孤子微梳，脉冲泵浦下光谱扩展至350 nm，为单片集成快速可调自参考微梳奠定基础。
2025-02-11 physics.optics
Frequency Comb Assisted Diode Laser Spectroscopy for Measurement of Microcavity Dispersion
在被发明用于精确测量单原子跃迁的同时，频率梳在过去几年中也成为宽带光谱学的通用工具。在本文中，我们提出了一种新的和简单的宽带光谱的方法，结合光纤激光器的频率梳的准确性与易于使用的可调谐外腔二极管激光器。该方案使宽带和快速光谱的微谐振器模式，并允许其色散的精确测量，这是一个重要的先决条件，宽带光学频率梳的产生，最近已被证明在这些设备。此外，我们发现测量的微谐振器色散与有限元模拟的预测值非常吻合，我们表明，定制微谐振器色散可以通过调整它们的几何特性来实现。
2009-07-01 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
Optically tunable microresonator using an azobenzene monolayer
光开关有机分子可以在外部光刺激下经历可逆的结构变化。这些光控分子已被用于智能聚合物的开发，光栅薄膜的光学写入，甚至可控的体内药物释放。偶氮苯作为结构最简单的一类光开关，已经成为最普遍、最好表征和实现的有机分子开关。鉴于其可预测的响应，它们非常适合创建全光控开关。然而，制造仅由偶氮苯组成同时保持光开关功能的单片光学器件是具有挑战性的。在这项工作中，我们将集成光子学与光学可切换有机分子相结合，以创建一个光学控制的集成器件。用偶氮苯衍生物的单层官能化二氧化硅环形谐振腔。在官能化之后，负载空腔Q大于100，000。当450 nm的光耦合到腔共振时，偶氮苯从反式异构体异构为顺式异构体，引起折射率变化。因为腔的谐振波长由折射率决定，所以谐振波长平行变化。在1300 nm的探测波长下，波长偏移由450 nm光的持续时间和强度以及器件表面上偶氮苯官能团的密度决定，提供了多种控制机制。使用这种光开关设备，谐振频率调谐高达百分之六十的腔自由光谱范围内的近红外线被证明。调谐的动力学与光谱和椭圆偏振测量加上有限元法计算是一致的。
2020-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Singly resonant InGaP microresonators for efficient, low-threshold second-order nonlinear optics
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出单谐振InGaP微谐振器，结合大χ(2)非线性与高Q值，实现高效可调二次谐波、宽带量子频率梳及低阈值参量振荡，性能媲美双谐振系统。
2026-09-15 physics.app-ph physics.optics
Silicon Photonic Microresonator-Based High-Resolution Line-by-Line Pulse Shaping
本文提出代工厂制造的六通道硅光子微谐振器脉冲整形器，通过在线相位控制与抗热串扰方案实现3–5 GHz间隔逐线相位补偿，并在3 GHz下生成任意时域波形。
2024-03-01 physics.optics
Ultrasensitive Polarization-Resolved Probing of Transient Dynamics in MoS$_2$ on Silicon Nitride Microresonators
Department of Electrical and Computer Engineering, University of Maryland（马里兰大学电气与计算机工程系）；Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）
该研究提出了一种在硅氮化物微谐振器上超灵敏探测MoS₂瞬态光学变化的方法，通过偏振可调的近红外激光实现对快速载流子非线性效应和慢热光学瞬态的同时测量，为二维材料的光电行为研究提供新视角。
2025-12-16 physics.optics
Parametrically tunable soliton-induced resonant radiation by three-wave mixing
我们证明了时间孤子可以通过三波混频非线性引起共振辐射。这构成了一类新的共振辐射，其光谱位置是参数可调的。实验验证是在一个周期性极化的锂离子晶体，其中飞秒近红外孤子被激发和共振辐射波的观察正是在计算的孤子相位匹配波长通过和频和差频产生的非线性。这将超连续谱带宽很好地扩展到中红外以跨越550-5000 nm，并且通过改变三波混频相位匹配条件，中红外边缘在1000 nm以上是参数可调的。研究结果对二次非线性微谐振器产生明亮宽带超连续谱和频率梳具有重要意义。
2017-03-24 physics.optics
Systematic Design and Demonstration of Multipole, Coupled-Cavity Integrated Photonic Bandpass Filters with High FSR, High-Q Single-Mode Microresonators in Low-Loss Silicon Nitride Platform
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；OEwaves Inc.（OEwaves公司）
本文提出了一种基于硅氮化物平台的多极耦合腔集成光波带通滤波器，实现了高FSR和高Q单模微谐振器，具备超宽可调中心频率、低插入损耗和高抑制比，为射频、微波和毫米波系统提供了先进的滤波解决方案。
2026-02-16 physics.optics
Optomechanically-Induced Transparency in partiy-time-symmetric microresonators
光机械诱导透明性（OMIT）和相关的光减慢为在纳米级器件中存储光子提供了基础。在这里，我们研究OMIT在奇偶时间（PT）对称微谐振器具有可调增益损耗比。该系统的特点是反向的，非放大的透明度，即，一个倒置的省略。当增益损耗比变化时，系统呈现出从PT对称相到破PT对称相的过渡。这种PT-相变导致泵浦反转和传输速率的增益依赖性。此外，我们表明，通过调整泵浦功率在一个固定的增益-损耗比，或增益-损耗比在一个固定的泵浦功率，可以从慢光切换到快光，反之亦然。这些发现为使用纳米制造的声子器件控制光传播提供了新的工具。
2015-03-30 physics.optics quant-ph
Silicon Nitride Microresonator Raman Lasers
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
研究利用氮化硅微谐振器实现高效拉曼激光，通过优化光学模式与硅氧化物包层重叠，抑制非线性竞争效应，实现低阈值激光输出，并展示宽频调谐能力。
2025-06-14 physics.optics
Controlling slow and fast light and dynamic pulse-splitting with tunable optical gain in a whispering-gallery-mode microcavity
我们报道了在由掺铒（Er 3+）的二氧化硅制成的回音壁模式（WGM）微环谐振器中对慢光和快光的可控操纵。我们观察到连续过渡的光纤锥形波导和微谐振器之间的耦合从欠耦合到临界耦合，然后到过耦合制度，通过增加泵浦功率，即使谐振器和波导之间的空间距离保持固定。这反过来又使得能够通过增加光学增益从快光切换到慢光，反之亦然。在慢光区观察到比无源石英谐振器（无光增益）延迟增加两倍。此外，我们显示动态脉冲分裂和控制慢/快光系统中使用光学增益。
2016-05-24 physics.optics
Hybridization of Kerr Solitons in Coupled Microresonators
Center for Engineering Physics, Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术工程学院物理工程中心）
研究通过耦合微谐振器实现 Kerr 孔洞孤子的相干混合，提出了一种用于实验观测的集成光子设计，揭示了四波混频过程在超模基底下形成的相干结构。
2026-04-23 nlin.PS physics.optics
Globally stable microresonator Turing pattern formation for coherent high-power THz radiation on-chip
在连续波激光器驱动的非线性微谐振器中，利用Lugiato-Lefever方程研究了图灵斑图的高相干性和对扰动的鲁棒性。然而，图灵模式的失稳和向时空混沌的过渡限制了图灵辊中携带的可用能量，并阻止了它们的高相干性和对噪声的鲁棒性的进一步收获。在这里，我们报告了一种新的方案，以规避这种不稳定，通过将本地模式杂交的影响，并实现全球稳定的图灵斑图形成在芯片级非线性振荡器，实现创纪录的高功率转换效率为45%，并提高峰谷对比度为100。固定图灵模式在THz载波上的430 GHz范围内可离散调谐，测量的分数频率边带非均匀性为7.3x10^-14。我们通过超快光学相关技术证明了图灵辊在不同演化阶段的微波和光学相干性。自由运行的图灵滚相干性，在200 ms内9 kHz和在20分钟内160 kHz，被转移到等离子体光混合器上，用于在室温下最高功率的THz相干产生之一，具有1.1%的光到THz功率转换。通过简单的计算机辅助慢反馈控制，其长期稳定性可以进一步提高两个数量级以上，在100 s时达到6 × 10 ^-10的阿伦偏差。所展示的片上相干高功率Turing-THz系统有希望在天体物理学、医学成像和无线通信中找到应用。
2017-04-25 physics.optics
Optical memories and switching dynamics of counterpropagating light states in microresonators
克尔非线性可以是许多数字光子电路的关键使能器，因为它允许访问全光存储器和交换机所需的非线性状态。一种常见的技术是使用克尔位移来控制谐振器的谐振频率，并将其用作可调谐的光学可调谐滤波器。然而，这种方法仅在窄功率和频率范围内工作，或者需要使用辅助激光器。另一种方法是使用由自相位调制和交叉相位调制之间的相互作用产生的反向传播光状态之间的不对称双稳态，这允许光仅在一个方向上进入环形谐振器。逻辑高和低状态可以表示和存储为光的循环方向，并通过调制输入功率来控制。在这里，我们研究的开关速度，工作激光器的频率和功率范围，和这样的设备的对比度。我们达到了2 Mbps的比特率在我们的原理验证设备在1 GHz的光频率范围和工作功率范围覆盖一个以上的数量级。我们还计算出集成光子电路可以表现出Gbps量级的比特率，为实现鲁棒和简单的全光存储器，交换机，路由器和逻辑门铺平了道路，这些存储器，交换机，路由器和逻辑门可以在单个激光频率下工作，而无需额外的电力。
2020-02-07 physics.optics
Electro-optically tunable microring resonators in lithium niobate
光学微谐振器近年来在光子学领域引起了越来越多的关注。它们的应用范围从量子电动力学到光学电信系统的传感器和滤波设备，它们可能成为一个重要的组成部分。在谐振器中集成非线性和电光特性代表了一个非常刺激的挑战，因为它将包含新的和更先进的功能。锂离子电池是一种优秀的候选材料，是电光和非线性光学应用的既定选择。在这里，我们报告的第一个实现的光学微型谐振器在亚微米薄膜的锂离子。高折射率对比度薄膜是用改进的晶体离子切片和键合技术，使用苯并环丁烯。环具有半径R=100 μ m，并且它们的透射光谱已经使用电光效应进行了调谐。这些结果为锂酸盐在芯片级集成光学器件和非线性光学微腔中的应用开辟了新的前景。
2007-05-16 physics.optics
A Robust and Tunable Add-Drop Filter Using Whispering Gallery Mode Microtoroid Resonator
我们制作和理论研究了一个分插滤波器，使用片上回音壁模式（WGM）的超高品质因数（Q）侧耦合到两个锥形光纤，形成总线和分出波导的微环谐振器。新的器件设计结合了靠近微谐振器的二氧化硅侧壁，这不仅能够将耦合光纤放置在相对于微环形谐振器的同一平面上，而且还提供了机械稳定性，从而导致具有高分出效率和对环境扰动的改进的鲁棒性的分插滤波器。我们表明，这种新的设备可以热调谐下降所需的波长从总线没有显着影响下降效率，这是57%左右
2013-04-27 physics.ins-det 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
Silicon nitride stress-optic microresonator modulator for optical control applications
氮化硅集成平台已经成功地实现了从可见光到红外线的极低波导损耗，以及包括高性能激光器、滤波器、谐振器、稳定腔和光学频率梳在内的组件。然而，在氮化硅平台中实现低损耗、低功率调制器同时保持平面、晶片级工艺兼容性的进展受到限制。在这里，我们报告了一个显着的进步，集成的压电（PZT）驱动的微环调制在全平面，晶圆级氮化硅平台，保持低的光损耗（在625 μ m谐振器中为0.03 dB/cm），其带宽增加了一个数量级（DC到20 MHz 3-dB），并且与现有PZT调制器相比，功耗降低了20 nW的数量级。该调制器在整个4 GHz调谐范围内提供>14 dB ER和710万Q，调谐效率为200 MHz/V，并提供控制应用所需的线性度，在1 MHz和10 MHz时IMD 3 SFDR分别为65.1 dBHz 2/3和73.8 dBHz 2/3。我们演示了两个控制应用，激光稳定在PDH锁定环，减少激光频率噪声40分贝，并作为激光载波跟踪滤波器。这种PZT调制器设计可以在超低损耗氮化硅平台中扩展到可见光，只需对波导设计进行微小的更改。PZT调制在超低损耗氮化硅波导平台中的这种集成使得调制器控制功能能够广泛应用于可见光到红外应用，例如用于冷却的原子和分子跃迁锁定、可控光学频率梳、低功率外腔可调谐激光器、原子钟以及可调谐超低线宽激光器和超低相位噪声微波合成器。
2022-06-18 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Self-injection-locked optical parametric oscillator based on microcombs
提出一种基于高Q微腔多模相干OPO（微梳）和自注入锁定技术的可调谐相干振荡器，实现了20 nm粗调谐和亚赫兹级线宽，并实现了微梳的重复率稳定化。
2024-03-20 physics.optics
