Binary phase oscillation of two mutually coupled semiconductor lasers
一个两站点的伊辛模型实现作为一个注入锁定的激光网络，由一个主激光器和两个相互耦合的从激光器。我们观察到两个从激光器之间的同相和异相耦合的铁磁和反铁磁序。即使耦合路径被连续调制，它们的相位差也被锁定为0或p。当互耦合超过主激光器的注入锁定时，系统自动选择振荡频率以满足同相或异相耦合条件。
2015-04-02 physics.optics quant-ph
Phase synchronization dynamics of two mutually coupled InP lasers in a quantum entropy source
Quside Technologies S.L.（Quside科技有限公司）；Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）
研究量子熵源中两个相互耦合的磷化铟激光器的相位同步动力学，通过基于耦合随机速率方程的实验和模拟量化该效应并联系激光耦合与相位同步，推导解析模型提取量子相位差分布，为量子熵源优化奠定基础。
2026-07-14 physics.optics
Disorder-mediated synchronization resonance in coupled semiconductor lasers
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Yale University（耶鲁大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）
本研究通过优化耦合强度，在半导体激光器中实现由 disorder 引发的同步共振，揭示了非线性系统中适度耦合克服静态异质性的机制。
2026-02-01 physics.optics
Physical-layer key distribution using synchronous complex dynamics of DBR semiconductor lasers
提出利用波长可调多段DBR激光器开环同步实现物理层密钥分发，缩短同步恢复时间一个数量级，实验达到160公里光纤上5.98 Mbit/s的密钥速率。
2023-10-31 cs.CR physics.optics
Selective sparsity-enhanced synchronization in disordered semiconductor laser networks
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Yale University（耶鲁大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）
本文提出选择性稀疏耦合可超越全连接架构，以更少耦合预算实现半导体激光器网络近乎完全同步，并揭示“配对对立”原则及热力学势机制。
2026-09-15 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
Two mutually loss-coupled lasers featuring astable multivibrator
在两个单模半导体激光器通过其谐振腔强耦合的系统中，自维持的高振幅反相弛豫振荡是可能的。
2014-06-05 nlin.AO physics.optics
Two-photon interference between mutually-detuned resonance fluorescence signals scattered off a semiconductor quantum dot
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；School of Science, Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学理学院）；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）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所光电子材料器件国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电/化学工程学院）
研究通过双光子干涉测量互为调制的共振荧光信号，揭示了光子不可区分性与激光脱调之间的关系，发现大脱调下二阶相关函数异常特性。
2025-11-06 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Synchronization of spatiotemporal semiconductor lasers and its application in color image encryption
光学混沌是一个以高维非线性为特征的研究热点，其主要原因是光反馈的延迟诱导动力学、高带宽和易于模块化实现。鉴于这些事实，这增加了足够的混乱和扩散性质的保密通信，我们探讨时空半导体激光器系统中的同步现象。该系统被用于两阶段彩色图像加密过程。该系统产生的高维混沌吸引子产生完全随机的混沌时间序列，这是理想的安全编码的消息。因此，所示的方案是一个两阶段的加密方法，它提供了足够高的混乱和扩散特性的混沌密码系统采用独特的数据集处理的混沌序列。在这种新的密码学方法中，混沌相位掩模表示为图像，使用混沌序列作为图像的元素。该方案大大改变了图像元素的位置。下一个附加的安全层进一步沿着三色平面在很大程度上改变了原始图像的统计信息。加密过程中的中间结果证明了未经授权的用户无法破译密码图像。详尽的统计测试表明，该方案是强大的抗噪声和抵抗常见的攻击，由于双重屏蔽的加密和相关的偏微分方程系统的无穷维。
2011-02-14 nlin.CD physics.optics
Desired Control of Mutually Delay-Coupled Diode Lasers near Phase-flip Transition Regimes
本文研究了两个延迟耦合半导体激光器系统在面对面结构下相互光注入的零滞后同步。我们观察到这样的ZLS没有使用任何中继元件或调解激光的数值证据。此外，模拟结果还表明，这种鲁棒的ZLS发生在相位翻转过渡区附近，由于延迟耦合引起的相位-振幅耦合因子α的调制，同相和反相振荡共存。我们的发现可以在高度安全的光通信网络中实现，以及理解神经网络功能中这种ZLS的发生。
2013-08-10 nlin.CD physics.optics
Time delayed laser networks: phase versus chaos synchronization
混沌激光器的同步和多个耦合激光器产生的光的相位同步都得到了广泛的研究，然而，这两种现象之间的相互作用，特别是在网络水平上的探索。在这里，我们实验比较了具有异质耦合延迟时间的激光网络的混沌同步和类似网络的相位同步。虽然混沌激光器表现出恶化的同步网络的时间延迟的异质性增加，相位同步被发现是独立的异质性。实验结果与半导体激光器的数值模拟一致。
2013-04-03 nlin.CD physics.optics
Coherence and synchronization in diode-laser arrays with delayed global coupling
本文数值分析了通过外反射镜以全局方式耦合的半导体激光器阵列的动力学特性。一个连贯的同相解决方案被认为是首选的反馈耦合强度的中间值的系统。在该参数的低值处，观察到自发发射噪声的强放大。混沌同步的趋势也观察到在大值的反馈强度。
1998-10-29 adap-org cond-mat nlin.AO
Control of dynamical instability in semiconductor quantum nanostructures diode lasers: role of phase-amplitude coupling
本文数值研究了两个独立耦合的激光系统的复杂非线性动力学行为，这两个系统分别由（i）相互延迟耦合的边发射二极管激光器和（ii）注入锁定的量子纳米结构激光器组成。在这两种情况下，依赖于α参数的动力学作用，确定光场的相位-振幅耦合的比较研究进行了探讨。α的变化导致显着的变化，这两个系统的动力学，其特征在于，并作为固定的耦合腔延迟时间的光注入强度的函数进行研究。我们的分析是基于这样的观察，即互相关和分叉措施揭示了振幅死亡岛的增强的签名，其中耦合的激光器相互保持在稳定的锁相状态。此外，我们提供了一个定性的了解所观察到的动力学行为及其对α的依赖性的物理机制。幅度死亡和多个幅度死亡岛的存在可以被实现用于包括二极管激光器稳定的应用。
2013-01-26 physics.optics
Adler synchronization of spatial laser solitons pinned by defects
大面积半导体激光器中由于生长起伏引起的缺陷会导致空间激光孤子的钉扎和频移。从理论和实验两方面研究了选频反馈激光器中缺陷对两孤子相互作用的影响。我们证明了当失谐量变化时，成对激光孤子的频率和相位同步。在理论和实验上，耦合振子同步的阿德勒模型很好地描述了锁定行为。
2011-12-20 nlin.PS physics.optics
Spiking Optical Patterns and Synchronization
本文分析了一个孤立的和两个相互作用的混沌半导体激光器的时间分辨尖峰统计，其混沌的特点是明显的随机，短的强度尖峰。观察到两个连续尖峰之间的排斥，导致在激光阈值处最大的不应期。对于大于不应期的尖峰之间的时间间隔，间隔的分布遵循泊松分布。尖峰图案在对应于外腔的光学长度的时间窗口上是高度周期性的，尖峰图案随着时间的增加而缓慢变化。当在两个激光器之间建立零滞后同步时，几乎完全匹配的尖峰的统计数据不会改变。这些特征与在复杂的交互神经网络中发现的特征的相似性，表明使用激光系统作为神经网络的更简单的物理模型。
2007-06-11 physics.bio-ph physics.optics
Synchronization of two DFB lasers using frequency-shifted feedback for microwave photonics
对两台半导体DFB激光器在频移交叉注入和自反馈下的相位同步进行了数值和实验研究。基于单片DFB激光器的专用设置允许在广泛的参数范围内有效地将两个激光器的频率差锁定在外部基准上。与延迟速率方程模型一致，它表明，锁定的光反馈相位的敏感性是通过使用强交叉注入减轻，从而铺平了道路，微波光子学的应用。也可以观察到其他同步动力学，例如有界相位振荡。
2019-01-05 physics.app-ph physics.optics
Control and generation of localized pulses in passively mode-locked semiconductor lasers
从实验和理论上证明了在电场偏置的$200\,μ$ m多横模垂直腔面发射激光器中可以产生局域脉冲。该装置是被动锁模使用从一个遥远的共振可饱和吸收镜的光反馈，它是低于阈值操作。我们观察到的关闭的解决方案和大量的各种各样的脉动的解决方案之间的多稳定性与不同的数量和安排的脉冲往返，从而表明锁模脉冲是本地化的，即相互独立的。我们表明，偏置电流的调制允许控制腔内行进的脉冲的数量，从而表明我们的系统可以作为10 ps脉冲和1 W峰值功率的任意图案发生器操作。
2015-01-30 physics.optics
Chaotic synchronization in optical frequency combs
利用离散模方法研究了由于四波混频引起的非线性耦合频率梳中的模间动力学。当存在足够的可饱和吸收时，相空间坍缩成单一状态，所有模式都紧紧锁定在同一相位。在一个纯粹的反应性非线性的情况下，一个约束较少的锁定机制出现，它保持相邻模式的相位差松散的限制，并导致准周期呼吸子的形成。潜在的非线性相关性的分析确定了一个混沌同步过程的起源，这种以前未报道的锁定机制。尽管激光锁模系统具有较大的李雅普诺夫指数和关联维数，但其混沌动力学特性很容易被常用的激光锁模诊断方法所忽略。这一发现可能最终解释了许多无法解释的报告激光自锁模在没有一个有效的可饱和吸收机制和形成自频率调制的梳状半导体激光器。
2021-10-19 nlin.CD physics.optics
Permanent and Transient Synchronized Chaos in Large Arrays of Complex-Coupled Semiconductor Lasers
University of Michigan（密歇根大学）
研究揭示了在包含多达11个激光器的复杂耦合阵列中，同步混沌现象可持续存在，并发现暂态同步混沌的寿命遵循双指数分布。
2026-05-01 nlin.CD physics.optics
Injection locking of a semiconductor laser to a multi-frequency reference beam
注入锁定是用于相干光放大的公知且常用的方法。通常注入锁定是用单频种子光束完成的。在这项工作中，我们表明，注入锁定的情况下，也可以实现多频种子光束时，从激光器提供足够的频率滤波。一个相关的参数原来是自由运行的从激光器和每个注入的频率分量之间的频率失谐。稳定的选择性锁定到一组分离的$1.2\,$ GHz的三个组件获得0和$1.5\,$ GHz之间的（正）失谐值取决于播种功率（范围从10到150微瓦）。这一结果表明，使用不同的从激光器为每条线，一组相互相干的窄线宽高功率辐射模式可以获得。
2013-11-22 physics.optics quant-ph
Optical chaos synchronisation in a cascaded injection experiment
该研究在半导体激光器级联光注入系统中实验实现高带宽混沌同步，揭示了两个分别对应接收机与发射机或主激光器频率对齐的良好同步参数区。
2024-05-07 nlin.CD physics.optics
The two-qubit controlled-phase gate based on cross-phase modulation in GaAs/AlGaAs semiconductor quantum wells
基于探测光脉冲和信号光脉冲在非对称GaAs/AlGaAs双量子阱中的线性和非线性特性，提出了一种双量子比特控制相位门的实现方法。结果表明，在交叉相位调制的作用下，探测光脉冲和信号光脉冲在实现线性吸收和自克尔吸收同时抑制的同时，可以获得巨大的交叉克尔非线性效应和相互匹配的群速度.这些特性有助于展示一个全光双量子比特受控相位门，通过半导体中介有效地控制光子-光子纠缠。此外，我们还提出了一种仅使用偏振分束器和半波片，通过区分四个Bell态中的两个来区分两量子比特的最大纠缠偏振态的实用实验方案。这一方案有望实现固态介导的全光量子计算和信息处理。
2012-01-18 physics.optics quant-ph
Mode-locked ultrashort pulses from an 8 $μ$m wavelength semiconductor laser
量子级联激光器（QCL）彻底改变了中红外线的产生。然而，中红外QCL中的超快载流子输运问题一直是超短光脉冲形成的一个难以逾越的障碍。在这里，我们证明了仔细的量子设计的增益介质和控制的模间拍同步，使变换限制的皮秒脉冲从QCL频率梳。干涉射频技术和二阶自相关揭示了脉冲动力学，并确认锁模操作实现从阈值到翻转电流。锁模QCL是电泵浦的，结构紧凑，为6 $μ$ m波长以上的分子指纹区域的单片集成非线性光子学铺平了道路。
2020-03-09 physics.app-ph physics.optics
Crowd synchrony and quorum sensing in delay-coupled lasers
当大量的动态元素通过公共信息池相互通信时，群体同步和群体感应就出现了。先前在不同领域，包括化学、生物学和土木工程中的证据表明，当耦合是瞬时的并且耦合元素的数量足够大时，这种类型的耦合会导致同步。在这里，我们考虑的情况下，系统组件和耦合池之间的信息传输不是瞬时的。为此，我们建立了一个系统的半导体激光器光学耦合到一个中心激光器的延迟。我们的结果表明，即使激光器是不相同的，由于其不同的光频率，零滞后同步出现。通过改变系统参数，我们可以在两种不同类型的同步转换之间切换。的依赖关系的过渡相对于延迟耦合参数进行了研究。
2010-12-20 physics.optics
Conflict-free joint decision by lag and zero-lag synchronization in laser network
The University of Tokyo（东京大学）
本研究针对摩尔定律终结下的算力需求与多臂老虎机问题的冲突规避需求，利用四台半导体激光器网络的滞后与零滞后同步实现无冲突决策，实验验证了低冲突率、高奖励及可扩展性，为激光动力学智能功能提供新路径。
2023-07-28 cs.LG cs.SY eess.SY
Generalized s-d model for Wannier-Mott excitons in layered magnetic semiconductors
Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道校区）；Hanyang University（汉阳大学）
本文提出广义s-d模型，以CrSBr双层为案例，结合自旋与层赝自旋量子数守恒，揭示层状A型反铁磁半导体的亮暗激子态，为相关研究提供指导。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Attosecond spectroscopy using vacuum-ultraviolet pulses emitted from laser-driven semiconductors
本研究利用激光驱动ZnO半导体产生的高次谐波生成阿秒脉冲，通过互相关方法追踪铯原子超快电离动力学，开辟了阿秒光谱学新窗口，并有望产生非经典纠缠光态。
2024-05-28 physics.optics quant-ph
Injection locking and coupling the emitters of large VCSEL arrays via diffraction in an external cavity
光耦合半导体激光器的网络对于基础研究和在材料处理、照明和信息处理中的许多技术应用具有高度的兴趣。尽管如此，迄今为止还缺乏采用可扩展概念的此类元素的大型网络的实验实现。这里，我们呈现了$5 \times 5$正方形晶格阵列通孔中的垂直腔表面发射激光器的网络22。至关重要的是，该阵列允许单独控制每个激光器的泵浦电流，我们利用该泵浦电流在光谱上对齐阵列。利用衍射耦合通过外腔，22激光器相互注入锁定，而且，此外，我们证明了他们的同时锁相到外部注入激光器。VCSEL网络是复杂系统实验研究的一个很有前途的平台，并且作为光子神经网络具有直接的应用。该概念的可扩展性为包括更多单个激光器的系统开辟了未来的可能性。
2022-08-21 physics.optics
Modeling of mode-locking in a laser with spatially separate gain media
本文提出了一种新的激光锁模方案，并通过理论模型讨论了其独特的性质和可行性。大量单频连续波激光器在空间分离的增益介质中通过放大而振荡。它们通过来自一个共同的可饱和吸收体的非线性反馈相互锁相。结果，产生超短脉冲。新方案提供了三个显著的好处：在每种介质中放大的光是连续波，从而避免了与群速度色散和非线性效应相关的问题，这些问题可能会干扰脉冲形状。激光器振荡的频率组以及脉冲重复率由谐振器内部光学元件的几何形状控制，而不是由腔长控制。最后，可以通过打开和关闭增益模块来控制激光器的带宽。该方案提供了一种具有高平均输出功率的锁模激光器的途径，重复率可以缩放到THz范围内，并且带宽可以动态控制。该方法特别适合于使用半导体二极管激光器阵列的实施。
2010-10-01 physics.optics
Mode-Locked Topological Insulator Laser Utilizing Synthetic Dimensions
我们提出了一个系统，利用拓扑光子学和合成尺寸的基本特征，迫使许多半导体激光器谐振器同步，相互锁定，并在适当的调制下发出一个训练的变换限制锁模脉冲。这些激光器利用Floquet拓扑边缘状态在一个一维阵列的环形谐振腔，这对应于一个二维拓扑系统的一个空间维度和一个合成频率维度。结果表明，多元激光系统的激射态具有明显的空间拓扑边态特征，同时表现出拓扑保护输运。拓扑合成空间边缘模式在边缘上的多频模式之间施加恒定相位差，并且与各个元件的调制一起迫使谐振器的集合锁模并发射短脉冲，对多谐振器系统中的无序是鲁棒的。我们的研究结果提供了一个概念验证机制，以主动模式锁定的激光二极管阵列的许多激光元件，这是非常困难的，否则由于存在许多空间模式的阵列。本文提出的拓扑合成空间概念为克服这一重大技术挑战提供了一条途径，并为激光物理学开辟了新的机会。
2021-04-08 physics.optics
Transition from exceptional points to observable nonlinear bifurcation points in anti-PT symmetric coupled cavity systems
该研究在具有增益饱和的APT对称双腔系统中证明线性奇异点与激光阈值处的非线性分岔点重合，揭示其连接极限环与同步态并保留奇异点特征。
2025-09-01 physics.optics
