Lasing from single, stationary, dye-doped glycerol/water microdroplets located on a superhydrophobic surface
我们报告激光发射从单一的，固定的，罗丹明B掺杂的甘油/水微滴位于超疏水表面。在实验中，一个脉冲，倍频Nd：YAG激光器工作在532 nm作为激发源。微滴的直径范围从几微米到20微米。在染料发射光谱的红移部分实现了激光发射，阈值能量密度低至750 J/cm 2。当微滴被泵浦到阈值以上时，观察到光漂白。在某些情况下，还观察到多模激光，并归因于属于不同回音壁模式的两个模式的同时激光。
2007-05-17 physics.optics
Random Lasing from Dyed Polystyrene Spheres in Disordered Environment
需要随机激光器的先进设计，以发展小型激光系统。我们展示了聚苯乙烯微球上若丹明B染料的随机激光。裸露的聚苯乙烯球被用作散射体，这些提供了光反馈的增益。随机激光在两种不同的无序环境中，在二元胶体混合物溶液和光子玻璃中被成功地证明。在两种情况下都发生了非相干反馈，并获得了单波长激光输出。与二元胶体混合物溶液相比，光子玻璃的情况下的激光阈值较低。这是因为在光子玻璃的情况下，更高的折射率对比度和更大的微粒填充分数。与罗丹明-B染料的乙醇溶液相比，在光子玻璃环境中观察到更长的嵌入染料的荧光寿命。将得到的光子玻璃的激光结果与我们以前用类似的染料掺杂聚苯乙烯微球合成的光子晶体的布洛赫激光结果进行了比较。
2017-12-05 physics.optics
Femtosecond Laser Engraved 2D Tunable Optofluidic Liquid Core/Air Cladding Channel Waveguides on PDMS
我们已经证明了二维液体基多模光波导结构的制造和表征的聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料为基础的芯片。通过飞秒激光微加工工艺实现了两个单独的微结构的制造，一个具有14微米的宽度和27微米的深度，而另一个具有110微米的宽度和深度。染料溶液从一端到另一端穿过微结构;其中染料溶液充当芯，而PDMS和空气充当包层介质。优化了飞秒激光微加工工艺参数，包括激光功率、脉冲宽度、写入速度、聚焦光束尺寸等。通过频谱分析和模态分析，对液芯/空气包层波导的结构进行了验证。光学分析已经通过使用荧光耦合出填充有不同的染料溶液的波导结构。这些波导结构提供了强的光限制和染料溶液与泵浦光之间的强烈相互作用。所开发的微结构在强度、波长和光束尺寸方面是可调的。这种微结构可以在任何多功能芯片实验室设备中的芯片实验室微激光器和传感应用的设计和开发中实现。
2023-01-26 physics.optics
A method for volume stabilization of single, dye-doped water microdroplets with femtoliter resolution
一个自我控制机制，稳定的大小罗丹明B掺杂的水微滴站在超疏水表面上的证明。该机制依赖于保持恒定的冷凝速率和由激光激发引起的蒸发速率之间的相互作用，该蒸发速率严重依赖于微滴的尺寸。单个水滴（>5 μ m）的半径在长时间段（高达455秒）内保持在几纳米内。通过阻断激光激发500毫秒，单个微滴的稳定体积显示出逐步变化。
2007-05-18 physics.ao-ph physics.optics
A spatial refractive index sensor using whispering gallery modes in an optically trapped microsphere
我们建议使用的光学捕获，染料掺杂的聚苯乙烯微球在流体中的任何位置的折射率的空间探测。我们证明了嵌入在微球作为内部宽带激发源的染料的使用，从而消除了对可调激发源的需要。我们测量了TE和TM共振的半峰全宽，以及它们的频率间隔作为浸没流体的折射率的函数。从这些关系，我们得到了一个绝对的灵敏度为5e-4的局部折射率，即使是当微球的确切大小是不是先验已知的。
2006-12-07 physics.optics
Strong coupling between organic dye molecules and lattice modes of a dielectric nanoparticle array
与光相互作用的等离子体结构提供电磁共振，这导致高度的局部场限制，从而能够增强光-物质相互作用。等离子体结构通常由金属组成，然而，金属遭受非常高的欧姆损耗和加热。另一方面，由于高折射率材料的低耗散性质和强散射能力，它们可以作为替代材料。我们研究了由覆盖有有机染料分子膜（IR-792）的全电介质纳米颗粒阵列组成的系统的光学性质，并将这些电介质阵列与金属纳米颗粒阵列进行了比较。我们通过改变染料膜中的浓度来调节光-物质相互作用，并报告系统处于强耦合状态。我们观察到的纳米粒子阵列的表面晶格共振（SLR）和高达253 meV和293 meV的染料分子的吸收线之间的拉比分裂，分别为电介质和金属纳米粒子。拉比分裂线性依赖于染料分子浓度的平方根，我们进一步评估拉比分裂如何依赖于膜厚度为低染料分子浓度。对于厚度为260 nm的薄膜，我们没有观察到可见的拉比分裂。然而，拉比分裂在从540 nm到990 nm的厚度处演变。我们进行时域有限差分模拟来分析近场增强的电介质和金属纳米粒子阵列。电场分别被增强了1200和400倍，分别接近金和非晶硅的颗粒，并且模式在两种材料的颗粒周围延伸超过半微米。
2020-02-13 physics.optics
Phase transitions of light in a dye-filled microcavity: observations and simulations
在光子学、量子光学和统计物理学的交叉点上，染料填充微腔中的光子热化和凝聚是一个日益增长的科学兴趣领域。我们在这里给一个简短的介绍这个话题，连同我们最近的一些更重要的结果的解释。几个项目的一个关键结果是，我们有一个基于详细物理描述的模型，该模型已用于准确描述实验观察。我们在Python中提出了一个新的开源包，称为PyPBEC，它实现了这个模型。其目的是使读者能够轻松地模拟和探索光子凝聚体本身的物理特性，因此本文还包括一个可以从GitHub存储库下载的工作示例代码。
2020-10-16 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
Experimental Observation of Bohr's Nonlinear Fluidic Surface Oscillation
玻尔在其职业生涯的早期发展了流体表面振荡的非线性理论，以研究液体的表面张力。他的理论包括多极表面振荡模式之间的非线性相互作用，超越了瑞利和兰姆的线性理论。它预测了一个特定的归一化幅度的$0.41\dot{6}η^2$八极组件，非线性诱导的四极一个幅度的$η$远小于单位。没有实验证实这一预测已报告。尽管如此，多极组件的准确测定是重要的，如在光纤纺丝，薄膜吹制和最近在光流体微腔的射线和波的混沌研究和光子学应用。在这里，我们报告实验验证他的理论。利用光学前向衍射技术，测量了从变形微孔中喷出的表面振荡液柱在极限位置处的横截面边界轮廓。我们在各种实验条件下得到了一致的$0.42\pm0.08$系数。我们还测量了由液体射流的横截面段形成的二维空腔的共振模式谱。所观察到的光谱与假定系数为$0.415\pm0.010$的波动计算吻合得很好。我们的测量建立了玻尔流体力学理论的第一个实验观察。
2015-04-20 nlin.CD physics.flu-dyn physics.optics
An ultrahigh-Q microsphere laser based on the evanescent-wave-coupled gain
本文报道了一种基于倏逝波耦合增益的超高Q回音壁模（WGM）微球激光器。赤道附近的球外的染料分子被激发，导致WGM激光在最低的径向模式顺序。激光WGM的加载品质因数为8（2）\times 10 ^9，是微激光器中达到的最高值。
2001-06-12 physics.optics
Thermocavitation in gold-coated microchannels for needle-free jet injection
本文提出在微流控通道壁部分覆盖薄金层吸收蓝色激光以替代染料产生热空化气泡，发现该方法虽能实现无染料气泡生成，但存在气泡较小、热耗散影响效率及金层降解限制寿命等问题。
2024-06-25 physics.flu-dyn physics.optics
Polariton-assisted donor-acceptor role reversal in resonant energy transfer between organic dyes strongly coupled to electromagnetic modes of a tuneable microcavity
分子的激子跃迁与局域电磁场之间的共振相互作用允许形成光-物质混合极化激子态。这种光和物质状态的混合已经被证明能够显着改变放置在光学腔内的分子系综的固有特性。在这里，我们已经实现了强耦合之间的激子跃迁，在典型的标记有一对有机染料分子，展示了一个有效的供体受体的共振能量转移，和可调的开放式腔模式的基于荧光素的分子信标。在非共振激光激发下的光致发光和光-物质混合态的相对布居对腔失谐量的依赖关系已被表征。此外，通过分析该体系中各能态间弛豫路径的依赖关系，我们证明了腔光子与供体染料分子中激子跃迁的强耦合可以导致很大的能量转移，从而实现从受体激子库到主要供体低极化激元态的能量转移，从而产生发色团供体-受体作用逆转或狂欢效应。我们的实验数据证实了理论上预测的限制电磁场控制和介导极化激元辅助远程能量转移的可能性，从而为远程控制化学，能量收集，能量转移和传感的新方法铺平了道路。
2020-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Controlled and robust two-mode emission from the interplay of driving and thermalization in a dye-filled photonic cavity
二维光子气体在填充染料的微腔中可以经历热化和接近理想平衡的玻色-爱因斯坦凝聚。然而，它们本质上是驱动耗散系统，可以表现出由染料溶液给出的环境的热化影响与驱动系统脱离平衡的泵和损失过程之间的复杂相互作用。我们表明，这种相互作用产生了一个强大的机制，双模发射，当系统是由偏心泵浦光束驱动。也就是说，在系统开始以主要泵浦的激发模式发射激光之后，在第二跃迁中，当泵浦功率进一步增加时，在基模中形成光子凝聚。这种效应是激发的染料分子通过激光模式与热化相结合的重新分布的结果。我们建议利用这种效果的工程控制的双模发射，并证明，通过定制的横向潜在景观的光子，阈值泵浦功率可以调谐的数量级。
2019-07-12 physics.optics quant-ph
Optical tweezers assisted coupling of nematic droplets to gold nanoparticle cluster: effect on whispering gallery modes
本研究利用光学镊将向列滴状液晶与金纳米粒子簇耦合，实现对 whispering gallery modes 的调控，展示了通过动态耦合实现光子-等离子体耦合的高效方法。
2025-12-26 cond-mat.soft physics.optics
Light-induced rotation of dye-doped liquid crystal droplets
本文从理论和实验两方面研究了掺染料和纯液晶微滴在圆偏振和椭圆偏振激光作用下的旋转动力学。液滴分散在水中并被激光束的焦点捕获。由于已知作用于分子指向矢的光学扭矩在光吸收染料掺杂材料中被强烈增强，因此产生了这样的问题：作用于整个液滴的总体光学扭矩是否也发生类似的增强。我们通过测量和比较由具有在染料吸收带内或外的波长的激光束引起的染料掺杂液滴的旋转速度，并且还将其与纯液晶液滴的旋转进行比较，来寻找这种增强。没有发现增强，证实光致染料效应仅与物质取向自由度和平移自由度之间的角动量内部交换有关。我们的结果也提供了第一个直接的实验证据的光致应力张量的存在，在照明染料掺杂液晶。最后，奇特的光致动力学效应预测发生在液滴中的分子导演是不是严格锁定的流量，但到目前为止，他们不能观察到。
2007-12-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.optics
Flying Particle Microlaser and Temperature Sensor in Hollow-Core Photonic Crystal Fiber
回音壁模式（WGM）谐振器将小的光学模体积与窄的谐振线宽相结合，使其成为各种应用的令人兴奋的平台。在这里，我们报告了一个飞行WGM微激光器，实现了通过光学捕获的染料掺杂的微粒内的填充液体的空芯光子晶体光纤（HC-PCF）使用CW激光，然后泵浦它与脉冲激发激光的波长匹配的染料的吸收带。激光器发射到可以在HC-PCF的端面处检测到的芯引导模式中。利用辐射力，微激光器可以沿着HC-PCF自由推进多厘米的距离-比以前使用镊子和光纤陷阱的实验更远。该系统可用于测量温度与高空间分辨率，通过利用激光模式的温度相关的频移，也用于精确的光传输到远程位置。
2017-10-06 physics.app-ph physics.optics
Quantum nonlinear optics with polar J-aggregates in microcavities
我们发现，具有永久电偶极矩的有机染料分子嵌入微腔中的系综可以在单光子水平上导致强的光学非线性。由于它们的永久偶极子，发色团之间的强长程静电相互作用引入了微腔中光-物质耦合的所需非线性。我们得到了在激子-光子与腔场强耦合的影响下，弱探测场的吸收谱。使用现实的参数，我们表明，一个单一的腔光子可以显着修改介质的吸收和色散响应的探测光子在不同的频率。最后，我们表明，该系统是在一个广泛的透明窗口染料二聚体的腔诱导透明的制度。我们说明了我们的研究结果使用伪异氰氯化物（PIC）J-聚集体在目前可用的光学微腔。
2014-09-05 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
