Self-hybridized vibrational-Mie polaritons in water droplets
本研究探讨了水滴中Mie模式与水分子振动间的自杂化现象，发现半径>2.7 μm的水滴在超强光-物质耦合区域呈现极化激元态，揭示了极化激元在自然界雾、薄雾和云水滴中的普遍存在，对极化激元物理及气溶胶与大气科学具有重要意义。
2023-09-13 physics.optics
Vibrational resonance amplification in a thermo-optic optomechanical nanocavity
振动共振通过使用附加的非共振高频调制来放大弱的低频信号。在集成的非线性光学纳米腔中实现弱信号增强对于其中光信号可能具有低功率的纳米光子应用具有极大的兴趣。本文报道了在热光耦合光子晶体光机械谐振腔中的振动共振现象，其放大率可达+16 dB。有趣的是，双稳态的表征可以使用膜的机械共振来完成，该膜与腔体进行强热弹性耦合。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Real-space observation of vibrational strong coupling between propagating phonon polaritons and organic molecules
范德华材料中的声子极化激元（PP）具有极远的红外场约束和长的寿命，能强烈增强中红外波段的光-物质相互作用。因此，PP具有实现与分子的振动强耦合（VSC）的潜力。尽管最近已经用PP纳米谐振器在光谱上观察到了VSC的发生，但到目前为止还没有实验在真实空间中和非结构化层中的传播模式中解决了VSC。在这里，我们证明了通过实空间纳米成像，VSC可以实现之间的传播PP在薄VDW晶体（特别是h-BN）和分子振动在相邻的薄分子层。为此，我们进行了近场极化激元干涉测量，表明VSC导致形成一个传播的混合模式与一个显着的反交叉区域在其色散，其中传播与负群速度是found. Numerical计算预测VSC纳米薄分子层和PPs在几层vdW材料，这可以使传播PP成为超灵敏片上光谱和强耦合实验的有前途的平台。
2021-06-03 physics.optics
Theory of Optomechanical Locking in Driven-Dissipative Coupled Polariton Condensates
本文理论上研究了固定机械谐波驱动下两个耦合极化激元凝聚体的同步锁定，发现异步锁定相位及阿诺德舌头，并揭示了法里序列导致的魔鬼阶梯失谐，且相互作用有助于实现该锁定。
2024-04-18 cond-mat.other nlin.CD physics.optics
Boron nitride nanoresonators for phonon-enhanced molecular vibrational spectroscopy at the strong coupling limit
增强的光-物质相互作用是表面增强红外吸收（SEIRA）光谱学的基础，并且传统上依赖于等离子体材料及其将光聚焦到纳米级光斑尺寸的能力。由极性晶体制成的声子极化激元纳米谐振器可能是一种有趣的替代方案，因为它们表现出大的品质因数，远远超过了它们的等离子体对应物。最近出现的范德瓦尔斯晶体能够制造高品质的纳米光子谐振器的基础上声子极化激元，如报告的原型红外声子材料六方氮化硼（h-BN）。在这项工作中，我们使用，为第一次，声子极化激元共振h-BN带的SEIRA光谱的少量的有机分子的傅里叶变换红外光谱。引人注目的是，声子极化激元和分子振动之间的相互作用达到实验的强耦合制度的发病，而数值模拟预测，振动强耦合可以完全实现。声子极化子纳米谐振器因此可以成为一个可行的平台，传感，局部控制化学反应和红外量子腔光学实验。
2018-01-09 physics.optics
Slowing light with a coupled optomechanical crystal array
本文研究了光在由倏逝耦合光机械晶体阵列组成的谐振腔光波导中的传播。在强驱动极限下，系统的哈密顿量可以线性化和对角化。在这种情况下，我们得到的极化激元，它是由光子的相互作用和机械谐振腔的集体激发。通过分析极化激元的色散关系，我们发现可以通过改变相关参数来控制能带结构。有人提出，一种可工程化的能带结构可以用来减慢和阻止光脉冲。
2012-02-09 physics.optics quant-ph
Two-dimensional Infrared Spectroscopy of vibrational polaritons of molecules in an optical cavity
分子振动与红外腔模的强耦合通过产生修饰的极化激元态来影响它们的性质。我们展示了如何通过改变腔耦合强度来控制单振动和双振动极化激元流形，并通过时域双量子相干性（DQC）来探测。对$N-methylacetamide$（NMA）的酰胺-I（$CO$）和酰胺-II（$CN$）键振动进行了应用。
2016-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
All-optical transistor with cavity polaritons
利用标准的光场输入输出关系，研究了探测激光在极化激元耦合腔系统中的传输，提出了实现极化激元光子晶体管的理论方案。由于激子-光子耦合和单光子光机耦合的作用，探测光场通过含有极化激元的耦合腔系统时，会被另一泵浦光场放大或衰减。探测器输出激光的斯托克斯和反斯托克斯散射效应也可以被调制。我们的研究结果为设计光子晶体管开辟了令人兴奋的可能性。
2021-07-29 physics.optics
Quantum description of surface-enhanced resonant Raman scattering within a hybrid-optomechanical model
表面增强拉曼散射（SERS）允许检测和识别微量样品的分子振动指纹。SERS过程也可以用于分子振动的光学操纵。我们提出了一个量子描述的表面增强共振拉曼散射（SERRS），在模拟混合腔光学力学，并比较共振的情况与非共振SERS。我们的模型预测存在一个制度的相干相互作用之间的电子和振动自由度的分子，介导的等离子体纳米腔。这种相干机制可以通过参数调谐入射泵浦激光的频率和强度来实现，并且与分子振动的光机械泵浦有关。我们发现，振动泵浦是能够选择性地激活一个特定的振动模式，从而提供了一种机制来控制其人口和驱动等离子体辅助化学。
2019-05-24 physics.app-ph physics.optics
Raman-probing the local ultrastrong coupling of vibrational plasmon-polaritons on metallic gratings
本文利用表面增强拉曼显微术研究开放金属光栅中的振动强耦合，发现下极化激元局域于狭缝并进入超强耦合区域，为通过PERS探索极化激元近场与远场物理提供了新平台。
2023-04-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast Intercavity Nonlinear Couplings between Polaritons
实现跨空间的非线性耦合可以实现新的科学和技术进步，包括红外光子电路中信息的超快操作和传播，化学反应的远程触发或催化，以及复杂性增加的量子模拟的新平台。在这份报告中，我们表明，在中红外（IR）制度，例如，通过在一个腔中泵浦极化激元，在相邻腔中的极化激元之间实现超快非线性耦合。通过光子和分子振动模式的杂化，形成了具有光子离域和分子非线性的组合特性的分子振动极化激元。因此，虽然光子几乎没有非线性耦合截面，并且分子的非线性是局部的，但极化激元的双光子/分子特性允许光子通过耦合到相同的分子而在不同的腔中相互影响-这是分子或腔模都不会单独拥有的新特性。
2019-12-12 physics.optics
Dual-band coupling between nanoscale polaritons and vibrational and electronic excitations in molecules
提出一种极化激元纳米谐振器，在可见和中红外频段同时实现表面等离激元极化激元与激子、声子极化激元与分子振动的双频段强耦合，为操控材料性质提供新途径。
2023-02-28 physics.optics
Microscopic Theory of Vibrational Polariton Chemistry
提出一种微观理论，通过腔模促进反应物基态到振动激发态的跃迁，解释振动强耦合下的反应速率修正、共振效应及集体效应，并给出可验证预测。
2023-05-13 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
A roadmap toward the theory of vibrational polariton chemistry
振动极化激元化学领域在2016年牢固确立，当时室温下的化学反应速率在共振调谐红外腔中进行了修改，而无需外部驱动系统。尽管全世界的科学家都在努力了解为什么反应速率会发生变化，但还没有令人信服的理论解释。在这个角度来看，首先，我们简要地回顾了这个开创性的实验，以及相关的实验，因为随后已经暗示了反应物浓度，腔频率和对称性的作用。然后，我们分析了领先的理论，如量子电动力学修改的跃迁速率理论，光子溶剂笼效应，从暗态耗散的影响，通过分子内振动能量重新分配键加强，和集体增强局部分子性质的相关性。最后，我们通过建议实验来测试理论和理论家的新途径，构建了振动极化子化学理论的路线图。我们认为，理解强耦合机制的重要性，设计实验来捕捉反应途径的变化，并进一步发展腔修饰的分子内振动能量重新分布和集体增强局部分子性质的理论是至关重要的下一步。我们希望这一观点将是一个宝贵的资源，指导研究领域的振动极化激元化学。
2021-07-09 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Theory of Supervibronic Transitions via Casimir Polaritons
该理论提出红外腔中振动强耦合下，基于动态卡西米尔效应产生光子并借振动极化激元实现电子到振动的远程能量转移，其幅度与分子数平方成正比，可被常规装置观测。
2024-03-17 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Effect of molecular absorption and vibrational modes in polariton assisted photoemission from a layered molecular material
分子吸收、传输和发射光的方式可以通过将它们耦合到光学腔来改变。改性的程度通常由腔-分子耦合强度定义，其取决于耦合分子的数量。我们的实验和数值模拟研究的光电子从一个薄的分层J-聚集的分子材料强耦合到法布里-珀罗微腔的耦合层数的函数的演变。我们揭示了一个重要的区别，从反射光谱和极化激元辅助光致发光得到的强耦合签名。我们还研究了由分子材料支持的振动模式对聚焦激光束和正常入射激发的极化激元辅助发射的影响，对于两种不同的激发波长：与较低的极化激元分支共振的激光和不共振的激光。我们发现拉曼散射光子在填充低极化激元分支中起着重要的作用，特别是当系统用与低极化激元分支共振的激光激发时。我们还发现，极化激元辅助的光电发射依赖于分子-腔耦合引起的分子吸收的修改程度。
2021-06-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Energy-efficient pathway for selectively exciting solute molecules to high vibrational states via solvent vibration-polariton pumping
选择性激发目标分子到高振动态在液相中是低效的，这限制了红外泵浦用于催化基态化学反应。在这里，我们证明，这种低效率有时可以解决限制振动强耦合条件下的液体的光腔。对于13 CO2溶质在12 CO2溶剂中的液体溶液，腔分子动力学模拟表明，在适当的共振条件下，用强激光脉冲激发溶剂的极化子（混合光-物质态）可能导致溶质的非常强（> 3量子）和超快（< 1 ps）的激发，即使溶剂最终几乎没有被激发。相比之下，在腔外，相同的输入脉冲能量密度可以激发溶质只有一半的振动量子和激发的选择性低。我们的发现是强大的，在不同的腔体积下，这可能会导致可观察到的腔增强的法布里-珀罗腔中的IR光化学反应。
2022-06-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Engineering long-lived vibrational states for an organic molecule
分子的光力学性质是拉曼光谱在一个世纪前发现的。今天，分子是高性能量子光学机械平台的有希望的竞争者，因为它们的小尺寸和大能级分离使它们在本质上对热搅动具有鲁棒性。此外，化学合成的精度和产量可以确保量子技术应用的可行路线。然而，挑战在于分子振动与环境声子的耦合将它们的相干性限制在皮秒时间尺度。在这里，我们通过对其周围环境的声子工程将分子的光学机械质量提高了几个数量级。通过给分子穿上其纳米环境中长寿命的高频声子模式，我们实现了毫秒时间尺度的光子存储和检索，并允许光力学中出现单光子强耦合。我们的策略可以扩展到分子光机网络的实现。
2021-04-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherent Control of the Goos-Hänchen Shift in Polariton Optomechanics
Zhejiang Normal University（浙江师范大学）
该研究提出通过极化子光力学系统中的激子-振动耦合实现Goos-Hänchen移位的相干控制，展示了其在光器件设计中的应用潜力。
2026-01-11 physics.optics quant-ph
Cavity molecular dynamics simulations of vibrational polariton enhanced molecular nonlinear absorption
最近的实验已经观察到，在集体振动强耦合（VSC）条件下，分子的化学和物理性质可以在光学法布里-珀罗微腔内被修改，并且这种修改目前还没有被理论很好地理解。为了理解这种腔诱导现象的起源，最近的一些研究集中在腔环境对分子子系统的非线性光学响应的影响上。在这里，我们使用最近提出的协议，经典腔分子动力学（CavMD）模拟数值研究的线性和非线性响应的液体二氧化碳在这样的VSC条件下的光脉冲激发。我们发现，施加一个强脉冲的激发低混合轻物质状态，即，较低的极化激元（LP）可导致整体分子非线性吸收，其相对于腔外部的激发增强高达两个数量级。这种极化激元增强的多光子吸收也会导致超短LP寿命（0.2 ps）在强照明下。与通常的极化激元弛豫过程不同--极化激元能量直接转移到单激发振动暗态的流形上--在本机制下，LP将能量直接转移到更高振动激发暗态的流形上;这些高激发暗态随后弛豫到单激发态的流形上，寿命为几十ps。由于目前的机制是通用的性质，我们希望这些数值预测实验观察到不同的分子系统和不同体积的空腔。
2021-02-09 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Theory of Vibrational Polariton Chemistry in the Collective Coupling Regime
我们从理论上证明了化学反应速率常数可以通过耦合分子振动与光腔来显著抑制，表现出集体耦合效应和速率常数的腔频修正。当反应坐标与溶剂分子强耦合时，由于动力学笼效应，反应速率常数减小。我们证明，集体耦合的溶剂的腔可以进一步增强这种动态笼效应，导致额外的抑制的化学动力学。当考虑腔损耗时，这种效应被进一步放大。
2021-07-09 cond-mat.other physics.chem-ph physics.optics
Cavity-induced Non-Adiabatic Dynamics and Spectroscopy of Molecular Rovibrational Polaritons studied by Multi-Mode Quantum Models
本文从理论上研究了在由一个单振双原子分子组成的模型系统中形成的振转极化激元的量子动力学和光谱学，该模型系统与光学法布里-珀罗腔的两个简并正交偏振模相互作用。我们采用了一个有效的转振Pauli-Fierz哈密顿长度规范表示和识别三个国家的振动极化激元锥形交叉点（VPCI）之间的单激发振动极化激元状态在二维角坐标分支空间。上下振动极化激元具有混合光-物质杂化特性，而中间态则具有纯光子性质。VPCI为单激发振动极化激元之间的布居转移提供了有效的通道，在转动密度中表现出丰富的干涉图样。在光谱上，当外加红外激光场同时耦合到分子模和腔模时，发现了三个明亮的单激发态。非平凡的VPCI拓扑表现为显着的多峰进展中的光谱区域的上振动极化激元，这可以追溯到出现的光振动极化激元光物质混合态。实验上普遍存在的腔模自发发射引起强度耗散降低和峰展宽，主要影响纯光子中间态峰以及振子-极化激元过程。
2022-06-30 physics.chem-ph physics.optics
Optomechanical lasing and domain walls driven by exciton-phonon interactions
本文从理论上研究了强非线性条件下平面半导体纳米结构中光泵激子与声波的相互作用。我们开始与多模光机械激光制度的光泵频率{以上}激子共振和演示宽带混沌激光光谱。我们还预测形成的光机械非线性驱动的光泵激子共振{以下}的传播光机械畴壁。域壁的稳定性条件进行了分析研究，并与直接数值模拟。我们的结果适用于非线性声传播的量子阱阵列或在平面上的布拉格半导体微腔托管激子极化激元。
2021-07-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Single-molecule strong optomechanical regimes in SERS via hybrid plasmonic cavities
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)（凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto Nicolás Cabrera（尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
该研究利用混合等离激元腔实现单分子强光力学 regime，通过特定模式照射观测到SERS光谱增强分裂，计算二阶光子关联以表征非经典特性，为SERS领域提供了新的光力学调控方案。
2026-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Multimode Vibrational Strong Coupling of Methyl Salicylate to a Fabry-Perot Microcavity
红外活性分子跃迁与腔的光学模式的强耦合导致振动极化激元，这开辟了通过腔的受限电磁场控制化学反应的新途径。在这项研究中，我们设计了一个电压可调的开放微腔，我们显示了水杨酸甲酯的多重振动极化激元的形成。当腔模与水杨酸甲酯的C=O伸缩振动杂交时，观察到拉比分裂和极化激元反交叉行为。由于这种振动有助于水杨酸甲酯的光诱导质子转移过程的反应坐标，我们建议耦合可能被用来调制分子的电子物理性质。此外，所提出的理论模型的基础上耦合谐振子揭示了非耦合分子的吸收也必须考虑到适当的模拟实验光谱和多个分子振动的同时耦合到同一腔模式的拉比分裂有显着的影响。
2020-01-29 physics.chem-ph physics.optics
Stochastic resonance in vibrational polariton chemistry
本研究采用双空间运动层次方程结合树张量网络态求解器，发现振动强耦合下腔修饰化学反应存在随机共振，且速率增强效应与腔阻尼程度、耦合分子数相关。
2025-01-17 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Optomechanical Dirac Physics
光学机械系统的最新进展可能很快允许实现光学机械阵列，即相互作用的光学和振动模式的周期性排列。我们发现蜂窝晶格上的光子和声子将产生一个光学可调的狄拉克型能带结构。在这样的系统中，传输可以表现出通过光学产生的屏障的传输，类似于克莱因隧穿，但具有光和声音之间的相互转换。此外，在样品边界处的边缘状态是色散的，并且能够控制光子-声子极化激元的传播。
2014-10-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanical sideband cooling of a thin membrane within a cavity
我们提出了一个实验研究的动态反作用冷却的基本振动模式的薄的非透明膜放置在一个高精细光学腔。我们研究了辐射压力相互作用如何改变振动模式的力学响应，实验结果与耦合动力学的朗之万方程描述一致。实验是在解析边带机制中进行的，我们观察到冷却因子为350。我们还观察到与腔模频率相对于有效膜位置的扩展中的二次项相关的机械频移，这在其他腔光机设备中通常可以忽略不计。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanics with Cavity Polaritons: Dissipative Coupling and Unconventional Bistability
我们研究了一个由光机械谐振腔和一个与量子阱中激子跃迁强耦合的腔模组成的混合系统。我们发现，由于腔光子和激子态的混合，出射准粒子-极化激元-具有色散和耗散性质的力学模式的耦合。我们计算了极化激元模的占据率，揭示了由于耗散耦合而偏离常规克尔非线性或色散耦合情况的极化激元行为。所描述的系统作为一个很好的候选人，为未来的极化激元器件和固态量子信息处理。
2013-08-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity molecular dynamics simulations of liquid water under vibrational ultrastrong coupling
我们用经典的分子动力学模拟模拟了液态水的强振动耦合（VSC）和超强耦合（V-USC）。当腔模与液态水的O-H伸缩模共振耦合时，红外光谱出现不对称拉比分裂。根据腔模式的频率，下极化激元（LP）可以相对于上极化激元（UP）被抑制或增强。此外，尽管在垂直超临界和垂直超临界下水分子的静态性质和平移扩散没有发生变化，但我们发现H $_2$ O分子的取向自相关函数发生了变化，特别是在垂直超临界下，这可能在基态化学中发挥作用.
2020-06-10 physics.chem-ph physics.optics
Quantum dynamics of a vibrational mode of a membrane within an optical cavity
光机械系统是实现用于存储和重新分配量子信息的量子接口的有希望的候选者。在这里，我们集中在一个高精细光学腔的情况下，薄振动的半透明膜在中间。我们表明，强大的和稳定的光机纠缠可以实现在系统中，即使在不可忽略的光吸收膜的存在。我们还提供了一些初步的实验数据显示辐射压力诱导的光学双稳。
2010-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ab initio linear-response approach to vibro-polaritons in the cavity Born-Oppenheimer approximation
近年来，在强光-物质耦合的研究方面取得了重大进展，包括通过改变分子的振动模式来控制化学反应。在振动强耦合区，系统的简正模成为混合核、电子和光子自由度的混合模。第一原理方法能够在同一理论水平上处理光和物质的自由度是理解这种系统的重要工具。本文基于腔Born-Oppenheimer近似和量子电动力学密度泛函理论，发展了一种广义力常数矩阵方法，并将其应用于分子振动-光子（振动-极化激元）混合态的研究.用这种方法，振动极化激元模式和红外光谱可以计算通过线性响应技术类似于那些广泛用于传统的振动和声子。我们还开发了一个精确的模型，突出了腔耦合电子的振动强耦合制度的一致治疗。这些电子效应是以前被简单模型所忽略的新项。这种有效的模型也允许一个准确的外推单分子和两个分子的计算，以集体强耦合极限的数百个分子。我们基准这些方法的单个和多个CO $_2$分子耦合到一个单光子模式和五羰基铁Fe（CO）$_5$分子耦合到几个光子模式。我们的结果是第一个集体振动强耦合效应的从头算结果。这种有效计算振动极化激元的框架铺平了道路，以系统的描述和提高理解的化学系统的振动强耦合的行为。
2021-08-26 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Non-Markovian effects in long-range polariton-mediated energy transfer
本文利用PT-MPO方法精确描述分子振动环境与光-物质平均场相互作用，研究了长程极化激元介导的能量转移，揭示了强振动耦合下的非马尔可夫效应及极化子形成机制。
2025-07-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanical parametric oscillation of a quantum light-fluid lattice
双光子相干态是非线性光学和量子光学的主要支柱之一。它是产生最小不确定性量子态和纠缠光子对的基础，这些应用不能从标准相干态或单光子激光器获得。在这里，我们描述了一个完全谐振的光机械参量放大器，涉及一个极化激元凝聚体的陷阱晶格二次耦合到机械模式。二次耦合来自于由光机耦合引起的到扩展离散激发态的非共振虚拟跃迁。非共振连续波（CW）激光激发导致惊人的实验结果，包括出现optomechanically诱导的站点间参数振荡和站点间隧道的极化激元在离散的陷阱间失谐对应的两个参与的机械振荡（20和60 GHz的限制振动）的能量之和。我们表明，相干机械振荡对应的阈值条件不同的标准线性光机械自振荡的参数共振。相关的阿诺德舌头显示了一个复杂的情况下，国家的不稳定区域。所观察到的新现象可以应用于产生纠缠声子对、与传感和量子计算相关的压缩机械态，以及在技术相关范围内的信号双向频率转换。
2021-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Localized vibrational modes in waveguide quantum optomechanics with spontaneously broken PT symmetry
我们从理论上研究了两个振动的量子发射体被困在一维波导附近并与传播的光子相互作用。我们证明，在政权的强光机相互作用的光致耦合的发射器振动可以导致形成的空间局域化的振动模式，表现出宇称-时间（PT）对称性破缺。这些局域振动可以解释为准经典能谱中的拓扑缺陷。
2021-06-29 physics.optics quant-ph
Photon propagation in a one-dimensional optomechanical lattice
我们考虑一个一维的光机械晶格，其中每个站点是由一个控制激光强烈驱动，以提高基本的光机械相互作用。然后，我们研究了由一个额外的探测激光束注入的光子的传播，这是众所周知的光机械诱导透明（OMIT）效应在一个单一的光机械腔的晶格概括。我们发现一个有趣的相互作用之间的OMIT型物理和几何，法布里-珀罗型共振。特别是，声子类极化激元可以引起高振幅的透射共振，其比由内部光子损失设定的尺度窄得多。我们还发现，在晶格中的局域光子态密度表现出OMIT风格的干涉功能。因此，它远比仅仅看无耗散相干系统的能带结构所预期的要丰富。
2014-03-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Microcavity phonoritons -- a coherent optical-to-microwave interface
本研究在半导体微腔中实现了非绝热光机械控制与可逆光-微波互转，通过激子增强耦合激发声子激光并证实声子极化激元准粒子的产生，确立了零维极化激元凝聚体作为微波与光学域间可扩展相干接口。
2022-10-25 cond-mat.other physics.app-ph physics.optics
Nonlinear Tunable Vibrational Response in Hexagonal Boron Nitride
结构材料中的非线性光-物质相互作用是激发性质的来源，并使光子学的前沿应用成为可能。然而，非线性效应的幅度通常很小，因此需要高的光学强度来在纳米尺度上表现它们。在这里，我们揭示了单层六方氮化硼（hBN）在中红外声子极化激元区域的大的非线性响应，该响应是由与该材料中原子振动相关的强非谐势触发的。我们提出了强大的第一性原理理论预测的阈值光场$\sim40\,$ MV/m，以产生阶单位效应的克尔非线性和谐波产生，这是可能的组合所表现出的光学声子的长寿命和强烈的不对称景观的配置能量在hBN。我们进一步预见在纳米尺寸的结构在几个量子水平的极化激元封锁。此外，通过混合静态场和光学场，单层hBN的强非线性响应引起光学声子模式的显著频移，超过了使用横向选通技术可获得的面内DC场的谱宽。因此，我们预测了一个实用的方案，在中红外光电子学的潜在利益的振动模式的电调谐。hBN极化激元的强非线性响应、低阻尼和鲁棒性为光调制、传感和计量中的应用的发展奠定了基础，同时引发了对其他离子材料中的强振动非线性响应的研究。
2021-05-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Giant optomechanical spring effect in plasmonic nano- and picocavities probed by surface-enhanced Raman scattering
本文利用等离激元纳米腔和皮腔的极端光限域增强光机械耦合，实现巨光弹簧效应，使分子键大幅软化，并驱动集体声子以控制可逆与不可逆化学过程。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Polariton cascade phonon laser
该研究受单极激光器概念启发，提出并实现了量子级联声子激光器（QCPL），通过极化激元凝聚体在工程能级间向下级联，高效受激发射约20、60、100 GHz声子，为集成高频光机械器件开辟新路径。
2025-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Solid-state laser refrigeration of a semiconductor optomechanical resonator
光热加热代表了限制许多纳米级光电和光机械器件（包括纳米激光器、量子光机械谐振器和集成光子电路）的性能的主要约束。尽管已经报道了辐射压力阻尼将光机械谐振器的单个振动模式冷却到其量子基态，但是迄今为止还没有报道光机械谐振器内的内部材料温度经由激光激发冷却。在这里，我们证明了直接激光制冷的半导体光机械谐振器> 20 K低于室温的基础上发射的上转换，反斯托克斯光致发光的三价镱离子掺杂在氟化钇锂（YLF）主机晶体。光学制冷介质谐振器的晶格有可能影响几个领域，包括扫描探针显微镜，弱力的传感，原子质量的测量，以及辐射平衡固体激光器的发展。此外，光学制冷谐振器在未来可能被用作一个有希望的起点，以执行运动冷却，用于在介观长度尺度上探索量子效应、集成光子器件内的温度控制以及量子材料的固体激光器制冷
2019-10-04 physics.app-ph physics.optics
Nonlinear Quantum Optics in Optomechanical Nanoscale Waveguides
我们探讨了在纳米级波导中传播的光子之间实现显着的非线性相移的可能性，利用振动模式介导的光子之间的相互作用，并通过受激布里渊散射（SBS）诱导。我们介绍了一种配置，允许通过SBS涉及声波和两个泵浦场的几个数量级的光子减慢。我们提取的条件保持消失的幅度增益或损失缓慢传播的光子，同时保持热声子的影响最小。两个反向传播光子之间的非线性相位可以用来实现确定性相位门。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity Optomechanics with Polariton Bose-Einstein Condensates
我们报道了一个由两能级原子耦合到腔场限制的光模和振动模的混合量子固态系统的实验研究。在这个结合腔量子电动力学和腔光力学的系统中，量子阱中的激子扮演二能级原子的角色，与光场强耦合，产生混合极化激元态。平面光学微腔是横向微结构的，使得极化激元可以被限制在线、3D陷阱和陷阱阵列中，为极化激元能量提供额外的调谐自由度。当增加非共振激光激发功率时，观察到极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚。用附加的弱激光探针进行的光机械诱导放大型实验清楚地识别了这些玻色-爱因斯坦凝聚体与限制在相同腔中的20~GHz呼吸样振动的耦合。在单连续波非共振激光激发下，当激光功率超过阱阵列中玻色-爱因斯坦凝聚的阈值时，在玻色-爱因斯坦凝聚体的发射上，伴随着观察到的Mollow-triplet型机械边带，诱导出类似于声子“激光”的机械自振荡.高分辨率光谱光致发光实验的证据表明，这些振动边带分辨线增强时，相邻的陷阱是红色失谐相对于BEC发射在泛音的基本20 GHz的呼吸模式频率。这些结果构成了相干腔极化激元光学力学的第一次演示，并为量子技术，声子激光器和声子-光子双向翻译器的新型混合器件铺平了道路。
2020-01-27 cond-mat.other physics.optics
Non-Markovian perturbation theories for phonon effects in strong-coupling cavity quantum electrodynamics
声子相互作用在基于固态发射体或荧光分子的腔量子电动力学系统中是不可避免的，其中晶格或化学键的振动耦合到电子自由度。由于振动环境的非马尔可夫响应，以计算有效的方式描述这种效应仍然是一个重大的理论挑战。这是特别明显的，当发射极-腔耦合是可比的或大于典型的声子能量范围，和极化激元的形成与振动敷料的光学跃迁相一致。在这篇文章中，我们考虑了四种非马尔可夫微扰主方程方法来描述这种动力学在广泛的轻物质耦合强度，并将它们与使用张量网络的数值精确参考计算进行比较。主方程推导出使用不同的基础变换和微扰展开在新的基础上，随后介绍和分析。我们发现有两种方法特别成功和强大。其中第一个是建议和发展在这篇文章中，是基于激子腔极化激元的振动敷料。这使得描述不同的声子极化激元边带时出现的极化激元分裂超过了典型的声子频率标度的环境。第二种方法是基于变分优化的极化振动敷料的电子状态。这两种方法都表现出良好的定性和定量的协议与参考计算的发射光谱和数值上的鲁棒性，即使在高温下，热声子人口是显着的。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanical Effects in Nanocavity-enhanced Resonant Raman Scattering of a Single Molecule
本文在开放量子系统理论框架下，将宏观量子电动力学和电子振动相互作用结合起来，建立了量子主方程理论，研究了纳米粒子-镜面（NPoM）纳米腔中单分子表面增强共振拉曼散射（SERRS）的光机效应.我们补充的理论与电磁模拟和时间相关的密度泛函理论计算，以研究一个亚甲基蓝分子在一个现实的NPoM纳米腔的SERRS。模拟不仅使我们能够确定实现传统的光学机械效应的条件，如振动泵浦，斯托克斯和反斯托克斯散射的非线性标度，而且还发现不同的行为，如激子人口的饱和，莫洛三重态边带的出现，和高阶拉曼散射。总之，我们的研究可能会指导进一步研究共振拉曼散射中的光机效应。
2022-10-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum dynamics of a high-finesse optical cavity coupled with a thin semi-transparent membrane
本文研究了由中心带有振动薄膜的法布里-珀罗腔构成的腔光机系统的量子动力学。我们首先推导出描述腔模与薄膜振动模之间辐射压相互作用的一般多模哈密顿量。然后，我们限制分析的标准情况下，一个单一的腔模式与一个单一的机械谐振器相互作用，我们确定在何种程度上光吸收膜阻碍达到量子制度的腔膜系统。我们表明，膜吸收并不构成严重的限制，可以同时实现基态冷却的振动模式的膜和静态的光机纠缠与国家的最先进的设备。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
