Experimental demonstration of free-space information transfer using phase modulated orbital angular momentum radio
在一系列基本的原理验证实验中，包括数值实验、受控实验室实验和真实世界实验，我们已经证明了将角动量物理层用于无线电科学和无线电通信应用是可能的。在这里，我们报告了实现后者的一个主要的，决定性的一步，在现实世界的实验演示的形式，无线电波束携带轨道角动量（OAM）可以很容易地进行数字相移调制，从而编码的信息可以有效地在自由空间传输到远程接收器。实验在城市环境中进行，结果表明，信息传输对地面反射和干扰无线电信号具有鲁棒性。我们的研究结果的重要性在于，数字相移键控（PSK）协议被用于许多当今的无线通信场景中，允许新的角动量无线电实现使用的方法和协议，是向后兼容现有的线性动量。
2013-02-14 astro-ph.IM physics.class-ph physics.optics
Swept Source Lidar: simultaneous FMCW ranging and nonmechanical beam steering with a wideband swept source
光探测和测距（激光雷达）长期以来一直用于各种应用中。固体激光雷达系统需要固态光束控制机制。在这里，我们提出并演示了一个激光雷达方案，称为“扫频源激光雷达”，使我们能够同时执行调频连续波（FMCW）测距和非机械波束转向。波长色散元件提供角度光束转向，而激光频率由宽带扫频源在其整个调谐带宽上连续扫频。采用可调谐垂直腔面发射激光器和单轴机械光束扫描仪，获得了三维点云数据。扫频光源激光雷达系统可以灵活地与各种光束控制元件组合，以实现全固态FMCW激光雷达系统。
2020-07-31 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Experimental Demonstration of Nanolaser with sub-$μ$A Threshold Current
本研究展示了一种在通信波长下阈值电流仅730 nA的光子晶体纳米激光器，能在3 GHz下以1 fJ/bit的能耗直接调制，创下室温激光器最低阈值纪录，为低能耗片上互连提供了可能。
2022-12-09 physics.optics
Space-Time Modulated vs 2-Bit Reflect-Arrays: A Comparison of Main Beam Gain and Sidelobe Level Performance
School of Electrical Engineering and Computer Science, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学电气与计算机工程学院）
比较2比特反射阵列和时空调制反射阵列，提出幅度感知合成技术，通过引入相位容限窗口等，利用STM状态空间幅度分集，最大化孔径效率，降低STM反射阵列增益损失并抑制旁瓣。
2026-07-15 physics.app-ph physics.optics
Demonstration of an air-slot mode-gap confined photonic crystal slab nanocavity with ultrasmall mode volumes
通过在光子晶体平板中的宽度调制线缺陷处设计空气缝，实验得到了品质因数为15,000、模体积为0.02立方波长的空气缝模式带隙光子晶体腔。高Q值空气缝腔模的产生是由于负色散的光子晶体波导模的模隙效应。具有超小模体积的高Q腔在腔量子电动力学、非线性光学和光学传感等应用中具有重要意义。
2009-10-21 physics.optics
A blind zone-suppressed hybrid beam steering for solid-state Lidar
我们展示了一种基于透镜辅助波束控制（LABS）技术的盲区抑制和闪光发射固态激光雷达。作为概念验证演示，采用亚波长间隙一维长发射阵列设计和多波长闪光光束发射，器件测得盲区抑制率为5%，偏转步长为0.06°/点，扫描速度为4.2微秒。在飞行时间（TOF）测距实验中，激光雷达系统的视场为11.3° × 8.1°（普通设备）或0.9° × 8.1°（盲区抑制设备），远场分辨点数为192，探测距离为10 m。这项工作证明了一种新的集成波束控制技术可以在不牺牲其他性能的情况下在激光雷达中实现的可能性。
2021-06-23 physics.app-ph physics.optics
Multi-optical comb metrology using relative carrier envelope phase control and demonstration for arbitrary polarization modulation
我们提出了一种新的测量技术，利用高相干可控性的多梳状系统，这对应于一个概括的梳状源之间的频率控制。在本文中，我们特别关注的任意相对载波包络相位（CEP）控制通过两个梳的相对偏移频率。我们成功地证明了偏振调制梳产生和相干检测在开发的系统。原理验证实验表明多梳系统的潜力，使一个快速，精确，任意相干调制方法用于各种各样的MEMS应用。
2017-10-17 physics.optics
Rf beam steering using on-ohip optical true time delay on 3 micrometer siliocn on insulator platfrom
VTT Technical Research Centre of Finland（芬兰技术研究中心）
该研究在3微米厚SOI平台实现可重构5位4通道OTTD芯片，采用热光开关控制，在6G FR3频段实现宽带射频波束转向，验证了集成OTTD技术用于下一代无线系统波束成形的潜力
2026-08-12 physics.optics
Experimental Demonstration of Nonlinear Frequency Division Multiplexed Transmission
实验研究了一种非线性离散光谱调制的NFDM光学系统。特别地，每个符号承载来自复用由QPSK星座调制的两个特征值的4比特。在640公里的距离上，我们使用4Gbps速率的NFT检测显示出较低的错误性能。
2015-08-11 cs.IT math.IT physics.optics
Anomalous quantum Hall effect of light in Bloch-wave modulated photonic crystals
有效的磁场已经能够对包括光子在内的中性粒子进行前所未有的操纵。在大多数研究的情况下，有效规范场是通过空间离散元件之间的模式耦合的相位来定义的，例如在光子的情况下的光学谐振器和波导。在这里，在布洛赫波调制的光子晶体的范例中，我们首次展示了通过Floquet能带工程在传统电介质连续体中为光子创建有效的磁场。通过控制布洛赫波的相位和波矢，我们证明了由于离域波干涉而具有明显拓扑能带特征的光的反常量子霍尔效应。基于无腔结构，利用光子晶体中的导共振可以增强布洛赫波调制，该研究为实现大尺度有效磁场的光束控制和时间反转对称性破缺的拓扑光物质相位打开了大门.
2019-02-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Demonstration of a self-pulsing photonic crystal Fano laser
当今使用的半导体激光器依赖于基于在解理面处的反射或来自周期性层堆叠的布拉格反射的反射镜。在这里，我们展示了一个超小的激光器与反射镜的基础上的Fano谐振之间的连续波导模式和离散谐振的纳米腔。Fano共振导致独特的激光特性。由于与传统激光器相比，Fano镜的带宽非常窄，因此激光器是单模的，特别是可以通过反射镜进行调制。我们表明，实验和理论上，在镜子中的非线性，甚至可以促进产生一个自我维持的训练的脉冲在千兆赫兹频率，以前只观察到宏观激光器的效果。这样的源对于集成光子学内的许多应用是感兴趣的。
2016-05-10 physics.optics
Extreme Nonreciprocity with Spatio-Temporally Modulated Metasurfaces
新兴的光子功能主要由洛伦兹互易性的基本原理所支配。解除这一原则所施加的限制可以避免限制光子系统性能的有害影响。最近已经探索了各种方法来打破互易性，但大多数努力仅限于受限的光子系统。在这里，我们提出并实验证明了时空调制的超表面能够极端故障的洛伦兹互易性。通过调整散射波的动量和频率谐波含量，我们实现了动态光束转向，可重构聚焦和巨大的自由空间光学隔离，体现了我们平台的灵活性。我们开发了一个广义布洛赫-弗洛凯理论，它提供了物理的见解，证明极端的非互易性，其预测与实验非常吻合。我们的工作在需要自由空间非互易波传播的应用中打开了令人兴奋的机会，包括无线通信和辐射能量传输。
2019-11-22 physics.app-ph physics.optics
Field-Programmable Mobile Magneto-Photonic Metaparticles for Active Light Manipulation and Steering
Department of Mechanical Engineering, University of Minnesota（明尼苏达大学机械工程系）
本文提出一种可编程移动磁光元粒子，用于在复杂介质中主动操控和定向光束，结合磁性驱动与光子超表面技术，实现高效、偏振无关的光束控制。
2026-02-27 physics.app-ph physics.optics
Active beam steering and afocal zooming by nematic liquid crystal infiltrated graded index photonic structures
本研究提出将液晶与渐变折射率光子晶体结合，以达到主动光束操控与无焦变焦的效果。GRIN PC结构由具有逐渐变化的孔半径的低折射率聚合物环形棒组成。为了主动操纵入射光，环形棒渗透有CCLCs。通过向渗透LC施加外部电压，在不引入任何机械运动的情况下调制低折射率GRIN PC结构的有效折射率分布。入射光束偏转和相应的焦距调制仅通过控制所施加的偏置电压来调谐。本文选择双曲正割折射率分布来设计GRIN PC结构。采用Maxwell-Garnett有效介质近似设计了含有环形光子晶体的梯度折射率光子晶体结构。此外，我们解析地表达渗透LC和梯度参数之间的关系，以显示所提出的设备的调谐能力的物理背景。此外，光束转向和无焦变焦装置的分析研究，通过几何光学和数值实现的时域有限差分法的帮助下。获得了角度变化Δθout= 44°的光束偏转和最大x2.15的光放大率。LC是廉价的材料，并且在低电压/功率条件下工作。该特征可用于设计可用于各种光学应用的电光GRIN PC器件。
2019-02-20 physics.app-ph physics.optics
Inherently unpredictable beam steering for quantum LiDAR
Pohang University of Science and Technology (POSTECH)（浦项科技大学）；Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI)（韩国电子通信研究院）
本研究提出了一种固有不可预测的量子雷达光束定向方法，通过光子对中的波长随机性实现不可预测的衍射方向，从而显著提升信号与噪声比，为量子增强传感开辟新途径。
2025-11-12 physics.optics quant-ph
Fast electro-optic switching for coherent laser ranging and velocimetry
3D成像在一系列领域的增长推动了对高性能波束控制技术的需求。自动驾驶汽车和医学成像等不同领域都可以从高速、适应性强的波束控制方法中受益。我们提出了一个单片，亚微秒电光开关作为一个解决方案，满足可靠性，速度，动态寻址能力和紧凑性的需要。在这里，我们展示了一个实验室规模的，固态激光雷达指向系统，使用电光开关发射调制相干光到自由空间，然后收集反射信号。我们使用相干检测的反射光，同时提取的范围和轴向速度的目标在每个电子可寻址的输出端口。
2019-06-05 physics.app-ph physics.optics
Phase-resolved heterodyne holographic vibrometry with a strobe local oscillator
我们报告的相位分辨振动测量，其中面外正弦运动评估外差全息演示。在外差全息中，参考通道中的光束是光学本振（LO）。其相对于照明光束频移以实现传感器带宽内的频率转换。所提出的方案引入了一个选通LO，其中参考光束是频移和幅度调制，以减轻相位恢复的问题。频闪LO在振动频率处围绕第一光学调制边带调谐，并且在幅度上调制以顺序地冻结所选择的机械振动状态。然后，振动的相位图可以从连续振动状态的解调中导出。
2012-12-22 physics.optics
Demonstration of quantum advantage by a joint detection receiver for optical communications using quantum belief propagation on a trapped-ion device
量子优势的展示主要集中在计算加速和多体物理学的量子模拟上，这受到当前设备的保真度和能力的限制。利用普适量子处理在最小允许误差概率下鉴别激光脉冲调制的经典通信码字是一个很有前途的并行方向，它在量子态鉴别中具有根本的重要性，在深空激光通信中也具有技术相关性。在这里，我们提出了一个实验实现的量子联合检测接收机的二进制相移键控调制码字的3位线性树码使用最近提出的量子算法：量子消息的信念传播。接收器，翻译成一个量子线路，实验上实现了一个捕获的离子设备-最近发布的霍尼韦尔LT-1.0系统使用${}^{171}Yb+ $离子，它具有所有对所有的连接和中间电路测量能力，这是必不可少的演示。我们最终实现了一个先前假设的，但迄今尚未证明的联合量子探测方案，并提供了一个实验框架，超越了量子限制的最小平均解码错误概率与脉冲的脉冲检测在低平均光子数限制。完整的联合检测方案跨越基于光子和捕获离子的量子信息科学，将调制字母表的光子相干态映射到单离子量子比特的保持内积的状态。展望未来，我们的工作为量子增强接收器的混合实现开辟了新的途径，并将其应用于天文学和新兴的天基平台。
2021-02-25 physics.optics quant-ph
Demonstration of Broadband Non-Resonant Time-Crystal Amplification in Microwaves
Purdue University（普渡大学）；Technion-Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
该研究展示了一种在微波范围内实现光子时间晶格（PTC）的实验方法，首次证明PTC的指数增长可以克服实际时空系统中的损耗和有限尺寸限制，产生稳定的正终端增益，覆盖连续宽带频率范围。
2026-05-20 physics.app-ph physics.optics
Breakdown of the Kirchhoff's law of thermal radiation by a spatiotemporally modulated nonreciprocal metasurface
研究首次提出并在室温中红外频率下实验演示了时空调制的非互惠超表面，通过打破时间反演对称性实现吸收与发射通道解耦，成功违反基尔霍夫热辐射定律。
2025-10-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Experimental demonstration of random walk by probability chaos using single photons
在我们以前的工作（科学。代表4：6039，2014），我们从理论和数值上证明了可以在由量子点组成的纳米级系统中诱导混沌振荡，量子点之间通过光学近场相互作用发生能量转移。此外，除了振荡器的纳米级实现之外，有趣的是，混沌行为与通过密度矩阵形式主义导出的概率相关联。事实上，在我们以前的工作（科学。代表6：38634，2016），我们通过构建由混沌驱动的偏置驱动的随机游走器，通过扩散率分析来检查这种振荡概率。在这项研究中，我们通过实验实现了概率混沌的概念，使用单光子源，该单光子源由外部电光调制器进行混沌调制，该调制器在偏振分束器之后通过单光子观测直接产生随机游走器。在所得到的时间平均均方位移的总体平均值中观察到明显的签名。虽然该实验涉及一个真正的纳米级振荡器的按比例放大的概念验证模型，但实验观察清楚地验证了振荡概率的概念，为未来理想的纳米级系统铺平了道路。
2020-03-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Superadditive Communication with the Green Machine: A Practical Demonstration of Nonlocality without Entanglement
本文提出并演示了名为绿色机器的联合检测接收机，实现了光通信的超加性容量，超越逐符号接收机，并降低峰值功率需求，且对相位噪声免疫。
2025-04-22 physics.optics quant-ph
Experimental demonstration of spontaneous chirality in a nonlinear microresonator
手征性是描述体系不对称性的一个重要概念，通常由于镜像对称性破缺而自发出现。这种自发手性在现代物理学中主要表现为宇称破缺，其已经在例如希格斯物理、双阱玻色-爱因斯坦凝聚体、拓扑绝缘体和超导体中被广泛研究。在光学领域，自发的手征对称性破缺在实验上一直是难以捉摸的，特别是对于需要多个相同子系统的微米和纳米光子学，例如光子纳米腔、超分子和其他双核设置。在这里，我们第一次观察到自发出现的手征场在一个单一的超高Q回音壁微谐振器。这种违反直觉的效应是由于顺时针（CW）和逆时针（CCW）传播波之间固有的克尔非线性调制耦合而产生的。在几百微瓦的超弱输入阈值下，初始手征对称性自发破缺，CW/CCW输出比达到20：1。微谐振腔中的自发手征性在基础物理和应用光子器件的研究中具有巨大的潜力。
2016-07-06 physics.optics quant-ph
Making the unmodulated pyramid wavefront sensor smart II. First on-sky demonstration of extreme adaptive optics with deep learning
Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（弗拉铁隆研究所计算天体物理中心）；Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学怀恩特光学科学学院）；Subaru Telescope, National Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（日本自然科学研究机构国立天文台昴星团望远镜）；Astrobiology Center, National Institutes of Natural Sciences（日本自然科学研究机构天体生物学中心）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）；Draper Laboratory（德雷珀实验室）；Starfire Optical Range（星火光学靶场）
本研究首次实现基于卷积神经网络非线性重构器的未调制金字塔波前传感器极端自适应光学在轨演示，验证了其可行性与性能优势，为下一代自适应光学仪器提供了新方向。
2025-03-20 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Experimental Demonstration of an On-Axis Laser Ranging Interferometer for Future Gravity Missions
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Center for Space Sciences and Technology, University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校太空科学与技术中心）；Gravitational Astrophysics Lab, NASA/GSFC（NASA/戈达德太空飞行中心引力天体物理实验室）；Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC（NASA/戈达德太空飞行中心空间科学与技术研究探索中心）；Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀安特光学学院）
本研究实验性演示了一种新型轴向激光测距干涉仪，通过单轴传输与接收激光束实现纳米级空间器测距，为未来重力任务提供了潜在技术方案。
2026-03-04 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Optical Time-Frequency Packing: Principles, Design, Implementation, and Experimental Demonstration
时频打包（TFP）传输提供了最高的可实现的频谱效率与约束的符号字母表和检测器的复杂性。在这项工作中，TFP技术的光纤系统的应用进行了研究和实验证明。主要的理论方面，设计指导方针和实施问题进行了讨论，重点是那些方面是特有的全要素生产率系统。特别是，自适应补偿的传播损伤，匹配滤波，和最大后验概率检测的蝶形均衡器和4个8状态并行Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv（BCJR）检测器的组合。提出了一种新的算法，确保自适应均衡，信道估计，并在均衡器和BCJR检测器之间的任务的适当分配。设计了一组具有不同速率的不规则低密度奇偶校验码，使其在低误码率下工作，并在不同的信噪比下接近TFP所能达到的频谱效率极限。设计的系统的实验演示，最后提供了五个双偏振QPSK调制的光载波，密集包装在100 GHz的带宽，采用循环回路，以测试系统的性能在不同的传输距离。
2015-06-09 cs.IT math.IT physics.optics
