Exploring Gain-Doped-Waveguide-Synapse for Neuromorphic Applications: A Pulsed Pump-Signal Approach
针对传统技术在神经形态处理器灵活性、可扩展性和能效上的限制，本研究开创性提出波导上掺杂增益层突触结合脉冲泵浦-信号机制，实现非线性脉冲变换与类脑尖峰响应，支持短期记忆等关键特性，提升神经形态计算性能。
2025-07-08 cs.NE physics.optics
Wavelength- and time-division multiplexing via pump current variation of a pulsed semiconductor laser -- a method of synchronization for quantum key distribution
半导体激光器波长对泵浦电流的依赖性是公知的现象，其通常归因于由于载流子注入而引起的有源层的折射率的变化。这种效应通常被认为是一个缺点，因为它会导致通过直流调制产生的脉冲的频率啁啾。在这里，我们表明，在高值的热阻的激光二极管，激射波长是红移由于热效应引起的折射率的变化，这种转变可能会显着超过（绝对值）的蓝移有关的折射率变化引起的载流子注入。我们提出利用泵浦电流的变化来调谐波长的能力，并使用相同的激光器来产生不同波长的量子比特和同步光脉冲用于量子密钥分发。为了证明所提出的同步方法，我们进行了数值模拟以及原理验证实验。
2023-01-27 physics.optics
A pulsed optically pumped Rb clock with a frequency stability below 10-15
INRIM与Leonardo SpA合作开发航天级脉冲光抽运汽室铷钟，采用工程化物理包结合实验室级光电设备，实现1秒稳定度1.2×10⁻¹³、40000秒（去漂）6×10⁻¹⁶的创纪录结果，需精细稳定微波和激光脉冲。
2023-08-29 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Modelling and optimization of pulsed squeezed state generation in a ring-resonator system
本文提出半解析方法计算有损环形谐振器侧耦合波导的压缩谱，优化泵浦参数与耦合，实现通道中超过10 dB压缩且反压缩低于22 dB。
2025-03-26 physics.optics quant-ph
Pulsed-pump phosphorus-doped fiber Raman amplifier around 1260 nm for applications in quantum non-linear optics
我们描述了一个中心波长为1260 nm的纳秒和亚纳秒脉冲的光纤拉曼放大器。放大发生在一个4.5米长的保偏掺磷光纤，泵浦在1080 nm的3 ns长的脉冲，重复频率为200 kHz和高达1.75千瓦的峰值功率。输入种子脉冲是次mW的峰值功率和0.25 ns的最小持续时间，雕刻了一个连续波激光与次MHz的线宽。我们获得了峰值功率高达1.4 kW的线性偏振输出脉冲，对应于峰值功率转换效率超过80%。小信号增益可达90 dB，饱和功率下3 dB的信噪比大于20 dB。没有观察到显着的时间和光谱展宽的输出脉冲高达400 W的峰值功率，并扩大在更高的功率可以减少种子脉冲的相位调制。从而获得峰值功率高达1 kW的近变换极限脉冲。最后，我们演示了可控频率啁啾脉冲，可变宽度脉冲和双脉冲的产生。因此，该放大器适用于窄原子共振的相干控制，特别适用于铷原子到里德伯态的快速相干激发。这些能力为量子非线性光学中的几个重要应用开辟了道路。
2020-07-17 physics.optics quant-ph
Measuring entanglement of photons produced by a pulsed source
纠缠光子的脉冲源对于某些应用是期望的。然而，这样的源具有由信号光子和噪声光子同时到达检测器引起的固有问题。这些问题进行了分析和实际的方法来计算意外（或虚假）的巧合的数量进行了详细描述，并进行了实验检查，为不同的制度的利益。这些结果不仅适用于纠缠度的测量，而且适用于所有需要从噪声数据中提取有效符合数的情况。作为使用这些方法的一个例子，我们提出了时间分辨测量的并发的字段所产生的自发参量下转换与泵脉冲的持续时间在ns范围内的重复kHz。在泵浦脉冲的边缘观察到了预期的纠缠的不连续演化。
2013-12-09 physics.optics quant-ph
Multi-mode theory of pulsed twin beams generation using a high gain fiber optical parametric amplifier
利用多频模式下的Bogoliubov变换描述非简并信号光和闲频光孪生光束的演化过程，从理论上研究了脉冲泵浦高增益光纤参量放大器（FOPA）的量子噪声特性。结果表明，FOPA的噪声系数一般大于3 dB量子极限，除非联合谱函数是可因式分解的，且输入信号的谱与信号频带内的增益谱匹配良好。然而，强度差噪声的双光束，这弱依赖于联合光谱函数，可以显着小于散粒噪声限制时，泵浦和输入信号的时间模式是适当匹配的。此外，为了更接近实际的实验条件，通过考虑各种实验缺陷，数值研究了宽带FOPA产生的孪生光束的量子噪声。本文的研究不仅有助于研制紧凑型双光束光纤光源，而且有助于理解光纤通信系统中脉冲泵浦FOPA的量子噪声极限。
2013-04-28 physics.optics quant-ph
Relaxation oscillations in long-pulsed random lasers
我们测量了随机激光在纳秒泵浦脉冲期间的光强演化。在二氧化钛随机激光器中，在总辐射强度的时间轨迹上观察到弛豫振荡。我们比较我们的实验结果与一个简单的模型，基于四能级速率方程的单模激光。
2007-03-05 physics.optics
Sub-kHz single-frequency pulsed semiconductor laser based on NPRO injection locking
本文提出一种基于NPRO种子注入锁定和泵浦电流直接调制的单频脉冲半导体激光器，实现了亚千赫兹线宽、可调重复频率与脉冲宽度，适用于相干激光雷达、计量与遥感等领域。
2025-03-12 physics.optics
Thermally driven continuous-wave and pulsed optical vortex
在不引入像散效应、不降低激光效率的情况下，利用激光过程中产生的热驱动拓扑电荷产生连续波和脉冲光涡旋。在激射过程中，拓扑电荷通过热致透镜的作用而改变，并通过泵浦光与振荡光的模式匹配来选择。以石墨烯为可饱和吸收体，在1.36 μm波长处实现了脉冲光涡旋，表明石墨烯可以作为脉冲调制器产生脉冲光涡旋。基于这种结构紧凑、拓扑电荷可变和特定波长的特性，热驱动连续波和脉冲光涡旋将具有广泛的应用前景
2013-12-03 nlin.PS physics.optics quant-ph
Overcoming the fundamental limit of quantum transduction via intraband entanglement
针对量子转换器效率受泵浦功率和非线性耦合限制的问题，提出利用带内纠缠辅助的压缩器-耦合器-反压缩器结构，无噪声提升转换效率，突破效率-带宽乘积根本限制并显著增加量子容量。
2024-12-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Degenerate Squeezing in Waveguides: A Unified Theoretical Approach
我们考虑脉冲泵浦自发参量下转换（SPDC）以及脉冲单和双泵浦自发四波混频过程中的波导在一个统一的哈密顿理论框架。在$k$空间中使用线性算子方程，我们的方法允许包含线性损耗、自相位调制和交叉相位调制以及任意阶的色散。我们描述状态演化的二阶矩，我们开发明确的表达式。我们使用我们的方法来计算联合频谱振幅的简并压缩使用SPDC解析在微扰极限，基准我们的理论对众所周知的结果在可忽略的群速度色散的限制，并研究最近提出的量子采样实验的适用性源。
2019-10-23 physics.optics quant-ph
Cascade-gain-switching for generating 3.5-um nanosecond pulses from monolithic low-cost fiber lasers
我们提出了一种新的激光器配置，可以输出3.5- $μ$ m纳秒激光脉冲的基础上一个简单的单片光纤结构。级联增益开关，通过两个连续的增益开关过程将纳秒脉冲的波长从1.55 $μ$ m转换为3.5 $μ$ m。级联增益开关不需要使用特殊波长的昂贵泵浦源和用于Q开关或锁模的大体积有源或无源调制元件，而仅需要电调制的1.55- $μ$ m脉冲激光器和两个连续波（CW）975-nm激光二极管的泵浦。它们都是光纤通信应用的标准产品，可以大大降低中红外激光脉冲产生的成本。为了研究这种配置的可行性，我们数值模拟级联增益开关过程的综合速率方程模型。在单次激发状态下，对于稳定的3.5- $μ$ m脉冲激光，CW 975-nm泵浦应在1.55- $μ$ m脉冲泵浦之前至少$\sim500$ $μ$ s开启。结果表明，1.55- $μ$ m泵浦脉冲宽度对中间1.97- $μ$ m脉冲的时间形状有较大影响，而对产生的3.5- $μ$ m脉冲的影响则可以忽略。当泵浦功率小于$\sim4$ W时，增大连续泵浦功率可以显著提高输出峰值功率，缩短脉冲。在重复脉冲模式下，我们发现当重复频率为$<=100$ kHz时，可以稳定地输出3.5- $μ$ m脉冲训练序列。随着重复率增加，达到稳定操作的持续时间增加。当重复频率大于100 kHz时，不能建立稳定操作，因为消耗$Er^{3+}$离子的$^4I_{11/2}$能级上…
2018-05-27 physics.optics
An Efficient Integrated Two-Color Source for Heralded Single Photons
我们提出了一个脉冲和集成的，高度非简并的参量下转换（PDC）源的预告单光子在电信波长，与预告光子在800 nm左右配对。有源PDC部分与片上无源集成波分多路复用器相结合，允许信号和空闲光子的空间分离，效率超过96.5%，以及多波段反射和抗反射涂层，有助于低耦合损耗和超过99%的器件输出处的泵浦抑制。我们的设备是能够准备单光子的效率为60%，符合偶然性的比率超过7400。同样，与连续波实现相比，它实际上没有显示出显著的背景噪声。对于低泵浦功率，我们测量了条件二阶关联函数g^（2）（0）=0.0038，这证明了几乎纯单光子产生。此外，我们的源可以在<n_pulse>低于100 uW的泵浦功率水平下具有=0.24个产生的光子对/泵浦脉冲的高亮度。脉冲PDC工艺的高质量与高效无源元件的集成相结合，使我们的设备成为未来量子网络应用的有希望的候选者，其中高效的小型化起着至关重要的作用。
2013-03-12 physics.optics quant-ph
Modeling the space-time correlation of pulsed twin beams
由参量下转换产生的纠缠双光束是面向成像应用的最受欢迎的光源之一，因为它们在空间和时间上具有多模态性质。然而，仍然缺乏令人满意的理论描述。在这项工作中，我们提出了一个半解析模型，旨在弥合耗时的数值模拟和不切实际的平面波泵浦理论之间的差距。该模型被用来研究量子关联和相干的角度-频率域的参数发射，并演示了一个$g^{1/2} $增长的大小作为增益$g$增加，与相应的收缩的时空分布。这些预测系统的随机数值模拟的结果进行比较，在维格纳表示，完整的模型方程：一个很好的协议显示，即使参数超出预期的有效性限制的模型。
2023-01-18 physics.optics quant-ph
Bidirectional microwave-optical conversion with an integrated soft-ferroelectric barium titanate transducer
本研究提出一种片上三重谐振微波-光学换能器，通过单片集成 BaTiO$_3$-on-SiO$_2$ 波导与 Nb 超导微波谐振器，实现了双向转换，总片外效率达 $1\ imes10^{-6}$，为高效低功率量子互连奠定基础。
2025-01-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Fast and wide-range wavelength tuning of a III-V/Si3N4 external-cavity laser via two-step pulsed heating
本研究提出结合双微环Vernier滤波器与热泵浦的III-V/Si3N4外腔激光器，采用两步脉冲加热实现101/104 nm波长切换，调谐速率达8.91/9.68 nm/μs，可用于频率捷变光系统。
2026-08-14 physics.optics
Optical and Raman spectroscopies of 171Yb3+:Y2SiO5 hyperfine structure for application toward microwave-to-optical transducer
本研究针对171Yb3+:Y2SiO5超精细结构，搭建2.7K低温系统，用稳频泵浦-探测饱和光谱学获高分辨光谱，用拉曼外差光谱学实现宽范围顺磁共振高效检测，并提出后续优化方向以支撑微波-光学转换器研发。
2024-08-20 physics.ins-det physics.optics
Observation of long turn-on delay in pulsed quantum cascade lasers
对脉冲中红外量子级联激光器的开启延迟进行了实验研究。我们报告的意外长的延迟时间依赖于泵浦电流，这与传统的阶梯状激励的理论预测不一致。在InP和InAs基QCL中观察到类似的行为，其发射波长接近8 $μ$ m。使用基于速率方程的模型进行的数值模拟与我们的观察提供公平的协议与非零上升时间的电流脉冲激励。
2021-07-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coincidence-pumping upconversion detector based on passively synchronized fiber laser system
University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学）；Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System（上海市现代光学系统重点实验室）；Engineering Research Center of Optical Instrument and System, Ministry of Education（教育部光电仪器与系统工程研究中心）；School of Optical Electrical and Computer Engineering（光学电子与计算机工程学院）；East China Normal University（华东师范大学）；State Key Laboratory of Precision Spectroscopy（精密光谱科学国家重点实验室）；Jinan Institute of Quantum Technology（济南量子技术研究院）
本文实验展示了一种基于被动同步光纤激光系统的高性能频率上转换探测器，通过符合泵浦技术实现72%的转换效率和30%的探测效率，并具有低噪声等效功率和长期稳定性。
2026-06-03 physics.optics
Laser-initiated electron and heat transport in gold-skutterudite CoSb$_3$ bilayers resolved by pulsed x-ray scattering
本研究利用皮秒X射线散射泵浦-探测技术，探究金/CoSb₃双层膜光激发后的电子与晶格热输运，发现热量先在下层CoSb₃被检测到，支持光激发电子的弹道输运机制，晶格膨胀数据可解释能量沉积与热输运。
2024-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Bidirectional microwave-optical transduction based on integration of high-overtone bulk acoustic resonators and photonic circuits
提出一种将压电致动器单片集成于氮化硅光子电路的三谐振双向微波-光学转换器，在室温下实现宽带高效转换并支持纯光输入生成微波脉冲。
2023-12-13 physics.optics quant-ph
Nonlinear Quantum Behavior of Ultrashort-Pulse Optical Parametric Oscillators
从理论上研究了超短脉冲光参量振荡器（OPO）在阈值附近和阈值以上非线性区的量子特性。将脉冲OPO看作一个多模开放量子系统，严格推导了一个具有多腔非线性耦合的一般输入输出模型（即，系统）信号模式和宽带单程（即，水库）泵场。在适当的假设下，我们的模型产生了一个Lindblad主方程与多模非线性Lindblad运营商描述双光子耗散和多模四波混频哈密顿描述一个宽带，色散光学级联，我们需要保持因果关系。为了简化模型的多模复杂性，我们采用了超模分解进行数值模拟的制度，脉冲超模经历强单光子非线性。我们发现，量子非线性动力学诱导泵浦耗尽以及修正的阈值以下压缩谱预测的线性模型。我们还观察到非高斯态的形成与维格纳函数的负性，并表明，与泵，耗散和色散的多模相互作用，可以作为有效的退相干通道。最后，我们简要地讨论了一些实验考虑潜在的观察这种量子非线性现象的超短脉冲OPO的非线性纳米光子平台。
2022-04-18 physics.optics quant-ph
Atomic Frequency standards Based on Pulsed Coherent Light Storage
提出了一种基于脉冲相干光信息存储的微波频标方案。与通常的频率参考不同，其中Ramsey条纹被打印在特定状态的布居上，我们将Ramsey条纹打印在相干性上。然后，以检索光的形式检测相干性。在基于吸收池的原子频标中，拉姆齐条纹的中心线可用作频率基准。该方案是免费的光移位的询问过程是从光泵的过程中分离，和腔拉效应是可以忽略不计，由于低Q值的要求。将Ramsey干涉编码到恢复光脉冲中具有信噪比高的优点，其散粒噪声极限的频率稳定度估计为1秒$2\times10^{-14}$左右，该方案有望用于建立小型、紧凑、稳定的原子频标。
2008-10-03 physics.atom-ph physics.optics
Off-axis QEPAS using a pulsed nanosecond Mid-Infrared Optical Parametric Oscillator
基于石英增强光声光谱（QEPAS）技术，研制了一种痕量气体传感器，该传感器由两个声耦合微谐振器（mR）和一个离轴20 kHz石英音叉（QTF）组成。完整的声耦合磁共振系统进行了优化的基础上有限元模拟和实验验证。QEPAS传感器由纳秒脉冲单模中红外光学参量振荡器（MIR OPO）谐振泵浦。该传感器可用于在3.1 um至3.5 um波长范围内对甲烷进行光谱测量，分辨率带宽为1 cm^-1，检测限为0.8 ppm。Allan偏差分析表明，QEPAS传感器在最佳积分时间的检测限为32 ppbv@190 s，背景噪声仅是由于QTF的热噪声。
2016-08-11 physics.ins-det physics.optics
Continuously tunable pulsed Ti:Sa laser self-seeded by an extended grating cavity
报道了一种利用扩展光栅腔自种子连续可调谐钛宝石激光器。通过在传统的单腔光栅激光器腔内插入一个部分反射镜，实现了两种振荡器：宽带功率振荡器和棱镜扩束器加衍射光栅的Littrow结构窄带振荡器。通过将光栅谐振腔振荡耦合到功率振荡器中，实现了功率增强的窄线宽激光振荡。与经典的光栅激光器相比，这种简单的修改显着增加了激光器的输出功率，而没有显着扩大线宽。由于大部分振荡激光功率被限制在宽带功率腔内并且较低的功率入射到光栅上，新的配置还允许较高的泵浦功率，这通常受到高振荡功率下光栅涂层的热变形的限制。
2016-11-25 physics.optics
Ballistic Imaging of High-Pressure Fuel Sprays using Incoherent, Ultra- short Pulsed Illumination with an Ultrafast OKE-based Time Gating
提出了一种基于光学克尔效应的时间门，泵浦光和探测光共线入射到克尔介质液体二硫化碳中，用于高压燃料喷雾的弹道成像。用于照明研究对象的探测脉冲是从水中紧密聚焦的飞秒激光脉冲产生的超连续谱中提取的，从而破坏了它们的相干性。光学成像的空间分辨率和门定时进行了研究，并与一个类似的设置没有超连续谱产生，其中探头仍然是相干的。最后，给出了几幅燃油喷雾在相干和非相干光照射下的弹道图像，并进行了定性比较。
2015-02-11 physics.optics
Thermal Noise in Electro-Optic Devices at Cryogenic Temperatures
超导量子计算机所基于的量子比特（qubit）具有与GHz频率的光子相对应的能量尺度。千兆赫域中的光子能量太低，不允许通过嘈杂的室温环境传输，其中信号将在热噪声中丢失。另一方面，可见光子具有更高的能量，并且可以使用高效的单光子探测器来检测信号。因此，从微波到光学频率的转换是量子器件的潜在使能技术。然而，在这样的设备中，光泵可能是热噪声源，从而降低保真度;输入微波状态与输出光状态的相似性。为了研究这种效应的大小，我们模拟了基于锂硼酸盐回音壁模式谐振器的电光换能器的亚开尔文热行为。我们发现，有一个最佳的连续泵的功率水平，而脉冲操作的泵增加了保真度的转换。
2020-08-20 physics.optics quant-ph
Fast, powerful, low-noise optical pumping of an atomic vapor with semiconductor optical amplifiers
ICFO - Institut de Ciències Fotòniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；Instituto de Física, Universidade de São Paulo（圣保罗大学物理研究所）；ICREA - Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（加泰罗尼亚高级研究学院）
研究三种光学泵浦方法的噪声特性，发现半导体光学放大器在保持高灵敏度的同时引入的噪声极低，实现了更高的环境限制灵敏度。
2026-04-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Photoacoustic spectroscopy of NO$_2$ using a mid-infrared pulsed optical parametric oscillator as light source
本文介绍了一种光声（PA）传感器，用于常温常压下NO $_2$ -N $_2$的光谱测量。PA传感器由纳秒脉冲单模中红外（MIR）光学参量振荡器（OPO）谐振泵浦。在3.25 $μ$ m至3.55 $μ$ m波长范围内，以5 cm $^{-1}$的分辨率带宽和1.6 ppmV（$μ$ mol/mol）的Single Shot检测限对NO $_2$ -N $_2$进行光谱测量。以300 ml/min的恒定流速进行测量，从而证明了气体传感器用于实时痕量气体测量的适用性。将获得的光谱与Hitran数据库中的数据进行比较，发现具有良好的一致性。Allan偏差分析表明，PAS传感器在最佳积分时间的检测限为14 ppbV（nmol/mol），积分时间为170秒，对应于归一化噪声等效吸收（NNEA）系数为3.3 $\times 10^{-7}$ W cm $^{-1}$ Hz $^{-1/2}$。
2017-12-12 physics.app-ph physics.optics
Transient optical gratings for pulsed ionizing radiation studies
在全息术或激光发明之前，布拉格的X射线显微镜打开了使用空间相干可见光进行短波长研究的光学计算的大门，包括相位恢复方法。这种光学方法在20世纪60年代被半导体探测和数字计算所取代。从那时起，包括空间光调制器（SLM）、阵列检测器和飞秒激光器的可见光光学器件已经变得广泛可用，常规地允许光学相位、分子相干控制和检测的多功能和计算机接口强加。今天，高亮度X射线源开始为原子分辨率和超快泵浦探测研究提供机会。相应地，这项工作考虑了布拉格的X射线显微镜的一个被忽视的方面-非相干电离辐射到相干可见光（IICV）的转换，这是相干光学计算的必要先决条件。技术建议，可以实现这种转换。方法全息数据存储的短波长散射辐射数据，相位恢复，包括光学程序，动机。
2011-02-23 physics.optics
Versatile High-Power Monolithic All-Glass Fiber Amplifier for Pulsed Signals with a Wide Range of Repetition Rates
本文提出一种单片全玻璃旋扭锥形双包层光纤放大器，可在宽重复频率范围内将窄线宽皮秒脉冲从几十毫瓦单级放大至数百瓦平均功率和兆瓦级峰值功率，并验证了其优异的光束质量与可靠性。
2024-12-27 physics.optics
Modal analysis of noise propagation in a femtosecond oscillator
通过在抽运光强度上注入外部噪声，研究了飞秒激光器中噪声的传播动力学。我们利用频谱分辨零差检测技术，使振荡器的不同光谱带的幅度和相位正交噪声的同时测量。为了揭示增加的泵浦噪声对振荡器噪声的影响，我们对振荡器噪声进行模态分析，其中每个模式对应于脉冲光的特定时间/光谱形状。我们比较了这种模式的方法与传统的噪声检测方法，发现我们的方法的优越性，特别是揭示了一个完整的物理图片的噪声分布在飞秒振荡器。
2019-05-06 physics.optics
Ultra-low threshold cw and pulsed lasing in tensile strained GeSn alloys
GeSn合金是完全基于IV族元素的光发射器的最有前途的半导体。含大于8原子%的合金Sn具有基本的直接带隙，类似于常规的III-V族半导体，因此可以用于发光器件。在这里，我们报告的GeSn微盘激光器封装与氮化硅应力层产生拉伸应变。具有5.4at.%的300 nm GeSn层Sn是以约0.32%的压缩应变生长的间接带隙半导体，通过拉伸应变工程转化为真正的直接带隙半导体。在该方法中，低Sn浓度使得能够改进缺陷工程，并且拉伸应变在作为轻空穴带的价带边缘处提供低的态密度。在很低的光泵浦功率下，观察到了连续波和脉冲激光。发射波长为2.5 μ m的激光在ns脉冲激发下的阈值低至0.8kWcm^-2，在cw激发下的阈值低至1.1kWcm^-2。这些阈值是两个以上的数量级低于那些先前报道的散装GeSn激光器，接近这些值获得的III-V族激光器在Si上。研究结果表明了在硅光子学平台上实现硅基激光源单片集成的可行性和指导意义。
2020-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
