Effect of a weak longitudinal modulation in refractive index on transverse localization of light in 1D disordered waveguide lattices
我们报道了在无序波导晶格中存在弱的折射率纵向调制时，光的横向局域化效应的增强。在我们所选择的晶格中，沿长度方向的隧穿抑制有利于实现无衍射传播，同时存在横向无序。研究结果将有助于调整无序阈值以实现局域光。
2012-10-11 physics.optics
Direct experimental observation of periodic intensity modulation along straight hollow core optical waveguides
本文报道了激光脉冲在空芯波导中传播时的周期性强度调制的直接观测。沿着充气毛细管产生一系列等间距的等离子体火花。这种效应可以通过不同光纤模式的拍频来解释，这些模式是通过控制毛细管入口处焦斑的大小来激发的。与人工调制波导结构相比，我们提出的方法代表了一种更容易和更灵活的准相位匹配方案的非线性光学频率转换。
2006-09-09 physics.optics
Four-wave mixing and enhanced analogue Hawking effect in a nonlinear optical waveguide
本文详细研究了光在波导中传播的孤子上的光的散射。当不采用旋波近似时，我们证明了控制微扰的线性化波动方程与控制原子玻色凝聚体中声子传播的线性化波动方程具有相同的结构。通过考虑到充分的色散关系，然后我们表明，编码的光子对的生产的散射系数被放大的共振效应相关的调制不稳定性发生在一个连续波的存在。当使用一个现实的例子，氮化硅波导的二氧化硅基板上，我们发现，持续时间为10 fs的孤子会自发地发射约一个光子对每厘米，它的旅行，这使得效果很容易观察。这一结果证实了数值求解方程编码的克尔非线性和管理的演变的全场（孤子加微扰）。我们讨论了与以前的作品致力于模拟霍金效应的对创建率约6个数量级小的链接。
2019-03-21 gr-qc physics.optics
Effective electro-optic modulation in low-loss graphene-plasmonic slot waveguides
表面等离子体激元使光集中在亚波长区域内，从而打开了新的途径，使设备和加强光与物质的相互作用。在这里，我们实现了有效的电光调制的低损耗等离子体波导与石墨烯的帮助下，和设备完全集成在绝缘体上硅平台。通过有利地利用低损耗等离子体激元槽波导模式，其微弱地泄漏到衬底中，同时在金属中的两层石墨烯覆盖的槽内具有强场，我们成功地实现了我们制造的具有极低插入损耗的石墨烯-等离子体激元波导器件的0.13 dB/um的可调谐性，这优于先前报道的石墨烯-等离子体激元器件。我们的研究结果突出了石墨烯等离子体激元漏模混合波导实现用于光电应用的有源超紧凑器件的潜力。
2017-09-12 physics.optics
Amplification and attenuation of light in a waveguide modulated by a travelling wave
Aston Institute of Photonic Technologies, Aston University（阿斯顿光子技术研究所，阿斯顿大学）
本文研究了波导中由行波引起的光放大与衰减现象，通过分析四种调制情况，揭示了反斯托克斯共振是观察调制诱导光放大的最有利条件。
2026-02-01 physics.optics
Capacitively-Induced Free-Carrier Effects in Nanoscale Silicon Waveguides for Electro-Optic Modulation
我们在绝缘体上硅（SOI）晶片上制作硅波导，覆盖有二氧化硅，氮化硅或氧化铝，并通过测量环形谐振器的电光行为，我们表征了这些波导中的每一个的包层依赖性和电容诱导的自由载流子效应。通过比较我们的测量数据与模拟结果，我们确认，所观察到的电压依赖性的透射光谱是由于在半导体波导内的空穴和电子的浓度的变化，我们第一次显示如何强烈地依赖于这些影响的包层材料与硅波导接触。另外，发现波导损耗对所施加的电压具有特别高的灵敏度，并且因此可以在需要低损耗或高损耗传播的广泛应用中找到用途。总的来说，这些现象可能会被纳入更复杂的波导设计在未来创造高效率的电光调制器。
2015-08-22 physics.optics
Non-trivial scaling of self-phase modulation and three-photon absorption in III-V photonic crystal waveguides
研究了双光子吸收受抑制的光子晶体波导的非线性响应。群速度的适度降低（~ c/6 ~ c/15，系数为2.5）会导致三光子吸收的显著增强（30倍），远远超出预期的比例，与1/（vg）^[3]成正比。这种非平凡的缩放的有效非线性系数的结果从脉冲压缩，这进一步增强了光场超越纯粹的慢群速度相互作用。这些观测是在毫米长的慢光光子晶体波导中实现的，这是由于强的反常群速度色散和正啁啾。我们的数值物理模型与测量结果非常吻合。
2009-11-24 physics.optics
Spatial modulation of the electromagnetic energy transfer by excitation of graphene waveguide surface plasmons
我们从理论上研究了石墨烯波导附近施主和受主分子之间的电磁能量转移。由该结构支撑的表面等离子体激元（SP）提供衰变通道，当施主和受主位于波导的同一侧或甚至相对侧时，该衰变通道导致能量转移速率的改善。通过将积分路径变形为复平面中的合适路径来计算与不存在波导时的能量传递率值相比的能量传递率的修改。我们的研究结果表明，这种修改显着增强时，激发的对称和反对称SP。由于这些SP通道之间的相干干扰的能量转移的空间依赖性的显着影响，这可以通过调整化学势的变化，突出和讨论的SP传播特性。
2019-02-19 physics.optics
Enhanced self-phase modulation in silicon nitride waveguides integrated with 2D graphene oxide films
我们实验证明了增强的自相位调制（SPM）的氮化硅（Si 3 N4）波导集成与二维氧化石墨烯（GO）薄膜。GO膜集成到Si 3 N4波导使用基于溶液的，无转移的涂层方法，使膜厚度的精确控制。详细的SPM测量进行使用皮秒和飞秒光脉冲。由于GO的高克尔非线性，与未涂覆的波导相比，混合波导显示出显著改善的光谱展宽，对于具有2层GO的器件，实现了高达~3.4的展宽因子。通过将实验结果与理论拟合，我们获得了高达18.4倍的波导非线性参数的改善，并且GO的克尔系数（n2）比Si 3 N4高约5个数量级。最后，我们提供了一个理论分析的影响，GO膜的长度，涂层的位置，其饱和吸收的SPM性能。这些结果验证了片上集成2D GO膜以增强Si 3 N4器件的非线性光学性能的有效性。
2022-05-31 physics.optics
Mode conversion in nonlinear waveguides stimulated by the longitudinal bi-harmonic refractive index modulation
我们研究了非线性波导中的谐振模式转换的具体特征，其参数的双谐波纵向调制，其中包括波导深度的变化，以及它的弯曲（在一维情况下）或螺旋（在二维情况下）。我们证明了同时激发不同的奇偶校验和拓扑结构的能量权重可控的高阶模式的可能性。输出模式组成对输入功率的变化和与谐振调制频率的失谐高度敏感。
2014-02-21 nlin.PS physics.optics
Ultrafast reflectivity modulation in AlGaAs/InAlGaAs multiple quantum well photonic crystal waveguides
报道了利用反射几何泵浦探测技术对AlGaAs/InAlGaAs多量子阱光子晶体波导反射率的超快光调谐。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic modulator based on gain-assisted metal-semiconductor-metal waveguide
我们研究等离子体激元调制器与增益材料实现超紧凑和超快的有源纳米器件在光子集成电路。我们分析了金属-半导体-金属（MSM）波导与InGaAsP为基础的活性材料层作为超紧凑的等离子体激元调制器。通过改变芯的增益来实现调制，这导致通过波导的不同透射率。MSM波导能够实现高场定位并因此实现高调制速度。体半导体、量子阱和量子点以水平或垂直的方式排列，被认为是MSM波导的核心。研究了波导芯尺寸和各种活性材料的增益值的依赖关系。设计还考虑了实际方面，如n和p掺杂层和势垒，以获得接近现实的结果。数值计算了MSM波导中的有效传输常数。它们在切换过程中的变化被认为是一个品质因数。我们表明，MSM波导与电流控制的增益结合紧凑性和深度调制，以及一个合理的水平的透射率。
2012-05-14 physics.optics
Ultracompact high-contrast magneto-optical disk resonator side-coupled to a plasmonic waveguide and switchable by an external magnetic field
在这里，我们提出并研究了一种新型的等离子体共振器的基础上的金属-绝缘体-金属波导和侧耦合磁光盘控制的外部磁场。通过改变磁场的方向，表面等离子体激元（SPP）的波数变化和透射率可以被调谐，并且通过改变外部磁场的方向，可以实现SPP模式的可逆开关。磁等离子体激元调制的共振增强超过200倍导致调制对比度超过十倍比（90- 1%调制），在数百GHz的光学带宽内保持适度的插入损耗。数值模拟证实了亚微米超小盘谐振器的高对比度磁等离子体激元调制的解析公式的预测。
2018-07-31 physics.optics
Localization effects from local phase shifts in the modulation of waveguide arrays
人工规范场使光的传播成为一种有趣的可能性，就像光在磁场的影响下一样，即使光子没有固有的电荷。通常，这样的场通过光子晶格的周期性调制来设计，使得一个周期之后的有效耦合系数变为复值。在这项工作中，我们研究的可能性，引入随机性的人工规范场的调制光波导晶格中的局部随机相移。我们首先研究了由两个耦合单模波导组成的基本单元，并确定了调制一个周期后的有效复值耦合系数作为相移，调制幅度和调制频率的函数。因此，我们确定的制度，改变调制相位产生足够大的变化的有效耦合系数，以诱导安德森局域化。利用这些结果，我们证明了数值的发病安德森局域化在1D和2D晶格的x-，螺旋调制波导通过随机选择调制相位的个别波导。除了在随机规范场存在下对波传播进行进一步的基础研究外，我们的研究结果还可以在不改变整个晶格足迹的情况下设计耦合系数。作为概念证明，我们演示了如何设计表现出动态局部化和无缺陷表面状态的异相调制晶格。因此，我们预计，调制相位将发挥重要作用，明智的设计功能波导晶格。
2023-02-16 physics.optics quant-ph
Enhanced selfphase modulation in silicon nitride waveguides with integrated 2D MoS2 films
Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；INL, Institut des Nanotechnologies de Lyon UMR CNRS 5270, Ecole Centrale de Lyon, INSA Lyon, Universite Claude Bernard Lyon 1, CPE Lyon（里昂纳米技术研究所）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Peking University（北京大学）；CEA-LETI, Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；ARC Centre of Excellence in Optical Microcombs for Breakthrough Science (COMBS)（光学微梳突破科学卓越中心）
在硅氮化物波导中集成二维MoSe2薄膜显著增强了自相位调制的非线性光学性能。
2026-01-31 physics.optics
Generalized Theory of Optical Resonator and Waveguide Modes and their Linear and Kerr Nonlinear Coupling
从第一性原理出发，导出了介质光谐振腔模间线性耦合和克尔非线性耦合的一般理论。的治疗是不特定于一个特定的几何形状或选择的模式的基础，因此可以被用来作为一个基础，用于描述任何现象所造成的任何组合的线性耦合，散射和克尔非线性，如弯曲和表面粗糙度损失，几何背散射，自和交叉相位调制，四波混频，三次谐波产生和克尔频率梳产生。然后将该理论应用于一个几何对称波导，以计算倏逝波耦合强度的模式放置在附近的微谐振器，以及克尔的自和交叉相位调制项之间的模式的谐振器。然后，这是用来推导出一个无量纲方程描述的两个反向传播模式的环形谐振器和证明，交叉相位调制是完全一样的情况下，两个反向传播模式，否则相同的自相位调制的两倍强。
2021-10-07 physics.optics
Floquet control of global $PT$ symmetry in 2D arrays of quadrimer waveguides
操纵非厄米复合系统的整体$PT$对称性是一个相当有意义和挑战性的课题。在这里，我们研究Floquet控制的全球$PT$对称性的二维阵列的四聚体波导与横向周期结构沿$x$轴和纵向周期调制沿$z$轴。对于四聚体间和四聚体内耦合强度不均匀的非调制情形$κ_1\neqκ$，除了常规的整体$PT$对称性相和$PT$对称性破缺相外，我们发现在开边界条件下存在整体$PT$对称性破缺的奇异相，而在周期性边界条件下，整体对称性仍不破缺.相位边界解析地表示为$κ_1\geqκ+\sqrt{2}$和$1\leqγ\leq2$，其中存在一对能量本征值为虚的零能边缘态，它们的能量本征值仅局限于左边界，而其它$4N-2$的本征值为实。特别是通过调节调制参数，可以使奇异相位的畴变窄甚至消失。更有趣的是，无论阵列是否具有初始全局$PT$对称性，周期调制不仅可以恢复被破坏的全局$PT$对称性，而且可以通过调节调制幅度来控制它。因此，这种二维阵列的横向周期结构的全局特性可以通过仅调谐纵向周期调制的调制幅度来操纵。
2019-11-09 physics.optics
Generating Fano Resonances in a single-waveguide nanobeam cavity for efficient electro-optical modulation
我们提出了一种在独立的硅纳米梁腔中产生Fano谐振的方法，该方法消除了意外的侧耦合总线波导的不便，并为开发超紧凑和超快速的电光调制器提供了新的机会。利用横向电模式之间的空分复用操作原理，在同一硅沟道中同时产生尖锐谐振模式和高效平坦背景模式，以实现高效Fano谐振。用数值和解析方法研究了非对称谱线的形状，并在λ =1.55μm附近的近红外波段进行了实验验证，当λ =56 μ m波长失谐时，第一腔模的消光比约为17 dB（Q因子Q=34000），并且对于第二腔模式（Q=5600），对于Δ λ =366 pm失谐，消光比高于23 dB。它们的消光比具有类似Q因子的洛伦兹对应物大10~15 dB。提出了基于等离子体色散效应的硅Fano调制，估计其能量消耗低至几个fJ/bit。Fano谐振腔方案为低功耗硅光调制器提供了巨大的潜力，并为Fano谐振光调制方案的优点提供了新的见解。
2018-07-11 physics.optics
Ultra-compact modulators based on novel CMOS-compatible plasmonic materials
我们提出了几个平面布局的超紧凑型等离子体激元波导调制器，利用替代CMOS兼容材料。通过调谐透明导电氧化物层中的载流子浓度，从而在等离子体共振或非共振中调谐波导，来有效地实现调制。共振显著增加了等离子体激元波导的吸收系数，这使得能够实现更大的调制深度。我们表明，可以实现86 dB/um的消光比，允许在小于1微米的电信波长的3 dB调制深度。我们的多层结构可以潜在地与现有的等离子体和光子波导以及新型的基于半导体的混合光子/电子电路集成。
2013-08-14 physics.optics
Subwavelength grating waveguide filter based on cladding modulation with phase-change material grating
Islamic Azad University（伊斯兰阿扎德大学）；Yeungnam University（荣州大学）
本文提出一种基于硅子波长光栅的滤波器，利用相变材料的相变特性实现可重构功能，通过仿真研究其几何参数对中心波长和带宽的影响，并展示其高消光比和可调谐性能。
2026-05-08 physics.optics
Observation of soliton pulse compression in photonic crystal waveguides
研究了毫米长光子晶体波导中强反常色散和自相位调制引起的孤子效应脉冲压缩。在低脉冲能量（~ 10 pJ）下，通过自相关测量从3 ps到580 fs的压缩。
2010-04-15 physics.optics
Graphene Based Optical Phase Modulation
在本文中，我们报告的相位调制通过感应电容电荷的石墨烯层嵌入在波导的核心。存在一种偏置机制，其中石墨烯吸收可以忽略，但是可以利用小至$V_π\,L_π\simeq 0.04 $ 1，V 1，cm的电压-长度乘积来实现大的折射率变化。相位引起的变化的例子计算直波导和microwave谐振器显示的可能性，实现几个光电功能的调制器，可调谐滤波器和开关。
2013-06-11 physics.optics
Acousto-optic modulation of a wavelength-scale waveguide
我们展示了一个共线声光调制器在悬浮膜的锂的钛酸盐采用高限制，波长尺度波导。通过强烈地限制光波和机械波，该调制器提高了几个数量级的品质因数，该品质因数考虑了声光和机电效率。我们的器件演示标志着声光技术的重大进步，有望成为一类新型的紧凑型低功率移频器、可调谐滤波器、非磁隔离器和光束偏转器。
2020-10-23 physics.app-ph physics.optics
Asymmetric nonlinear-mode-conversion in an optical waveguide with PT symmetry
波导中的非对称模式转换对于具有单向效应的片上集成器件具有重要意义，而由于相位匹配的限制，实现非对称非线性模式转换（NMC）具有挑战性。在这封信中，我们从理论上提出了一个新的方案，实现非对称NMC相结合的倍频过程和周期性PT对称调制的光波导。通过工程的单向动量从PT对称调制，我们已经证明了从泵到二次谐波与所需的导模的单向转换。我们的研究结果提供了新的机会，操纵非线性光场的PT对称性，这可能会进一步推动更多的探索片上非线性器件辅助非厄米光学。
2022-06-09 physics.optics
Plasmonic Optical Modulator based on Adiabatic Coupled Waveguides
在原子多能级系统中，绝热消除是一种通过使不相关的和强耦合的能级彼此失谐来消除它们以使系统的复杂性最小化的方法。例如，这样的三电平系统可以以三波导系统的形式被映射到物理上。如这里所提出的，主动地失谐各个波导模式之间的耦合强度允许调制传播通过器件的光。外波导充当类似于三能级原子系统的基态和激发态的有效双光子模式系统，而中心波导是部分等离子体激元。在绝热消除机制中，中间波导的振幅与外部波导相比振荡得快得多，导致场建立消失。结果，中间波导变成暗状态，并且因此尽管在这里呈现的设计中涉及等离子体激元波导，但是当实现高达70分贝的调制深度时，预期保持8分贝的低插入损耗。调制机制依赖于经由静电调谐自由载流子浓度并因此调谐驻留在等离子体中心波导中的薄ITO层的光学指数来将该波导系统从临界耦合状态切换到绝热消除状态。这改变了有效耦合长度和相位失配条件，从而改变了每个外波导中的调制。我们的研究结果表明，调制器的能量效率低至40阿焦耳每比特和消光比为50分贝。考虑到调制器的极小尺寸，所产生的集总元件有限RC延迟预计将超过200千兆赫兹。这种类型的调制器为下一代能源和速度良心光学短距离互连铺平了道路。
2017-10-04 physics.optics
Enhanced spectral broadening via self-phase modulation with femtosecond optical pulses in silicon nanowires integrated with 2D graphene oxide films
实验研究了飞秒光脉冲在集成了二维氧化石墨烯（GO）薄膜的绝缘体上硅（SOI）纳米线波导中传输后的光谱展宽。由于SOI纳米线和具有高克尔非线性的GO膜之间的强模式重叠，混合波导中的自相位调制（SPM）过程被显著增强，从而大大改善了飞秒光脉冲的光谱展宽。一种基于溶液的无转移涂覆方法用于将GO膜集成到SOI纳米线上，并精确控制膜厚度。使用飞秒光脉冲进行详细的SPM测量，实现了高达~4.3的展宽因子的设备与0.4毫米长，2层的GO。将实验结果与理论进行拟合，得到了相对于未涂覆的波导，波导非线性参数提高了~3.5倍，有效非线性优值提高了~3.8倍。最后，我们讨论了GO膜长度对光谱展宽的影响，并比较了不同GO膜厚度集成波导的非线性光学性能。这些结果证实了与2D GO膜集成的硅器件的改善的非线性光学性能。
2022-05-14 physics.optics
Demonstration of Optical Nonlinearity in InGaAsP/InP Passive Waveguides
研究了In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ As $_{y}$ P $_{1-y}$ /InP条形加载波导中的三阶非线性光学相互作用。为了增强非线性光学相互作用，对材料成分和波导结构进行了优化。在泵浦波长为1568 nm的波导中进行了自相位调制、四波混频和非线性吸收测量。在自相位调制实验中观察到高达$2.5π$的非线性相移。双光子吸收系数$α_2$的测定值为15 cm/GW。四波混频转换范围，代表最大分离的信号和空闲光谱分量之间的波长差，被观察到为45 nm。我们的研究结果表明，InGaAsP具有很高的潜力作为非线性光子器件的材料平台，提供的工作波长范围以外的双光子吸收窗口被选择。
2018-06-05 physics.optics
Highly efficient acousto-optic modulation using nonsuspended thin-film lithium niobate-chalcogenide hybrid waveguides
高效的片上声光调制器作为微波-光转换的关键器件，在微波-光转换中占有特殊的地位。优选采用均匀的薄膜锂酸盐来构建形成声学谐振腔的悬浮配置，以提高装置的调制效率。然而，有限的腔长和复杂的制作工艺限制了调制效率的进一步突破，并对波导制造提出了挑战。在这项工作中，基于非悬浮薄膜锂硅酸盐-硫系玻璃混合马赫-曾德尔干涉仪波导平台，我们提出并演示了一种内置推挽式声光调制器，其半波电压长度积低至0.03 V cm，调制效率可与最先进的悬浮对应物相媲美。基于低功耗的优点，利用我们研制的内置推挽式声光调制器实现了微波调制链路。该声光调制器的优异性能得益于硫属化物薄膜优异的光弹性能和阻抗匹配叉指换能器激发的反对称瑞利声表面波模式的完全双向参与，克服了传统推挽式声光调制器中马赫-曾德尔干涉仪两臂上声表面波振幅差的问题。
2021-12-19 physics.app-ph physics.optics
Spatiotemporal coupled-mode equations for arbitrary pulse transformation
本文提出利用时空调制实现单波导内脉冲的任意酉变换，推导时间耦合模方程，并演示时间马赫-曾德尔干涉仪与通用多端口干涉仪，提供紧凑灵活的光信号处理方法。
2023-07-04 physics.optics
Self Phase Modulation and Cross Phase Modulation in Nonlinear Silicon Waveguides for On-Chip Optical Networks -- A Tutorial
本教程面向非专业读者，系统讲解硅波导中的自相位调制与交叉相位调制原理、已发表成果及其在板载和片上光通信中的应用。
2024-12-02 cs.SY eess.SP eess.SY
Terahertz All-Optical Modulation in a Silicon-Polymer Hybrid System
虽然千兆赫兹级的自由载流子调制器以前已经在硅中得到了证明，但由于硅的弱超快光学非线性，以太赫兹速度工作的强度调制器还没有报道。我们已经证明了在硅聚合物集成波导器件中光的强度调制，基于全光克尔效应-与四波混频中使用的超快效应相同。时域强度调制的直接测量是在10 GHz的速度。我们的实验表明，这种调制功能的超快机制，在光学频率通过光谱测量，并在超过1太赫兹的频率强度调制可以在这个设备中获得。通过将光学聚合物通过倏逝波耦合集成到高模限制硅波导，我们大大增加了交叉相位调制波导的有效非线性。高模式限制、多个集成光学元件和高非线性的组合产生了在与电信系统兼容的连续波功率水平下操作的全光学超快器件。尽管在消光方面远未达到商用射频光调制器标准，但这些器件是在硅中开发大规模集成超快光学逻辑的第一步，并且比先前报道的硅器件快两个数量级。
2006-06-28 physics.optics
Strong coupling and high contrast all optical modulation in atomic cladding waveguides
近年来，我们目睹了一个蓬勃发展的研究，旨在促进碱蒸汽导波配置。由于器件尺寸的显著减小、态密度的增加、与表面的相互作用以及主要是沿着结构携带的高强度，可以研究光蒸气相互作用的丰富世界，并且可以实现新的功能，例如低功率非线性光-物质相互作用。一个巨大的挑战是研究量子相干性的影响，并在这种纳米尺度的波导，其特点是超小的模式面积和快速的动态变化。在这里，我们构建了一个蛇形氮化硅波导，原子蒸汽作为其包层。在17 mm的长度上支持的前所未有的5e-13 m^3模体积用于证明有效的线性和非线性光谱。快速和重要的现象，如范德华位移，动态斯塔克位移，和相干效应，如强耦合（在奥特勒汤斯分裂的形式）都被观察到。蛇形原子包层是各种光蒸汽实验的有前途的构建块，因为它提供了非常小的占地面积，使得能够以相对低的原子密度和对光和蒸汽的极强限制进行操作。因此，它可以用于重要的应用，例如全光开关、频率参考和磁力测量等。
2016-04-09 physics.optics
High-performance Pockels-effect modulation and switching in silicon-based GaP/Si, AlP/Si, ZnS/Si, AlN/3C-SiC, GaAs/Ge, ZnSe/GaAs, and ZnSe/Ge superlattice-on-insulator integrated circuits
我们提出了新的基于Si的波导绝缘体上超晶格（SLOI）平台，用于高性能电光（EO）2 x 2和N x M开关和1 x 1调制;包括广谱和谐振。基于紧束缚哈密顿量理论，对晶格匹配的非掺杂GaP/Si，AlP/Si，ZnS/Si，AlN/3C-SiC，GaAs/Ge，ZnSe/GaAs和ZnSe/Ge短周期超晶格中的Pockels EO效应进行了理论研究。
2022-08-19 physics.optics
Proposal for Forward Brillouin Inter-Modal Scattering in Non-suspended Lithium Niobate Waveguides at Visible Wavelengths
针对可见光波段非悬浮铌酸锂波导中前向布里渊散射的挑战，提出周期性宽度调制实现准相位匹配，预测1.1毫米内用1毫瓦声功率完成模间光转换，推动集成声光器件发展。
2025-10-09 physics.optics
Active Phase and Amplitude Modulation in Perovskite Polaritonic Waveguides
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；CNR NANOTEC Institute of Nanotechnology（意大利国家研究委员会纳米技术研究所）；University of Southampton（南安普顿大学）
本研究在钙钛矿极化子波导中利用电热驱动结构相变实现有源相位和幅度调制，相位调谐效率比硅调制器低一个数量级，为紧凑非线性光子电路提供新途径。
2026-10-05 physics.app-ph physics.optics
Nanoscale Graphene Electro-Optic Modulators
对石墨烯的研究揭示了其独特的光学性质，包括与光的强耦合，高速操作和门可变光学电导率，这些都有望满足未来电光（EO）调制器的需求。特别是，最近的工作展示了一种基于石墨烯带间吸收的宽带电光调制器，其总长度仅为40μm。然而，与片上电子元件的尺寸相比，它仍然是笨重的。片上光学互连需要纳米尺度的EO调制。实现纳米石墨烯电光调制的关键是基于新型波导和平台大大增强光与石墨烯的相互作用。在此，我们提出了我们最近的探索石墨烯电光调制器的基础上，石墨烯夹在介电或等离子体波导。在适当的栅电压下，石墨烯的介电常数可以通过带内电子跃迁的作用被调节到很小，从而形成“石墨烯-缝隙波导”，极大地增强了吸收模式。基于小信号分析，在800 nm长的硅波导或120 nm长的等离子体波导内可以实现高达3dB的调制深度。它们具有纳米尺寸、小插入损耗、低功耗和潜在的高速性能等优点，并且与CMOS兼容。
2011-12-30 physics.optics
Optical modulation in Ge-rich SiGe waveguides in the mid-IR wavelength range up to 11 um
中红外（mid-IR）波长范围内的波导集成光调制器一方面对于分子光谱学具有重要意义，因为片上同步检测可以提高检测系统的性能，另一方面对于自由空间通信，其中在大气透明度窗口中工作的光调制器至关重要。在这里，我们报告的第一次演示中红外光子电路达到波长大于8微米的光调制。此外，光调制在一个前所未有的波长范围内，从5.5到11 μ m的波长示出，依赖于一个宽带锗丰富的梯度SiGe平台。这第一个演示被用作概念证明，以实验确认自由载流子吸收效应建模。这些结果为在中红外波长范围内实现高效高性能电驱动集成光调制器铺平了道路。
2019-11-25 physics.app-ph physics.optics
Dynamics of localized solutions in three core coupled waveguides with quasi-periodic nonlinearity
Universidade Federal de Goiás（戈亚斯联邦大学）；Universidade Federal da Paraíba（帕拉伊巴联邦大学）
本文研究具有准周期非线性的三个耦合波导系统中的孤子动力学，分析不同调制参数下孤子的演化与行为，揭示其复杂特性，为非线性光学和光子器件应用奠定基础。
2026-08-24 nlin.PS physics.optics
Buried and ridge graphene-based silicon waveguides for broadband polarization-insensitive amplitude and phase modulators
本文提出了四种易于制作的石墨烯基硅波导调制器，以克服石墨烯基调制器的强偏振依赖性。研究了两种新结构，即两个石墨烯基埋层硅波导和两个标准脊形硅波导在通信波长$λ=1.55 μm$下的调制特性。结果表明，对于每个波导的一定宽度（高度是恒定的），振幅和相位调制明显变得偏振不敏感。对于这些优化的波导，TE和TM模式的幅度调制深度是相等的，精度为$10^{-4} dB/{μm}$。此外，在一些提出的调制器中，TE和TM模式的有效模式折射率（EMI）的实部的最大变化以优异的精度（$5\times 10^{-5}$）彼此一致。该精度值比用于确认偏振不敏感相位调制的标准标准值小得多。此外，所有的结构的性能进行了研究，为所有的光通信波长。即使不对在$1.55 μm$以适当的波长间隔设计的结构进行任何改变，该结构也表现出偏振不敏感行为。
2019-12-14 physics.app-ph physics.optics
High-Effciency Cross-Phase Modulation in a Gas-Filled Waveguide
在量子信息应用中，强交叉克尔非线性一直是人们所追求的。最近的工作表明，它们在行波配置中本质上是不可靠的：腔配置避免了这一点，但需要了解非线性和损耗。在这里，我们提出了一个详细的系统研究交叉相位调制和吸收，在铷蒸汽限制在一个空芯光子晶体光纤。使用双光子跃迁，我们观察到高达$π$ rad的相位调制，信号功率为25 $μ$ W，对应于$0.8 \times 10^{-6}$ cm $^2$ /W或$1.3 \times 10^{-6}$ rad/光子的非线性克尔系数$n_2$。
2013-06-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Creating anyons from photons using a nonlinear resonator lattice subject to dynamic modulation
我们研究了动态调制下具有克尔非线性的一维光子谐振腔晶格。通过适当选择调制频率和相位，我们发现这个系统可以用来从光子中产生任意子。通过将谐振腔与外波导耦合，可以通过测量光子在外波导中的输运性质来研究任意子的特性。
2017-09-28 physics.optics quant-ph
Surface acoustic waves for acousto-optic modulation in buried silicon nitride waveguides
本文从理论上研究了利用瑞利声表面波调制非晶波导折射率的方法。考虑到低损耗硅$_3$ N $_4$波导的标准芯横截面为4.4 $\times$ 0.03 $μ$ m $^2$大小，埋在一个SiO $_2$包层8 $μ$ m深，我们比较了表面声波产生在各种不同的几何形状通过压电活性，锆钛酸铅薄膜放置在顶部的表面和驱动通过叉指换能器（IDT）。利用声波和光波方程的数值解，我们确定了谐振激励下SAW的应变分布。从声应变场与光模场的重叠，我们计算并最大化波导中可达到的折射率调制幅度。对于840 nm的近红外波长的示例，对于TE偏振光，使用30 - 35 $μ$ m的IDT周期、2.5 - 3.5 $μ$ m的膜厚度和10 V的IDT电压，获得0.7 × 10 $^{-3}$的相对有效折射率的最大偏移。对于这些参数，谐振频率在70 - 85 MHz的范围内。当纤芯上方的包层高度减小到3 $μ$ m时，最大位移增加到1.2 × 10 $^{-3}$，相应的谐振频率为87 MHz。的相对折射率变化是约300倍，比以前的工作的基础上非谐振接近压电致动，调制频率是约200倍。在低损耗平衡马赫-曾德尔调制器中利用1.2 $\times$ × 10 $^{-3}$的最大相对折射率变化应允许在短至120 $μ$ m（半波电压长度乘积= 0.24 Vcm）的器件中进行全对比度调制。
2019-04-10 physics.app-ph physics.optics
Ultrahigh free-electron Kerr nonlinearity in all-semiconductor waveguides for all-optical nonlinear modulation of mid-infrared light
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）；Center for Biomolecular Nanotechnologies（生物分子纳米技术中心）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche（国家研究委员会光子和纳米技术研究所）；Department of Physics, Sapienza University of Rome（罗马大学物理系）；Center for Life Nano- and Neuro-Science（生命纳米与神经科学中心）
本研究通过全半导体波导实现超高水平自由电子 Kerr 非线性，用于中红外光的高效非线性调制，为光子集成电路发展提供新途径。
2025-03-06 physics.optics quant-ph
Dynamical light control in longitudinally modulated segmented waveguide arrays
我们解决光在分段波导阵列中的传播，其中折射率在相邻波导中被纵向调制，从而耦合强度沿传播方向变化。因此，在谐振段中，耦合可以被抑制，因此光保持局部化，而在失谐段中，耦合导致复杂的切换场景，其可以通过堆叠几个谐振和非谐振段来控制。通过调谐调制频率和波导段的长度，可以控制光在输出波导中的分布，包括将所有光定位在所选输出通道中。
2011-06-03 nlin.PS physics.optics
Multi-mode Photonic Time Crystals Based on Time-Modulated Metasurface Waveguides
Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）；University of Eastern Finland（芬兰东部大学）；Aalto University（阿尔托大学）
本文提出一种多模式时间调制平台，通过时间调制实现倾斜带隙，支持导波表面模和高阶导波体模，提供简单且实验友好的倾斜带隙实现途径。
2026-05-14 physics.optics
Ultrafast-nonlinear ultraviolet pulse modulation in an AlInGaN polariton waveguide operating up to room temperature
超快非线性光子学在先进的片上光谱学和信息处理中实现了大量应用。这些依赖于强强度依赖性（非线性）折射率，其能够在亚皮秒时间尺度和适合于集成光子学的长度尺度上调制光脉冲。目前，还没有平台可以为UV光谱范围提供这种功能，其中由非线性调制产生的宽带光谱可以为新的片上超快（生物）化学光谱设备铺平道路。我们证明了巨大的非线性紫外光混合轻物质状态（激子极化激元），室温下的AlInGaN波导。我们在一个紧凑的100 $μ$ m长的器件中实验测量了紫外脉冲的超快非线性光谱展宽，并推导出非线性是普通紫外非线性材料的1000倍，与非紫外极化激元器件相当。我们的演示有望为新一代集成紫外非线性光源提供先进的光谱和测量技术。
2021-06-22 cond-mat.other physics.optics
Theory of Pulsed Four-Wave-Mixing in One-dimensional Silicon Photonic Crystal Slab Waveguides
本文对一维硅光子晶体波导中光脉冲的四波混频进行了全面的理论分析和计算研究。我们的理论分析描述了一个非常一般的设置的相互作用的光脉冲，即我们认为非简并四波混频的配置中，在每个频率存在的叠加的引导模式。我们在我们的理论模型中纳入所有相关的线性光学效应，包括波导损耗，自由载流子（FC）色散和FC吸收，非线性光学效应，如自和交叉相位调制（SPM，XPM），双光子吸收（TPA），交叉吸收调制（XAM），以及耦合动力学的FC和光场。特别是，我们的理论分析的基础上的耦合模理论提供了严格推导公式的线性色散系数的导模，这些模式之间的线性耦合系数，以及非线性波导系数描述SPM，XPM，TPA，XAM，和FWM。此外，我们的理论分析和数值模拟揭示了慢光和快光区四波混频特性之间的关键差异，这可能对超紧凑有源光子器件的设计具有重要意义。
2015-07-15 physics.optics
Experimental demonstration of directive Si3N4 optical leaky wave antenna with semiconductor perturbations at near infrared frequencies
方向图可调的定向光漏波天线是一种很有前途的集成光调制和扫描器件。使用CMOS兼容的半导体平面波导技术制造的OLWA具有提供高方向性以及用于调制和切换能力的电可调谐性的潜力。我们实验证明了从氮化硅（$Si_3N_4$）波导为基础的OLWA的定向辐射。OLWA设计包括50个埋在波导内的晶体Si扰动，周期为1 μm，每个长度为260 nm，高度为150 nm，导致电信波长的定向辐射图案。在1540 nm波长处测得的远场辐射方向图具有很强的方向性，在与波导轴成84.4°角处强度最大，半功率束宽约为6.2°，这与我们的理论预测一致。半导体微扰的使用有助于电子辐射控制，这是由于微扰中的载流子密度变化引起的折射率变化。为了评估电调制能力，我们研究了Si微扰中的载流子注入和耗尽，并研究了锗中的Franz-Keldysh效应。理论分析表明，在耗尽模式下，当折射率变化为$3\times10^{-4}$时，硅线调制器的-3 dB调制带宽为75 GHz;在注入模式下，当折射率变化为$1.5\times10^{-2}$时，硅线调制器的-3 dB调制带宽为350 MHz。Franz-Keldysh效应有可能在电信波长的辐射控制中产生非常快的调制。
2015-02-20 physics.optics
Optical coupling between resonant dielectric nanoparticles and dielectric waveguides probed by third harmonic generation microscopy
局域电磁模式和可忽略的欧姆损耗决定了亚波长全介电纳米粒子的兴趣日益增长。虽然详尽的研究量处理与自由空间电磁场的全介电纳米结构的相互作用，其性能作为集成的光子元件仍然没有解决。我们提出了一个实验研究的谐振亚波长硅纳米盘和非谐振硅波导之间的光耦合，探测三次谐波发生显微镜。通过将纳米盘放置在离波导不同的距离处，我们观察到三次谐波强度调制高达4.5倍。这种调制被分配到由它们耦合到波导和随后的调制它们的磁型共振引起的纳米盘内的局部场增强的变化。有趣的是，虽然波导提出了一个额外的损失通道的nanodisk，我们观察到的nanodisk内的局部场强的增加，通过严格的全波模拟验证。这项工作使全介电纳米粒子在光子芯片上的集成迈出了一步。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical amplitude and phase modulation dynamics at the single-photon level in a quantum dot ridge waveguide
材料的非线性光学响应的振幅和相位提供了对决定其光学性质的潜在电子动力学的洞察。相敏非线性光谱技术被广泛应用于通过将复光信号场解调成其正交分量来探索这些动态;然而，光学响应的完全重建需要测量每个正交分量的幅度和相位，这在标准检测方法中通常会丢失。在这里，我们实现了一个外差探测方案，完全重建的光谱烧孔的振幅和相位响应的InAs/GaAs带电量子点。我们观察到一个超窄的吸收轮廓和相应的色散线形的相，这反映了纳秒的光学相干时间的带电激子跃迁。同时，测量对毫秒时间尺度上的电子自旋弛豫动力学敏感，因为这表现为幅度和相位调制的磁场相关延迟。可观的幅度调制深度和非线性相移高达0.09 $\timesπ$弧度（16 $°$）的证明，提供了新的可能性，在微弱的光子水平的正交调制与几个独立的控制参数，包括光子数，调制频率，失谐，和外部施加的领域。
2016-08-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exact States in Waveguides With Periodically Modulated Nonlinearity
我们引入了一个一维模型的基础上的非线性薛定谔/Gross-Pitaevskii方程的局部非线性受到空间周期调制的Jacobi dn函数，与三个自由参数，包括周期，振幅，和内部形状因子。一个精确的周期性的解决方案是为每一组参数，这是更重要的物理实现，我们解决了逆问题，并预测产生一个特定的精确的空间周期性状态的调制的周期和幅度。数值稳定性分析表明，周期态在大周期时变得调制不稳定，在无限周期极限时又恢复稳定，这相当于一个亮孤子被钉扎在局域非线性调制模式上.本文还简要地讨论了具有局域调制结构的耦合系统中的精确暗-亮孤子复合体。该系统可以在平面光波导和雪茄形原子玻色-爱因斯坦凝聚体中实现。
2017-11-07 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Optomechanical suspended waveguide for broadband phase modulation with frequency memory effect
本文提出一种基于两端固支振动悬臂梁的光机械波导，利用物理伸长和应力实现宽带光相位调制，并利用类Duffing非线性动力学实现具有频率记忆效应的光学信息存储。
2019-06-05 physics.app-ph physics.optics
Polarized micro-Raman studies of femtosecond laser written stress-induced optical waveguides in diamond
理解飞秒激光写入引起的折射率调制的物理机制对于定制所得到的光波导的性质至关重要。在这项工作中，我们采用偏振拉曼光谱研究应力诱导波导的金刚石，产生飞秒激光写入的起源。由飞秒激光在晶体中引起的折射率的变化来自于在波导中测量的应力。这一结果有助于解释波导偏振敏感波导的工作机理，并为优化波导偏振敏感波导提供了技术手段。
2018-01-18 physics.optics
Inhibition of light tunneling for multichannel excitations in longitudinally modulated waveguide arrays
我们考虑纵向调制波导阵列中的多通道激励的演变，其中折射率在所有相邻波导中异相振荡，或者当它在由异相振荡邻居包围的几个中心波导中同相调制时。这两种类型的调制允许光隧穿的共振抑制，但只有后一种类型的调制保存多通道激发的内部结构。我们表明，光隧穿抑制的参数区域是可能的依赖于多通道激发的对称性和结构。反对称多通道激发比它们的对称对应物更鲁棒，并且在更高的振幅下经历非线性诱导的离域。
2010-01-16 nlin.PS physics.optics
