Methods for 3-D vector microcavity problems involving a planar dielectric mirror
我们开发并演示了两种数值方法来解决这类开放腔问题，其中涉及一个弯曲的，圆柱对称的导电镜面对一个平面介质堆。这种圆顶形腔由于其将光紧密聚焦到平坦表面上而有用。第一种方法使用贝塞尔波基。从这种方法发展出一种双基方法，它最终使用多极基。每一种方法都适用于标量场和电磁矢量场，并给出了明确的“最终用户”公式。所有这些方法都完全通过其s和p偏振的2 \times 2传递矩阵来表征任意介质堆叠反射镜。我们解释我们的方法的理论和实践的局限性。非平凡的演示，包括一个堆栈诱导的效果（近退化拉盖尔-高斯模式的混合），可能会持续任意远到傍轴极限。处理了50 λ大的腔，远远超过了以前报道的任何矢量解。
2004-06-23 physics.optics
Polariton condensation in a planar microcavity with InGaAs quantum wells
极化子晶格凝聚体为芯片上的量子仿真提供了一个平台。扩展极化激元晶格中的相互作用目前受到微腔的固有光子无序的限制。在这里，我们制作了一个应变补偿平面GaAs/AlAs微腔嵌入InGaAs量子阱和报告极化激元凝聚下的非共振光激发。极化激元凝聚的证据支持光谱反射和透射几何，而第二个阈值光子激射的观察使我们能够最终区分强耦合和弱耦合非线性制度。
2014-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Photon-photon correlation of condensed light in a microcavity
针对光子玻色-爱因斯坦凝聚体时间相干性研究的难点，本研究利用微观多模模型与量子回归定理推导关联函数运动方程解析表达式，得到光子模式相干时间并发现其与微腔截止频率的非单调依赖关系。
2023-10-25 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Strong Coupling beyond the High-Q Limit and Linewidth Narrowing in a Multi-Exciton Planar Microcavity
Universidad Autónoma de San Luis Potosí（圣路易斯波托西自治大学）；Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学）；Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik im Forschungsverbund Berlin e.V.（柏林联合研究保罗·德鲁德固体电子学研究所）
研究平面混合微腔中多能级激子极子模式线宽随退调的变化，发现退调减小时极子模式线宽显著变窄，揭示传统强耦合模型在非标准微腔结构中的局限性。
2026-03-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
All-optical Switching of a Microcavity Repeated at Terahertz Rates
我们在GaAs-AlAs微腔上进行了超快泵浦-探测实验，在“原始”电信波段具有1300 nm附近的谐振。我们利用几乎瞬时的电子克尔效应，反复和可再现地开关的GaAs-AlAs平面微腔。我们实现了快达300 fs的重复时间，从而打破了太赫兹调制障碍。在我们的实验中，开关的速率仅由光学决定，而不是由材料相关的弛豫决定。我们的研究结果为亚皮秒时间尺度的腔QED和光学信息处理的基础研究提供了新的机会。
2012-11-08 physics.optics
A scanning microcavity for in-situ control of single-molecule emission
我们报告的制造和表征的可扫描的法布里-珀罗微腔，包括一个弯曲的反射镜在光纤和平面分布布拉格反射器的末端。此外，我们证明了嵌入在一个薄膜的单个有机分子的耦合定义良好的谐振腔模式。我们讨论了腔参数的选择，这将允许足够高的Purcell因子用于增强电子激发态和基态的振动基态之间的零声子跃迁。
2010-07-20 physics.optics quant-ph
Bistability double crossing curve effect in a polariton-laser semiconductor microcavity
本文报道了在强耦合条件下，在带有$100Å$ GaAs单量子阱的平面半导体微腔中，激光发射的极化激子光学双稳现象的实验观察。双稳态曲线显示交叉点，表明由极化激元人口和热效应引起的类克尔效应之间的竞争。与双稳态相关联，在裸腔模式下发生类激光发射。
2007-04-23 physics.gen-ph physics.optics
Towards high-power, high-coherence, integrated photonic mmWave platform with microcavity solitons
毫米波（mmWave）技术由于其在无线通信、雷达和光谱学中的广泛应用而继续引起极大的兴趣。与纯电子解决方案相比，基于光子的毫米波产生提供了宽带宽、低功耗和通过低损耗光纤进行远程传输。然而，在高频下，光子系统存在两个主要挑战：光电二极管的功率滚降和直接来自激光器的大信号线宽。在这里，我们展示了一种新的光子毫米波平台，它将集成微谐振器孤子和高速光电二极管相结合，以解决功率和相干性方面的挑战。被固有地锁模的孤子被测量为通过毫米波拍音之间的相长干涉提供5.8dB的附加增益，并且绝对毫米波功率接近100GHz处的传统外差检测的理论极限。在我们的自由运行系统中，孤子能够将毫米波线宽从泵浦激光器的线宽减小两个数量级。我们的工作利用微谐振器孤子和高速改进的单向行进载波光电二极管，为毫米波应用提供了一条可行的芯片级高功率，低噪声，高频源。
2020-09-24 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Lasing in the Rashba-Dresselhaus spin-orbit coupling regime in a dye-filled liquid crystal optical microcavity
在存在Rashba-Dresselhaus耦合的情况下，液晶光学腔中强的自旋轨道相互作用导致了独特的自旋分裂纠缠色散。这种模式之间的自旋相干性产生光学持续自旋螺旋。在这封信中，我们介绍了光学增益在这样的系统中，通过分散在液晶微腔的分子染料。我们证明了激光在Rashba-Dresselhaus制度和光学持久自旋螺旋的出现。
2021-09-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Macroscopic coherence and vorticity in room-temperature polariton condensate confined in a self-assembled perovskite microcavity
本文在CsPbBr₃自组装回音壁微腔中实现室温激子-极化激元凝聚，利用本征无序与光子限域的平衡诱导凝聚体碎裂，并通过干涉测量证实扩展相位相干性和量子化涡旋，为研究室温驱动-耗散光量子流体及拓扑光子学提供了可扩展平台。
2025-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Microcavity design for low threshold polariton condensation with ultrashort optical pulse excitation
我们提出了一种微腔结构与移动的光子阻带，使有效的非共振注入的极化激元凝聚体与光谱宽飞秒脉冲。理论上证明了这一概念，并在实验上证实了一个平面GaAs/AlGaAs多层异质结构与超短近红外脉冲泵浦，而光致发光收集监测光注入极化激元密度。由于激发波长被扫描，在我们的结构中可以达到一个制度的极化激元凝聚在一个始终较低的通量阈值比在一个国家的最先进的传统微腔。我们的微腔设计提高了极化激元注入效率的4倍，相比传统的微腔设计，当宽激发脉冲集中在740 nm的波长。最值得注意的是，当激发波长以750 nm为中心时，该改善因子达到270。
2016-05-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optimal all-optical switching of a microcavity resonance in the telecom range using the electronic Kerr effect
利用瞬时电子克尔效应，我们实现了GaAs/AlAs和AlGaAs/AlAs平面微腔的开关，工作在“原始”（O）电信波段。我们观察到共振频率在一皮秒内可逆地移动。我们从实验和理论上研究了几个主要参数的作用：材料的主干和它的电子带隙，泵浦功率，品质因数，和开关脉冲的持续时间。当中心$λ-$层的主干具有更大的电子带隙时，移位的幅度减小;用带隙附近的光子能量泵浦共振地增强了切换的幅度。我们的模型表明，共振频率偏移的幅度取决于泵浦脉冲的持续时间，并最大化时的持续时间匹配的腔存储时间，是由品质因数。我们提供了必要的参数设置，使腔谐振的频率偏移可以增加到一个线宽。
2016-03-07 physics.optics
Exceptional points in anisotropic planar microcavities
平面微腔允许控制和操纵自旋极化，表现在由于固有极化模式分裂而引起的光学自旋霍尔效应等现象中。在这里，我们研究了一个透明的旋转对称性破缺的微腔，实现了在腔平面的单轴腔材料的光轴对齐。我们表明，在平面内的光学各向异性引起的例外点的色散关系，这发生成对的，圆偏振，是偏振涡旋的核心。这些例外点是系统的非厄米特特性的结果，并且与吸收双轴系统中的奇异光轴密切相关。
2016-09-24 physics.optics
Fabrication and Optical Properties of a Fully Hybrid Epitaxial ZnO-Based Microcavity in the Strong Coupling Regime
为了实现室温下的极化激元激光，提出了一种新的平面微腔制备方法：在AlGaN/AlN/Si衬底上外延生长ZnO基微腔，并使用两个介质镜。这种方法允许同时获得高质量的有源层以及高光子限制，如通过宏观和微观光致发光（μ-PL）和反射率实验所证明的。由于μ-PL，证明了品质因数为675和在k=0处的最大PL发射，揭示了即使在低激发功率下也有效的极化激元弛豫。
2011-06-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Efficient spin control in high-quality-factor planar micro-cavities
建立了激光场激励下施主杂质嵌入半导体微腔的模型。通过包括一般的衰变和退相过程，特别是腔光子泄漏，详细的模拟表明，控制自旋动力学显着增强在高品质因数腔，在这种情况下，皮秒激光脉冲可以产生自旋翻转高保真的最终状态。
2012-07-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent coupling of a single molecule to a scanning Fabry-Perot microcavity
有机染料分子已被用于许多科学和技术应用中，但它们在量子光学中的更广泛应用受到向短寿命振动能级的跃迁的阻碍，这限制了它们的相干特性。为了解决这个问题，可以利用光学谐振器。在这里，我们提出的第一个结果相干分子谐振器耦合，其中一个单一的多环芳烃分子的散射38%的光进入微腔在液氦温度。我们还证明了四倍的改善，单分子受激发射相比，自由空间聚焦和设置的基础，为相干机械操纵的分子过渡。我们的实验方法基于一个微腔的低模式体积和低品质因数铺平了道路，实现各种非线性和集体量子光学效应的分子。
2016-12-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
The origin and influence of non-cavity modes in a micropillar Bragg microcavity
School of Engineering, Cardiff University（卡迪夫大学工程学院）；Translational Research Hub（转化研究枢纽）；School of Physics and Astronomy, Cardiff University（卡迪夫大学物理与天文学院）
研究微柱布拉格微腔中非腔模式的起源及其对光子收集效率和普尔塞尔增强的影响
2026-01-16 cond-mat.other physics.optics
Resonant state expansion applied to planar open optical systems
共振态展开（RSE），一种在电动力学中发展的布里渊-维格纳型的新微扰理论[Muljarov，Langbein和Zimmermann，Europhys.信件：92，50010（2010）]应用于平面的、有效的一维光学系统，例如分层的电介质板和布拉格反射器微腔。它表明，RSE收敛的基础大小的幂律。误差估计和减少外推算法和评价。复本征频率，电-磁场，并选择的光学系统的格林函数计算，以及可观察到的透射光谱。特别是，我们发现，对于布拉格镜微腔，它具有尖锐的共振在光谱中，使用共振态展开计算的传输再现的结果的传输/散射矩阵方法。
2011-10-25 physics.class-ph physics.optics
Wavelength-tunable open double-microcavity to enhance two closely spaced optical transitions
由于微腔在增强光提取和光与物质相互作用方面的作用，微腔一直被认为是量子光子学研究中不可或缺的元素。传统的高Q腔结构通常仅允许单个光学跃迁被调谐到与特定模式的谐振中。然而，向更先进的双腔结构的过渡引入了新的和有趣的可能性，例如用两种不同的腔模式同时增强两个光谱接近的光学跃迁。在这里，我们调查的腔结构组成的单片平面腔封闭在两个半导体分布式布拉格反射器（DBR）和顶部介质镜沉积在光纤尖端。当底部腔由两个DBR形成时，光纤尖端上的反射镜和半导体芯片的顶部DBR产生第二可调谐腔。这些耦合腔在调谐到共振时表现出模式杂交，并且它们的分裂可以通过合适的样品设计来调整以与紧密间隔的光学跃迁的光谱分离相匹配。此外，我们报告的同时共振调谐的激子和双激子跃迁的半导体量子点，每一个到一个单独的模式的开放光纤为基础的双腔。在同时共振的衰减时间测量表明，Purcell因子为$F_P^X$ =1.9 $\pm$ 0.4的激子跃迁。
2022-09-01 physics.optics quant-ph
Spontaneous coherence in spatially extended photonic systems: Non-Equilibrium Bose-Einstein condensation
本文跨学科综述了光子系统中玻色-爱因斯坦凝聚现象，涵盖激光器、光子凝聚体、激子、极化激元等系统，重点突出非平衡驱动-耗散性质导致的普适相干现象，并展望了未来应用前景。
2021-06-21 cond-mat.quant-gas physics.optics
Generation of ultrashort (~10ps) spontaneous emission pulses by quantum dots in a switched optical microcavity
本研究通过自由载流子脉冲注入开关 GaAs/AlAs 微柱腔，利用量子点集合体作为内部光源，实现了 6 至 300 皮秒的超短自发辐射脉冲，为超快成像和量子光子学提供了关键资源。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spatial Coherence and Optical Beam Shifts
在平面界面上反射的光束并不完全遵循射线光学预测。衍射校正导致光束偏移;与几何光学相比，反射光束被移位（空间偏移）和/或在不同的方向上行进（角偏移）。光的空间相干程度如何影响这些变化？从理论上讲，这是一个有争议的问题。在这里，我们解决了争议的实验，我们表明，空间相干性的程度影响的角度光束移位，而空间光束移位不受影响。
2012-07-18 physics.optics
Ultimate photo-induced Kerr rotation achieved in semiconductor microcavities
在强耦合条件下，在平面量子阱微腔中，光致克尔旋转大于$π/2$弧度。该结果接近预测的$π$理论最大值。它是通过工程微腔参数，使光学阻抗匹配条件达到激子共振和腔模式之间的最小负失谐。这确保了激子诱导的光学非线性和腔对克尔角的增强的最佳组合。在这个制度的光的偏振态的综合分析表明，激子能量的重整化和激子共振的饱和有助于观察到的光学非线性。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
On z-coherence of beams radiated by Schell-model sources with Gaussian profile
本文研究了谢尔模型部分相干源辐射光束的轴上相干性与强度分布，提出了适用于一般高斯强度分布源的交叉谱密度表达式，并展示了常见相干度下的简化解析形式。
2025-01-23 physics.optics
Coherence and Interaction in confined room-temperature polariton condensates with Frenkel excitons
NORDITA, KTH Royal Institute of Technology（诺贝尔理论物理研究所，皇家理工学院）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；ITMO University（ITMO大学）；University of Iceland（冰岛大学）；University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）
该研究通过高Q值微腔和mCherry荧光蛋白，揭示了室温极iton凝聚体的高相干性及非线性过程的机制。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.soft
Zero-Threshold PT-Symmetric Polariton-Raman Laser
本文提出在各向异性光学微腔中通过偏振控制泵浦实现零阈值拉曼激光，利用 PT 对称哈密顿量解释单一偏振模式的出现，并验证了发射光的相干性，为探索二维材料中光的非厄米和拓扑特性开辟新方向。
2025-02-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical manipulation of layer-valley coherence via strong exciton-photon coupling in microcavities
对量子自由度（如自旋）的相干控制和操纵构成了新兴量子技术的基础。在这种情况下，强大的谷自由度和相关的谷赝自旋发现在二维过渡金属二硫属化物是一个非常有吸引力的平台。在这些系统中，即使在室温下也观察到谷极化和谷态的相干叠加。谷相干性的控制是实现谷量子比特的重要基础。在过去，大磁场或高功率激光已经被用于演示谷相干态的控制（初始化和旋转）。在这里，我们证明了层谷相干性的控制，通过强耦合的双层WS 2的谷激子微腔光子，通过利用伪磁场中产生的光学腔由于TE-TM分裂。使用光子结构来产生伪磁场，伪磁场可以用于操纵激子-极化激元，这提供了一种有吸引力的方法来控制光学响应，而不需要大的磁体或高强度的光泵浦功率。
2022-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Near-field integration of a SiN nanobeam and a SiO$_2$ microcavity for Heisenberg-limited displacement sensing
将纳米机械物体放置在高$Q$光学微腔的消逝近场中，可以获得强梯度力和量子噪声限制的位移读出，为精密传感技术和基础量子光学研究提供了一个有吸引力的平台。然而，稳健地实现该平台是具有挑战性的，因为它需要通过$\lesssimλ/10$分离光学光滑表面。在这里，我们描述了一个完全集成的倏逝光纳米机械传感器的基础上的高应力Si $_3$ N $_4$纳米梁单片悬浮在一个SiO $_2$微盘腔。采用一种新的垂直集成技术的基础上平坦化的牺牲层，我们实现了小至25 nm的梁盘间隙，同时保持机械$Q\times f>10^{12}$ Hz和固有的光学$Q\sim10^7$。组合的低损耗、小间隙和平行平面几何形状导致异常有效的转导，其特征在于具有100 kHz的真空光机械耦合率的射频弯曲模式、超过1的单光子协同性和10 kHz（fm）/ $\surd$ Hz的零点频率（位移）噪声幅度。结合SiO $_2$的高功率处理能力和低外来衬底噪声，该传感器作为传感器工作得特别好。将其部署在4 K低温恒温器中，我们最近证明了在标准量子极限（SQL）下的位移不精确度低于40 dB，具有不精确反作用产品$<5\cdot\hbar$。在这份报告中，我们提供了一个全面的描述设备的设计，制造和表征，重点是扩展海森堡有限读出到室温。为此，我们描述了一个室温实验，其中实现了比SQL低30 dB的位移不精确度和不精确反作用积$…
2016-01-25 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
All-optical polariton transistor
虽然光学技术为信息传输提供了最佳解决方案，但光学逻辑仍然需要探索定性的新概念。激子-极化激元是激子和光子之间强耦合的复合粒子，具有极大的非线性、长程相干和抑制散射等特性。在这里，我们展示了一个开关计划的极化激元移动的平面内的微腔，满足所有的要求，全光晶体管。在共振激发下，极化激元密度的非线性增加的功率阈值由弱控制光束改变，获得高达19倍的放大，开关能量在每平方微米阿焦耳的范围内。极化激元在微腔平面中的传播被用来控制第二个空间分离的晶体管的开关，从而为极化激元集成电路的实现开辟了道路。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Planar Microcavities can Suppress Exciplex Formation and Increase the Emission Efficiency of Organic Semiconductors
École Polytechnique de Montréal（蒙特利尔高等理工学院）；Hokkaido University（北海道大学）
研究探讨平面微腔对有机半导体发射的影响，通过嵌入ZnPc:TPBi混合物，抑制非辐射激基复合物形成等，提高光致发光量子产率超四十倍，揭示腔可调控激发态，为有机光电器件发展开辟新途径。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
