First-principles method for high-$Q$ photonic crystal cavity mode calculations
提出了一种计算超高品质因数光子晶体腔辐射特性的第一性原理方法。我们的频域辐射方法（FAR）可以计算远场辐射模式和腔模式的品质因数比传统的时域有限差分计算快$\sim 100$倍。它也提供了一个简单的规则，工程腔的远场辐射模式。
2012-07-19 physics.optics
Bow-Tie Cavity for Terahertz Radiation
我们报告的发展，测试和性能分析的蝴蝶结谐振腔太赫兹（THz）辐射，注入连续波2.55太赫兹量子级联激光器。蝴蝶结腔采用线栅偏振器作为输入/输出耦合器和一对涂覆有未保护的500 nm厚的金层的铜球面镜。相对于之前的设置的改进导致了测量的精细度值F=123，以及品质因数Q = 5.1x10^5。理论预测和讨论了谐振腔的性能和相关参数，并给出了模拟和实验光谱之间的比较。
2019-04-30 physics.optics
Characterization of radiation pressure and thermal effects in a nanoscale optomechanical cavity
导波纳米结构中的光学力最近被提出作为机械致动和调谐光学元件的有效手段。在这项工作中，我们研究了由一对图案化氮化硅纳米梁组成的光子晶体光机械腔的特性。化学计量氮化硅薄膜中的内应力用于产生范围从560到40nm的束间缝隙间隙。一个通用的泵探测测量计划，确定，自洽，热机械，热光，和辐射压力效应的贡献。对于具有40 nm缝隙间隙的设备，对于强耦合对称腔超模，测得的光学梯度力为每个腔光子134 fN，产生的静态腔调谐大于寄生热机械或热光效应的五倍。
2009-06-18 physics.optics
High-Q silica zipper cavity for optical radiation pressure driven MOMS switch
我们设计了一个具有高光学和机械Q（品质因数）值的石英拉链腔，并数值模拟了辐射压力驱动的微光机械系统（MOMS）方向开关的可行性。当腔间距为34 nm时，石英拉链腔的光学Q值为6.0 × 10^4，有效模体积Vmode为0.66λ^3。我们发现，这个Q/V_mode值是五倍以上，可以获得一个单一的纳米腔设计。机械Q（Q_m）由热弹性阻尼确定，在室温下真空中为2.0 × 10^6。光-机耦合率g_OM高达100 GHz/nm，这使得我们能够移动定向腔-波导系统，通过控制辐射压力实现1550 nm光与770 nm光的切换。
2014-05-15 physics.optics
Radiation pressure excitation of test mass ultrasonic modes via three mode opto-acoustic interactions in a suspended Fabry-Perot cavity
三模参数不稳定性会危及引力波探测器的稳定运行。不稳定性发生通过时变的辐射压力分布，来自两个光学模式之间的拍频，激发法布里-珀罗腔中的镜声学模式。在这里，我们报告的第一个演示的辐射压力驱动的超声模式通过对引力波型光学腔中的光学模式。在该实验中，~0.4W的TEM 01模和~ 1 kW的TEM 00模在腔内循环，观察到~181.6kHz的激发，振幅为~5E-13 m。结果验证了Braginsky参数失稳反馈模型中的驱动力项。相互作用参数增益为（3.8+/-0.5）E-3，质量比缩放的光声重叠为2.7+/-0.4。
2013-04-08 physics.optics
Cavity Optomechanics
在引力波探测的背景下，通过辐射压力耦合机械和光学自由度一直是早期研究的主题。最近的实验进展首次允许研究由辐射压力提供的机械动力学的修改。本文回顾了限制在回音壁电介质微腔中的光的反作用的后果，并对其两种表现形式提出了统一的处理方法：特别是参数不稳定性（参数放大）和辐射压力反作用冷却。参量不稳定性提供了一种新的“光子钟”，它完全由光的压力驱动。相比之下，辐射压力冷却可以超越现有的低温技术，并为低于1的声子占据率提供冷却，并为腔量子光力学提供了一条途径
2007-12-10 physics.optics
Clusters of cavity solitons bounded by conical radiation
在被动圆柱微谐振腔中，引入了一类新的自维持态，它可以以单孤子形式存在，也可以形成多孤子团。值得注意的是，这种状态是由它们发出的辐射稳定的，这强烈地打破了空间对称性，并导致了长多色锥形尾巴的出现。后者诱导远程孤子相互作用，使可能的集群，这可以是稳定的，如果它们的空间排列是非共线的微腔中的孤子旋转方向的形成。集群本质上是二维的，而且空间丰富。用孤子成团理论解释了团簇形成的机理。我们的结果带来了一个新的多维腔孤子类的基本理解，并可能导致单片多孤子源的发展。
2018-08-21 physics.optics
Strongly Enhanced and Directionally Tunable Second-Harmonic Radiation by a Plasmonic Particle-in-Cavity Nanoantenna
二次谐波在非线性传感、显微镜和通信系统中具有重要的应用价值。当前设计的最大挑战之一是增强SH信号并同时以高方向性调谐其辐射方向。与以体偶极模式为主的线性等离子体散射相比，在加倍频率下的复杂表面诱导多极源设置了基本限制以控制来自金属纳米结构的SH辐射。在这项工作中，我们利用等离子体杂化机制与一个特殊的选择规则管理的SH辐射，实现高强度和可调方向的发射由金属粒子在腔纳米天线（PIC NA）。纳米天线建模与第一原理，自洽边界元法，它考虑了泵波的损耗。巨大的SH增强来自于小颗粒和大腔体之间的杂化间隙等离子体共振，该腔体用作聚光器和反射器。PIC-NA的中心对称性破缺不仅改变了间隙等离子体激元模式，增强了SH信号，而且使SH波重定向，具有单向发射。与现有文献相比，PIC-NA具有显著更大的SH转化效率。通过调整粒子的位置，辐射图案的主光束可以在宽角度上转向。
2016-11-15 physics.optics
Perturbing open cavities: Anomalous resonance frequency shifts in a hybrid cavity-nanoantenna system
微扰对腔模的影响在光传感、腔量子电动力学和腔光力学等领域中起着重要的作用。通常，所得到的腔频率偏移直接与扰动的极化率有关。在这里，我们证明了粒子扰动辐射腔可以引起强烈的频率偏移，这是相反的，甚至超过，基于粒子的极化率的影响。一个完整的电动力学理论表明，这些异常的结果依赖于腔和纳米粒子辐射之间的非平凡的相位关系，允许通过辐射连续反作用。此外，一个直观的模型耦合模式理论的基础上提出的现象，延迟。由于耗散的普遍存在，我们希望这些发现有助于理解和工程的一个广泛的系统。
2015-08-11 physics.optics
Radiation-Pressure-Mediated Control of an Optomechanical Cavity
我们描述并演示了一种在强光学弹簧存在下利用辐射压力控制失谐可动镜法布里-珀罗腔的方法。在低于光学弹簧共振的频率下，腔的自锁本质上是通过腔场和可移动端镜之间的光机械（OM）相互作用来实现的。OM相互作用导致反射镜的高刚度和对外力的降低的敏感性。然而，由于腔中的有限延迟时间，这种增强的刚性伴随着反阻尼力，这使腔不稳定。通过在光学弹簧谐振附近的频带中施加外部反馈来稳定腔。用光电探测器在发射光束的振幅正交中感测误差信号。在腔的输入路径中的振幅调制器调制光强度以提供稳定的辐射压力。
2017-12-04 physics.optics quant-ph
Ultra-cold atoms in an optical cavity: two-mode laser locking to the cavity avoiding radiation pressure
超冷原子云与光腔光场的结合为发展新型激光冷却和研究合作现象提供了一个强有力的模型系统。这些实验关键取决于入射泵浦激光器相对于腔谐振的精确调谐。在这里，我们提出了一个简单而可靠的实验调谐方案的基础上的双模激光光谱仪。该方案使用第一激光器来探测腔的高阶横模，其在腔的光轴附近具有最小强度，其中原子被磁阱限制。用这种方法，在不使原子暴露于不需要的辐射压力的情况下观察到腔共振。第二个激光器，这是锁相到第一个和调谐接近基本腔模式驱动的相干原子场动力学。
2008-01-29 physics.atom-ph physics.optics
Simultaneous radiation pressure induced heating and cooling of an opto-mechanical resonator
微机械谐振器的光学和机械模式之间的腔光-力学使能的辐射-压力耦合引起动态反作用，使得能够放大和冷却机械运动。由于大的机械振荡和放大的必要饱和的组合，光机械谐振器的本底噪声增加，使其在转换小信号时无效，从而冷却系统的另一个机械谐振。在这里，我们展示了一个机械谐振放大的微机械环形谐振器，同时冷却另一个机械谐振，利用两个紧密间隔的光学回音壁模式腔谐振。
2012-02-14 physics.optics
Double-heterostructure cavities: from theory to design
推导了一种基于频域的双异质结构腔（DHC）模辐射（FAR）方法。我们用它来计算DHC模式的品质因数和辐射方向图。我们的方法的半解析性质，使我们能够提供一个一般的腔的辐射模式和它的几何形状之间的关系。我们使用这一点来提供一般设计的品质因数DHCs的辐射图案，被设计为垂直发射。
2012-08-13 physics.optics
Design of laser uniform illumination system based on aspheric lens and compound ellipsoidal cavity
本文提出非球面镜与复合椭球腔结合的激光均匀照明方法，通过透射平顶整形与二次反射整形叠加，在2m距离、3.6m直径范围内实现92.7%的均匀性。
2023-09-25 physics.optics
Optimized optomechanical crystal cavity with acoustic radiation shield
我们提出了一个光机械晶体纳米梁腔的设计，结合有限元模拟与数值优化，并考虑了移动介质边界和光弹效应所产生的光机械耦合。应用这种方法得到的纳米梁实验实现的固有光学Q因子为1.2x10^6，机械频率为5.1GHz，机械Q因子为6.8x10^5（T=10K），零点运动光机耦合率为g=1.1MHz。
2012-06-11 physics.optics quant-ph
Optical bistability and cooling of a mechanical oscillator induced by radiation pressure in a hybrid optomechanical system
本文从理论上研究了超冷二能级原子系综腔的光反馈对光机械腔谐振器中平均腔内光场所表现出的非线性行为和机械振子的基态冷却效应的影响。光学双稳可以通过调节单个驱动激光器的频率和功率以及改变原子腔中的原子-腔耦合强度来控制。在良好和不良腔限制下对机械振荡器的冷却的研究表明，即使在室温下，与通用的光学机械设置相比，混合系统在冷却方面也更有效。从本质上讲，我们的工作着重于与原子腔的耦合对光机械腔中辐射压力效应的影响。
2015-03-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Collective atomic-population-inversion and stimulated radiation for two-componentBose-Einstein condensate in an optical cavity
本文研究了单模光腔中两组分玻色-爱因斯坦凝聚体的基态性质和相关的量子相变。利用自旋相干态变分法，除了通常的正常相和超辐射相外，还实现了多稳态宏观量子态。我们解析地证明了在单组分Dicke模型中不存在的原子布居数反转集体态的受激辐射。受激辐射只能由原子的一个组分产生，而另一个组分保持在普通的超辐射态。然而，通过调节原子与光场的相对耦合和频率失谐，超辐射态和受激辐射态的顺序可以在原子的两个分量之间互换.
2017-03-18 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Magnetic mirror cavities as THz radiation sources and a means of quantifying radiation friction
我们提出了一种基于磁镜腔的辐射源。相对论电子模拟进入腔和他们的轨迹和由此产生的发射光谱计算。粒子轨道的均匀性导致在太赫兹范围内的频率梳，其精确的能量是可调的，通过改变电子的$γ$ -因子。对于非常高的能量粒子辐射摩擦的原因频谱谐波加宽，我们建议这作为一种可能的方式来验证竞争的经典运动方程。
2014-06-02 physics.class-ph physics.optics
Suppression of Classical and Quantum Radiation Pressure Noise via Electro-Optic Feedback
我们目前的理论结果表明，一种新的技术，用于提高热噪声测量的灵敏度：腔内强度稳定。它表明，电光反馈可以用来减少腔内强度波动，以及随之而来的辐射压力波动，由一个因素的两个量子噪声限制以下。我们表明，这是可以实现的，在存在大的经典强度波动的入射激光束。该方案的优点是反馈回路内的场的亚泊松强度统计的结果，以及辐射压力噪声作为腔内强度波动的读出系统的量子非破坏性质。
1998-11-25 physics.optics quant-ph
Magnetic light amplification by stimulated emission of radiation in subwavelength systems of a dielectric cavity and magnetic quantum emitters
本文提出由高折射率介电腔和磁量子发射体构成亚波长磁激光器，推导实现条件，并通过硅盘等系统数值验证其可行性，发现磁Purcell因子可比电Purcell因子高约10^3倍，为增强磁光-物质相互作用开辟新途径。
2023-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Conformal optical black hole for cavity
回音壁模（WGM）腔是研究光与物质强相互作用物理的重要手段。然而，由于弯曲边界的光隧道效应，它普遍遭受着臭名昭著的辐射损失。在这项工作中，我们提出并证明了一个基于变换光学的光学黑洞（OBH）腔。OBH腔中所有WGM的辐射损耗被无限宽的势垒完全抑制。此外，基于保角映射，揭示了腔外WGM场遵循$1/r^α$衰减规律，这与均匀腔中传统的Hankel函数分布有着本质的不同.在实验上，根据有效介质理论设计了截断OBH腔，在微波谱中测量了Q因子增强和紧束缚WGM场，与理论结果吻合较好。通过保角变换，将圆形OBH腔推广到任意形状的高Q值单芯和多芯腔。OBH腔的设计策略可以推广到各种波系统的谐振模式，如声波和弹性波，并在能量收集和光电子学中找到应用。
2022-05-22 physics.class-ph physics.optics
