Controlling and Phase-Locking a THz Quantum Cascade Laser Frequency Comb by Small Optical Frequency Tuning
THz发射量子级联激光器（QCL）梳的全相位控制最近已被证明，即使是最苛刻的应用开辟了新的前景。在这个框架内，简化这些设备的控制设置将有助于加速它们在许多领域的传播。我们报告了一种新的方法来控制太赫兹QCL梳的发射频率的小光学频率调谐（SOFT），使用一个非常简单的实验装置，利用普通白光发光二极管的非相干发射。在这些条件下可获得的轻微微扰机制允许调整半导体的复折射率，而不会使宽带激光增益不稳定。的SOFT致动器的特点，并比较另一个致动器，QCL驱动电流。这种额外的自由度的频率和相位稳定的太赫兹QCL梳的适用性和前景进行了讨论。
2020-06-29 physics.app-ph physics.optics
Tunable Fiber Fabry-Perot Cavities with High Passive Stability
我们提出了三个高精细度可调谐单片光纤法布里-珀罗腔（FFPC）具有高的被动机械稳定性。光纤反射镜固定在开槽玻璃套圈内，这保证了谐振器的固有对准。一个附加的压电元件，使快速调谐的FFPC谐振频率在整个自由频谱范围内的两个设计。在低至$20\,$ mHz的反馈带宽下实现了腔谐振的稳定锁定，证明了高的无源稳定性。在另一极限，可以获得高达$27\,$ kHz的锁定带宽，接近第一机械谐振。均方根频率波动被抑制到腔线宽的$\sim 2\,$ %。在宽的频率范围内，频率噪声由系统的机械共振的热噪声极限支配。所展示的小尺寸器件可以有利地用于广泛的应用，如基于腔的传感技术、光学滤波器或量子光物质界面。
2020-10-03 physics.ins-det physics.optics
Laser locking to the 199Hg clock transition with 5.4x10^(-15)/sqrt(tau) fractional frequency instability
当Hg原子被束缚在Lamb-Dicke区的光晶格陷阱中时，我们得到了一条位于265.6nm的谱线，其半峰全宽<15 Hz。在这里，我们锁定了一个超稳定的激光器，以这种超箭头的时钟过渡，并实现了5.4 × 10 ^（-15）/sqrt（τ）的分数频率稳定度τ <= 400秒。用于原子探测的高度稳定的激光来自锁定到超稳定光学腔的1062.6 nm光纤激光器，该超稳定光学腔在五个月的时间内表现出-6.0x10 ^（-17）s^（-1）（或在282 THz下为-16.9 mHz.s^（-1））的平均漂移率。锁定到独立光学腔的两个这样的激光器之间的比较示出了每个腔4 × 10 ^（-16）的闪烁噪声限制的分数频率不稳定性。
2012-07-02 physics.atom-ph physics.optics
Thermal noise limited higher-order mode locking of a reference cavity
高阶锁模被用来降低参考腔的热噪声极限。通过将激光器锁定到10 cm长的全ULE腔的HG 02模，并在三个独立稳定的激光器中用三角帽法测量其性能，我们证明了分数频率不稳定性为4.9E-16的热噪声限制性能。计算结果与理论模型相吻合。所获得的激光不稳定性将所有ULE短腔结果提高到一个新的低水平。
2018-01-12 physics.ins-det physics.optics
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
Towards CW modelocked laser on chip -- large mode area and NLI for stretched pulse mode locking
高功率集成锁模激光器对于下一代可现场部署和大规模生产的光学系统至关重要。在这里，我们研究完全集成的锁模激光器的设计，有可能产生超短，高功率，高质量的脉冲。我们探索了一种用于产生高功率脉冲的大模场激光器，并研究了色散管理孤子脉冲在净反常和净正常色散腔中的各种锁模机制。在此基础上，我们对基于低损耗氮化硅非线性干涉仪的快速集成可饱和吸收体的一般特性和可调谐性进行了数值和实验研究。我们相信，这项工作指导未来的集成高功率锁模激光器的探索。
2020-06-01 physics.optics
Cavity locking with spatial modulation of optical phase front for laser stabilization
本文研究了通过空间调制光束相位波前的光腔锁定激光稳频技术。该方法的基本原理的理论描述，并特别注意到剩余幅度调制（RAM）所造成的实验缺陷，特别是空间相位调制器的制造误差。所研究的锁定方法具有Pound-Drever-Hall方法和倾斜锁定方法的共同优点，为消除相位调制中的RAM噪声，实现激光器的最终稳定性提供了一种更为巧妙的方法。在成本和便携性是一个实际问题的情况下，所研究的方法允许实现紧凑的激光稳定系统锁定到法布里-P $\acute{\mbox{e}}$旋转腔，而不使用昂贵的笨重的设备，如信号发生器和电光调制器。
2022-07-12 physics.optics
Generation of Chinese-characters-like modes with transverse mode locked lasers
利用自发横模锁定产生光学涡旋阵列已经被广泛研究。然而，通过不同阶次（非频率简并族）的横模之间的锁模来实现空间稳定光束方向图的报道很少。讨论了横模锁定的理论。提出了一般横模锁定（G-TML）和限制横模锁定（R-TML）的概念。实验表明，在高非线性微片腔中，R-TML是可能的。更有趣的是，利用这种特殊的横模锁定效应，微片激光器可以产生一些汉字，如激光模式。并给出了各种实验结果和相应的模拟。
2020-05-09 nlin.PS physics.optics
Cascaded injection locking of optomechanical crystal oscillators
本文实验演示一对硅基光机械晶体腔借助微弱机械连接实现对外部光参考信号的级联注入锁定，并由数值模型支持，为大规模声子—光子混合电路的时钟分配奠定基础。
2024-06-13 cond-mat.mes-hall nlin.AO physics.optics
Nonradiating and radiating modes excited by quantum emitters in open epsilon-near-zero cavities
控制嵌入在光学腔中的量子发射体（QE）的发射和相互作用性质是在纳米尺度下工程化光-物质相互作用以及量子信息处理发展的关键技术。最先进的光学腔是基于高Q光子晶体和介质谐振器。然而，用更奇特的材料雕刻的空腔可能会获得更丰富的反应。在这里，我们从理论上研究了嵌入开放的ε近零（ENZ）腔中的量子阱的发射和相互作用性质。使用分析方法和数值模拟，它表明，开放ENZ腔提出了支持nonradiating模式独立的腔的外部边界的几何形状（形状，大小，拓扑结构.）的独特属性。此外，在辐射和非辐射模式之间切换的可能性使得能够动态控制QE的发射和QE之间的相互作用。这些现象提供了前所未有的自由度在控制和捕获领域内的光学腔，以及在腔光和声机械系统的设计。
2015-12-03 physics.optics
Field Localization and Enhancement of Phase Locked Second and Third Harmonic Generation in Absorbing Semiconductor Cavities
我们预测和实验观察到的增强由三个数量级的相位失配的二次和三次谐波产生在GaAs腔在650 nm和433 nm，分别远高于吸收边。泵浦和谐波之间的相位锁定改变了介质的有效色散并抑制了吸收。尽管条件恶劣，谐波仍局限于腔内，导致相对较大的转换效率。场定位起着关键作用，并在可见光和紫外线范围内引入了一类新的基于半导体的设备。
2009-06-28 physics.optics
Dynamically controlling the emission of single excitons in photonic crystal cavities
半导体微腔中的单个激子代表了腔量子电动力学（c-QED）的固态和可扩展平台，可能在未来的量子网络中实现飞行（光子）和静态（激子）量子比特之间的接口。虽然已经证明了单光子发射和强耦合机制，但由于无法实时控制c-QED系统的相干演化，进一步的进展受到阻碍，因为需要产生和利用电荷光子纠缠。在这里，使用超快电调谐的激子能量在一个光子晶体（PhC）二极管，我们展示了一个单一的激子的耦合到一个PhC腔模式上的一个子ns的时间尺度上的动态控制，快于激子的自然寿命，为第一次。这为量子接口所需的单光子波形控制和固态c-QED系统的实时控制开辟了道路。
2014-11-03 physics.optics quant-ph
A cavity optomechanical locking scheme based on the optical spring effect
提出了一种基于光弹簧效应的腔光机器件主动稳长和频率失谐锁定方案。该方案可以作为替代的Pound-Drever-Hall锁定技术，但相比之下，不需要信号处理的时间尺度上的腔衰减率。因此，它特别适合于稳定微腔，其中该时间尺度可以非常快。误差信号通过光学弹簧效应产生，即，色散耦合到腔内光场的纳米机械振荡器的失谐相关频移。我们解释了锁定的功能原理，并在带宽和增益曲线方面表征其性能。光学弹簧锁定方案可以在各种光学机械系统中在未分辨边带区域中不需要更大的努力而实现。
2020-04-10 physics.ins-det physics.optics
Twisted Lattice Nanocavity Based on Mode Locking in Momentum Space
光在极端空间和光谱尺度上的同时定位对于测试基础物理和各种应用非常重要。然而，在空间中定位光场和在频率中定位光场之间存在长期的权衡。在这里，我们发现了一类新的扭曲的晶格纳米腔的模式锁定在动量空间的基础上。扭曲晶格纳米腔在0.048 μ da^3模体积中具有强烈的局域光场，其品质因数超过2.9*10^11（~250 us光子寿命），这在所有报道的光学腔中呈现了创纪录的高品质因数。基于这一发现，我们已经证明了品质因数超过100万的硅基扭曲晶格纳米腔。我们的结果为极端条件下光-物质相互作用的研究提供了一个强有力的平台，为基础物理的检验以及在纳米激光、超声波、非线性光学、光学力学和量子光学器件等方面的应用提供了有力的工具。
2022-08-12 physics.optics
Spatiotemporal mode-locking in lasers with large modal dispersion
单横模锁模激光器中的耗散非线性波动力学已经得到了广泛的研究，而激光器中的三维非线性动力学的研究还很少。最近，时空锁模（STML）被提出用于具有小模式（即，横模）色散，这被认为是在这些腔中实现STML的关键，因为小的色散可以容易地平衡。在这里，我们表明，STML也可以实现在多模激光器具有更大的模式色散，其中我们发现，腔内可饱和吸收体起着重要的作用，抵消大的模式色散。此外，我们观察到一个新的STML现象的被动非线性自动选择的单模锁模，造成的时空饱和吸收和空间增益竞争之间的相互作用。我们的工作显着拓宽了有用的STML激光器的设计可能性，从而使它们更易于应用，并扩展了可在这些激光器中实现的新型耗散时空非线性动力学的可探索参数空间。
2021-04-08 physics.optics
The Complex Spherical 2+4 Spin Glass: a Model for Nonlinear Optics in Random Media
本文提出了多模激光器在开放和不规则腔中的无序平均场模型，并在复型分析中进行了讨论。该模型包括模式强度的动态，并且还考虑了模式之间可能存在的线性耦合，例如，从一个开放的空腔泄漏。完整的相图，在无序强度，源泵浦和非线性，包括四个不同的光学制度：非相干荧光，标准锁模，随机激光和新颖的自发锁相。在随机激光阈值处预测了一个复本对称性破缺相变。对于足够高的非线性强度，具有非零复杂性的整个区域预期转变，并且无序介质中的光模式显示典型的不连续玻璃态行为，即，光子玻璃具有对应于随机激光器中的不同锁模过程的多个亚稳态。对于非常开放的腔体，激光机制仍然存在，尽管在激光阈值处过渡变得连续。
2015-05-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.optics
Controlling radiative heat flow through cavity electrodynamics
本研究建立描述材料与电磁环境间腔介导能量交换的形式体系，揭示共面腔在中红外等辐射热主导频段可显著改变样品热负荷，低频腔则需光谱滤波。
2024-02-29 cond-mat.str-el physics.optics quant-ph
Ultralow-noise microwave oscillator via optical frequency division with a co-self-injection-locked miniature Fabry-Perot reference
National Innovation Institute of Defense Technology, Academy of Military Sciences PLA China（中国人民解放军军事科学院国防创新研究院）；College of Computer Science and Technology, National University of Defense Technology（国防科技大学计算机学院）；College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology（国防科技大学前沿交叉学院）；College of Science, National University of Defense Technology（国防科技大学理学院）；Hunan Research Center of the Basic Discipline for Physical States, National University of Defense Technology（国防科技大学物理状态湖南省基础学科研究中心）
本研究通过结合超高Q微型法布里-珀罗腔与光学共自注入锁定技术，实现了一种超低噪声微波振荡器，适用于下一代通信、雷达和计量学应用。
2026-01-12 physics.optics
Pairwise mode-locking in dynamically-coupled parametric oscillators
激光器中的锁模是一种集体效应，其中由于弱耦合，大量频率模式锁定其相位以一致地振荡，从而形成时间上的超短脉冲。我们证明了一个类似的集体效应耦合参量振荡器，我们称之为“成对锁模”，其中许多对模式的双频率（对称的中心载波）同时振荡锁定相位和，而个别模式的相位保持不确定。因此，尽管是宽带和多模的，但发射不是脉冲的，并且缺乏一阶相干性，同时具有非常高的二阶相干性。我们的配置是由两个耦合的参数振荡器在相同的多模腔，其中的振荡器之间的耦合调制在时间上的腔模式的重复率，与一些类似的激光器中的主动锁模。我们展示了成对锁模在射频（RF）实验，覆盖了一个倍频程的带宽与约20个谐振锁模对，填充DC和泵浦频率之间的大部分可用带宽。我们伴随着我们的实验与分析模型，占阈值附近的耦合参量振荡器的属性。
2021-02-04 physics.optics quant-ph
Mode-locking transitions in nano-structured weakly disordered lasers
我们报告的统计方法，其特征在于增强的态密度的纳米结构的激光腔的锁模跃迁。我们表明，方程的相互作用模式可以映射到一个统计模型，表现出一阶热力学转变，平均模式能量发挥反温度的作用。该转变对应于模式的锁相。扩展的模式导致一个平均场的模型，而在本地模式的存在下，由于一个小的障碍，该模型具有短程相互作用。我们表明，简单的缩放参数导致可观察到的差异，涉及扩展模式和本地化模式的过渡。我们还表明，光模式的动力学可以准确地解决，预测在过渡的相干函数的弛豫时间的跳跃。最后，我们链接到相空间的拓扑奇点的热力学过渡，如以前报道的类似模型。
2006-12-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.optics
WGMR Self-Injection Locking Method Based on Enhanced Optical Feedback with Auxiliary Prism
本文提出用单个镀膜辅助棱镜增强晶体WGMR腔内光反馈，使反馈强度较瑞利散射提高百倍以上，实现7 Hz瞬时线宽、8 GHz锁定范围和-152 dBc/Hz@10MHz相对强度噪声，为自注入锁定提供小型化方案。
2024-03-19 physics.optics
Electromechanical wavelength tuning of double-membrane photonic crystal cavities
提出了一种将光子晶体腔的谐振波长调谐到1.55 μ m附近的方法。通过机电控制两个平行InGaAsP膜之间的分离来实现PCC模式的大调谐。讨论了避免膜间粘连的制备方法。观察到对称/反对称模式的可逆红/蓝位移，这为机电调谐提供了明确的证据，并且在< 6 V的外加偏压下获得了10 nm的最大位移。
2011-04-06 physics.optics
Dissipative solitons in parity-time symmetric laser cavities
本文在PT对称线性耦合环形腔激光器中实验展示了一种由克尔非线性选择性破缺PT对称性所稳定的新型耗散孤子，证明了无需饱和吸收体等复杂元件即可实现自发被动锁模。
2025-05-07 nlin.PS physics.optics
Non-Hermitian mode locking in an L-band monolithic InP dual-ring laser
James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院）
本文在L波段单片InP双环激光器中实现电控锁模，无需可饱和吸收体，产生7.9 ps脉冲，反向偏置可进一步降低定时抖动，适用于高重复率光通信。
2026-09-22 physics.optics
Metasurfaces help lasers to mode-lock
超表面可饱和吸收体可导致多功能锁模，其允许在光纤到固体激光器腔中获得具有高重复率和峰值功率的稳定超短激光脉冲以及宽带操作。
2020-04-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Switching of a Single Photon by Two Λ-type Three-Level Quantum Dots Embedded in Cavities Coupling to One-Dimensional Waveguide
采用实空间方法研究了单光子与两个嵌入腔中的Λ型三能级量子点相互作用系统的光开关特性。我们证明了单光子的开关可以通过调节经典驱动场的开启或关闭，以及通过控制量子点-腔耦合强度，拉比频率和腔-波导耦合率来实现。单光子在这种纳米系统中的传输特性将在下一代量子器件的设计和量子信息中得到应用。
2014-09-15 physics.optics
Statistical physical theory of mode-locking laser generation with a frequency comb
本文在统计力学框架内研究了封闭腔中锁模激光脉冲的形成，其中激光的产生与由泵浦光功率驱动的热力学相变相一致。电磁模式表示的经典自由度的哈密顿模型平衡在一个有效的合奏对应于固定的激光制度。通过优化的蒙特卡罗数值模拟，分析了不同模式互作用稀释度、增益分布和模式数下的系统特性。给出了由此产生的锁模激光相位的新特性，这些特性是以前的平均场方法无法观察到的。对于强稀释的非线性相互作用网络，功率凝聚发生的整个光强度是由几个电磁模式，其数量不依赖于系统的大小。对于所有报告的情况下，激光阈值，强度谱，和超快电磁脉冲计算。
2015-04-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.optics
Optical enhancement cavities operated at GHz repetition rate in burst mode regime
Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab（巴黎萨克雷大学）；Amplitude
本文设计并实验验证了用于逆康普顿散射X射线源的突发模式光学增强腔，在880 MHz重复率下实现超过300 mJ的能量存储，为紧凑型高通量X射线源奠定基础。
2026-09-30 physics.optics
Stable tuning of photorefractive micro-cavities using an auxiliary laser
腔非线性光学使得在微尺度或纳米尺度上以适度的输入功率发生有趣的物理现象。虽然这增强了在诸如梳状产生、频率转换和量子光学的应用中的能力，但是加剧了包括光折射和热双稳态的不期望的非线性效应。在这封信中，我们提出并证明了一种非常有效的方法，实现腔稳定使用辅助激光器控制在z切周期性极化的铌酸锂（LN）微腔系统的光折变。我们的数值研究准确地模拟了高输入功率下的光折变效应，指导未来的分析和LN微腔系统的发展。
2020-12-09 physics.optics
Injection locking of optomechanical oscillators via acoustic waves
注入锁定是一种强大的技术，用于振荡器网络的同步以及使用类似或其他类型的振荡器来控制各个振荡器的相位和频率。在这里，我们提出了第一个示范的注入锁定的辐射压力驱动的光机械振荡器（OMO）通过声波。与先前报道的技术（基于泵浦调制或调制的静电力的直接应用）相反，经由声波的OMO的注入锁定不需要光功率调制或与OMO的物理接触，并且它可以容易地在各种平台上实现。使用这种方法，我们已经锁定的相位和频率的两个不同的模式的微环形二氧化硅OMO的压电换能器（PZT）。我们已经表征了具有三种声激励配置的注入锁定OMO的行为，并且表明即使没有适当的声阻抗匹配，OMO也可以锁定到PZT并且在17 kHz以上调谐，其中仅向PZT馈送-30 dBm的RF功率。所提出的方法的高效率、简单性和可扩展性为一类新的光子系统铺平了道路，该光子系统依赖于多个OMO与单个或多个RF振荡器的同步，其应用于光通信、计量和传感。除了其实际应用之外，通过声波的注入锁定还可以用于量子光学力学的基础研究，其中OMO的热和光学隔离是至关重要的。
2017-12-08 physics.optics
Sideband Injection Locking in Microresonator Frequency Combs
本文实验研究了微谐振腔孤子频率梳的边带注入锁定，推导出锁定范围与重复频率控制的解析标度定律，并演示了光学频率分频及相位噪声降低三个数量级，为低噪声微波产生和紧凑光学时钟设计提供指导。
2023-10-19 physics.optics
Phase diagram and complexity of mode-locked lasers: from order to disorder
我们研究了从标准光学腔到多重散射介质的激光器中的锁模过程，这些激光器具有不同程度的结构随机性。利用自旋玻璃理论的方法，分析了平均场的哈密顿量，并根据抽运率和无序度导出了相图。发现了三个阶段：i）顺磁的，对应于有噪声的连续波发射，ii）铁磁的，其描述了标准的被动锁模，以及iii）自旋玻璃，其中电磁场的相位以指数数量的配置冻结。锁模阈值的方式是由无序的量的影响进行量化。这些结果也适用于其他具有随机哈密顿量的物理系统，如玻色-爱因斯坦凝聚体和非线性光束。
2008-06-17 cond-mat.dis-nn physics.optics
Suppression of residual amplitude modulation effect in the Pound-Drever-Hall locking
本文分析了Pound-Drever-Hall（PDH）技术锁定腔系统中的剩余幅度调制（RAM）效应。研究发现，在PDH中，RAM引起的频移既与RAM的幅度有关，又与腔的模式匹配和阻抗匹配有关。腔反射对比度取决于入射激光的模式匹配和腔的阻抗匹配。许多研究小组已经研究了RAM振幅的抑制，而腔响应的影响尚未得到充分的关注。根据我们的分析，适当的阻抗匹配和魔模耦合可以完全抑制RAM效应。我们已经测量了RAM的频率转换系数在不同的耦合效率。计算结果与理论计算吻合较好，表明通过适当的腔体设计，可以完全抑制RAM效应。
2017-11-11 physics.ins-det physics.optics
Dissipative quadratic soliton mode-locking of nonlinear frequency conversion
本研究提出连续波泵浦双共振二次谐波腔中耗散二次孤子锁模新范式，通过级联二次非线性获得可调有效克尔非线性，在正常色散铌酸锂腔中实现飞秒双色孤子，为高效宽带非线性频率转换等提供通用平台。
2025-05-18 physics.optics
Spatiotemporal mode-locking in multimode fiber lasers
激光器基于其谐振器的电磁模式，谐振器提供振荡所需的反馈。用单横模控制激光器中纵模的相互作用已经取得了巨大的进展。例如，超快科学领域建立在激光器上，激光器将许多纵模锁定在一起，形成超短光脉冲。然而，激光器中多个纵模和横模的相干叠加却很少受到关注。众多不同的频率间隔，强烈的色散，以及模式之间复杂的非线性相互作用，大大有利于退相干的出现秩序。在这里，我们报告的锁定多个横向和纵向模式的光纤激光器产生超快时空脉冲。我们使用渐变折射率多模光纤（GRINMMF）构建多模光纤腔。这导致空间和纵向模式色散是可比的。这些色散被强大的腔内空间和光谱滤波所抵消。在这些条件下，我们实现时空，或多模（MM），锁模。还可以观察到其他多种多模非线性动力学过程。多模光纤激光器为三维非线性波传播的研究开辟了新的方向。产生可控时空场的激光器，峰值功率比现有设计增加几个数量级，应该是可能的。这将增加激光在许多已建立的应用中的实用性，并促进新的应用。
2017-10-09 nlin.PS physics.app-ph physics.optics
Shot-Noise-Limited Laser Frequency Stabilization Using a High-Resolution Wavelength Meter
提出一种将556 nm激光锁定于高精度波长计的紧凑型频率稳定方法，通过闭环反馈抑制长期漂移，在无需复杂光学组件下实现低于百千赫兹的散粒噪声限制稳定性，适用于现场部署及精密光学实验。
2025-06-25 physics.optics
Quantum Noise from Vacuum Field Injection in Optical Cavities with Diffraction-related Loss
Nagoya University（名古屋大学）；Japan Aerospace Exploration Agency（日本宇宙航空研究开发机构）；University of Tokyo（东京大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）
本文研究了DECIGO探测器中衍射相关损耗对量子噪声的影响，通过推导输入输出关系和光学机械方框图，分析了衍射引起的真空场对辐射压力噪声的微小增加，以及如何通过调谐和混频检测提高灵敏度。
2026-05-10 gr-qc physics.ins-det physics.optics
Unraveling the Phase-amplitude Coupling Modulation in a Delay-Coupled Diode Lasers Functionality
本文数值研究了在考虑注入延迟时间的情况下，相位-振幅耦合调制对半导体激光器功率谱的影响。我们发现，随着相位-振幅耦合因子α的变化，系统通过相位翻转分岔，经历了一系列从同相锁定态到反相锁定态的相位转换.此外，我们观察到的频率离散化的签名（频率岛）和揭示的物理机制存在的多稳定性附近的相变制度。在连续的反相到同相锁定区域之间的窗口内，光注入引起α调制，揭示了耦合激光器系统的各种动力学中的显著的普遍特征，其可用于借助于相位控制来控制光子集成紧凑器件的啁啾或脉冲重复率。
2017-02-26 physics.optics
Dispersion-less Kerr solitons in spectrally confined optical cavities
孤子是线性效应和非线性效应相互平衡而产生的自增强局域波包。这个定义包含了非线性增益和损耗的相互作用，导致耗散孤子的概念，这有助于理解超快光学中各种各样的锁模现象。到目前为止，大多数研究都涉及作为孤子产生的关键成分的群速度色散。在这里，我们报告了一种新的孤子，理论和实验，建立在光谱限制腔时，色散几乎是不存在的。准确地说，克尔非线性和光谱滤波之间的相互作用导致本征函数的无限层次，结合光学增益，允许在以前未知的制度中产生稳定的无色散耗散孤子。当滤波器阶数趋于无穷大时，我们发现耗散孤子和保守孤子之间存在一种意想不到的联系，即具有超平坦谱的类奈奎斯特脉冲孤子。与色散使能孤子相比，这些无色散奈奎斯特孤子建立在完全受限的频谱上，并且它们的能量缩放不受脉冲持续时间的限制。这一研究拓宽了耗散孤子物理的基本范畴，为设计具有优异的时间和光谱特性的光孤子开辟了新的途径。
2021-12-22 nlin.PS physics.optics
Sub-kHz linewidth narrowing of a mid-infrared OPO idler frequency by direct cavity stabilization
我们将单谐振光学参量振荡器的闲频直接稳定到中红外法布里-珀罗参考腔的谐振。这是通过Pound-Drever-Hall锁定方案实现的，控制泵浦激光器或谐振信号频率。达到了低于10 $^3$ Hz $^2$ /Hz的残余相对频率噪声功率谱密度，在100 ms内具有920 Hz的高斯线宽，这表明通过锁定光学参量振荡器相对于具有最先进的优异性能的中红外腔而达到低至Hz水平的光谱纯度的潜力。
2015-07-30 physics.optics
Optomechanically induced optical trapping system based on photonic crystal cavities
本研究提出基于电介质光子晶体纳米束腔的新型光阱，利用光力学反作用突破传统光阱衍射极限等局限，数值模拟验证其可实现56nm窄阱宽的亚微米颗粒悬浮，光吸收较传统光镊降43倍，还可构建亚衍射极限动态势场，为精密传感和量子实验提供新途径。
2023-04-19 physics.optics
Quantum Dynamics of Enantiomers in Chiral Optical Cavities
Ningbo University（宁波大学）；Rosalind Franklin Institute（罗莎琳德·富兰克林研究所）；University of Oxford（牛津大学）
研究通过手性光学腔体实现对映体选择性的量子动力学控制，利用强耦合效应和二维电子光谱技术突破传统手性光学检测的限制。
2026-01-09 physics.optics
Optically defined cavities in driven-dissipative photonic lattices
光子结构中局域模的工程化是现代光子学的主要目标之一。利用周期性光子晶格中相长干涉和相消干涉的相互作用是设计这些模式的有效策略。这种机制是光子带隙中的缺陷模、连续谱中的束缚态和平带中的紧凑局域态的起源。在这里，我们表明，在损耗谐振器的晶格中，增加具有受控相位的外部光学驱动器扩大了操纵干涉效应的可能性，并允许设计新型的局部模式。使用蜂窝晶格的耦合微柱共振驱动的几个激光光斑在其光子带内的能量，我们证明了本地化的光在将几何形状下降到一个单一的网站。这些局域模式可以被看作是完全可重构的光学腔，具有增强非线性效应和控制光-物质相互作用的潜力。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topology-Optimized Dielectric Cavities for Enhanced Excitonic Light Emission from $\rm WSe_{2}$
该研究设计并制备兼容 CMOS 的拓扑优化硅介质腔阵列，以极端亚波长近场局域增强 WSe₂ 激子耦合，实现十倍 PL 增强、寿命缩短及可扩展集成。
2025-09-30 physics.optics
Deterministic positioning of colloidal quantum dots on silicon nitride nanobeam cavities
设计一个精确定位的腔耦合有源介质阵列是混合集成光子学领域的一个重大实验挑战。我们确定性的位置解决方案处理胶体量子点（QD）的高品质因数氮化硅纳米梁腔，并证明光物质耦合。通过在包覆在聚合物抗蚀剂中的封装腔的顶部上光刻地限定窗口，并且旋涂QD溶液，我们可以精确地控制QD的放置，其随后耦合到腔。我们发现，耦合到腔的量子点的数量可以控制的窗口的大小。此外，我们证明在这个量子点腔平台的Purcell增强和饱和光致发光。最后，我们确定性地将量子点放置在光子分子上，并观察到量子点耦合腔的超模。我们的研究结果铺平了道路，通过工程的窗口大小和量子点尺寸控制耦合到一个腔的量子点的数量，并将允许在腔增强单光子发射，超低功率非线性光学，量子多体模拟与相互作用的光子的先进研究。
2018-07-08 physics.optics quant-ph
Near-field contributions to cavity-mediated radiative heat transfer
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；Universität Hamburg（汉堡大学）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）；Università degli Studi di Trieste（的里雅斯特大学）
该研究探究真实金镜平面腔中腔介导辐射热传递的近场效应，明确其使热传递大幅增强的条件，发现纳米至微米腔中热流可增强数个数量级，拓展了腔调控材料性质的机制。
2026-10-15 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.optics
Controlling the emission from semiconductor quantum dots using ultra-small tunable optical microcavities
我们报道了耦合到新型开放式光学微腔中的CdSe/ZnS核壳量子点的自发发射控制。腔体通过聚焦离子束铣削制造，并且提供小于立方微米的模体积。量子点发射光谱、空间模式和寿命都通过腔的存在而基本上被修改，并且可以通过主动地改变腔长度来调谐。在室温下实现了75%的发射率的增加，这归因于“坏发射器”制度中的珀塞尔效应。我们展示了对来自点的发射的高度控制，包括近单模操作和检测来自单个纳米晶体的强发射的能力。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Single mode output by controlling the spatiotemporal nonlinearities in mode-locked femtosecond multimode fiber lasers
由于单模光纤纤芯的空间限制引起的高非线性，限制了光纤锁模激光器的性能。为了大量增加飞秒脉冲的脉冲能量，在振荡器外部获得放大。近年来，时空锁模被认为是光纤激光器的一条新的发展方向。然而，光束质量是高度多模和/或具有低脉冲能量。本文提出了一种在锁模多模光纤振荡器中直接获得高脉冲能量的方法，其输出光束接近单模。我们的方法依赖于通过非线性克尔效应的空间自光束清洁，并且我们展示了具有M2<1.13光束轮廓、高达24 nJ能量和低于100 fs压缩持续时间的多模光纤振荡器。报道的方法是进一步的功率可扩展的较大芯尺寸的光纤，并可能有利于应用，需要高功率超短激光器与商用光纤。
2020-05-14 nlin.PS physics.optics
Gain-compensated cavities for the dynamic control of light-matter interactions
提出在发射体-腔混合系统中引入可控光学增益补偿腔损耗，从而动态调控Rabi振荡，并在例外点实现同相、高占据及可调强耦合。
2023-04-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Mechanism of unidirectional emission of ultrahigh Q Whispering Gallery mode in microcavities
本文研究并首次提出了变形圆形微腔中高Q值回音壁模的单向发射机理。在相空间中，混沌海中的光通过折射区泄漏出腔，折射区的位置由稳定岛控制。而不动点在不稳定流形中的位置主要决定了光从哪个折射区泄漏出去以及出射的方向。通过控制腔的形状，我们可以调整泄漏区以及固定点的位置，从而在高折射率和低折射率材料中实现具有窄发散角的单向发射高Q值腔
2009-08-25 physics.optics
Nanometer-scale Cavities for Mid-infrared Radiation via Image Phonon Polariton Resonators
本文提出在SiC极性电介质上沉积银纳米立方体，实验实现反对称镜像声子极化激元模式，将中红外辐射限制在比自由空间小近十亿倍的模式体积内，品质因子超过180，为纳米尺度长波长强光-物质相互作用控制开辟了新途径。
2025-05-05 physics.app-ph physics.optics
Angular instability in high optical power suspended cavities
先进的引力波探测器使用悬浮的测试质量来形成光学谐振腔以提高探测器的灵敏度。这些空腔可以储存数百千瓦的相干光，甚至更高的光功率，以备将来的探测器使用。在如此高的光功率下，腔内的辐射压力效应在其动态显著改变的测试质量之间产生足够强的耦合。两个独立的近似自由质量的动力学成为一个耦合的机械谐振器系统。用于控制试验质量的局部控制系统的传递函数通过辐射压力效应进行修改。局部控制系统传递函数的变化会导致一种新的角不稳定性，这种角不稳定性仅发生在Sidles-Sigg不稳定性阈值功率的1.3%。我们报告的实验结果74米悬浮腔与几千瓦的循环功率，功率质量比是目前先进的LIGO。对测试质量的辐射压力效应表现为相对于局部角度控制的附加光学反馈，潜在地使反射镜控制系统不稳定。当局部角控系统以最大稳定裕度为优化目标时，失稳阈值功率从4 kW提高到29 kW。系统的行为与我们的模拟是一致的，并观察到的腔体软模和硬模的功率依赖的演变。我们表明，这种现象可能会显着影响拟议的引力波探测器，需要非常高的光功率。
2018-11-30 astro-ph.IM physics.optics
Interferometric length metrology for the dimensional control of ultra-stable Ring Laser Gyroscopes
介绍了一种控制方环激光陀螺对角线绝对长度的方法的实验测试。其目的是主动稳定环形腔的几何形状，并提高旋转传感器的稳定性，以达到使用地面光学陀螺仪阵列检测相对论性Lense-Thirring效应的要求。实验装置由两个长1.32米的光学腔组成，再现了大框架He-Ne激光陀螺环形腔对角谐振腔的特点。建议的测量技术是基于使用一个单一的二极管激光器，注入锁定到一个频率稳定的氦氖/碘频率标准，和一个单一的电光调制器。激光器通过三个频率的组合进行调制，从而将两个腔锁定在相同的谐振频率，同时确定腔自由光谱范围（FSR）。我们获得了一个稳定的锁定的两个腔到相同的光频率参考，提供了一个长度稳定在1部分的水平在$10^{11}$，并确定两个FSR的相对精度为0.2 ppm。这相当于两个腔之间绝对长度差的500 nm误差。
2014-08-22 physics.ins-det physics.optics
Statistical measurements of quantum emitters coupled to Anderson-localized modes in disordered photonic-crystal waveguides
光学纳米结构已被证明是有益的定制量子发射器的发射特性。然而，不可避免的制造缺陷可能会带来麻烦。非常值得注意的是，无序提供了新的机会，因为光可以有效地限制随机多重散射导致安德森局域化。在这里，我们研究了这种无序诱导腔对嵌入无序光子晶体波导中的单量子点发射动力学的影响。我们提出了时间分辨测量的总发射从安德森本地化腔和从单个发射器耦合到腔。我们观察到强烈抑制和增强衰减率相对于自发发射率在均匀介质中。从统计分析，我们报告的平均Purcell因子为2在没有任何控制的量子点腔失谐。通过光谱调谐个别量子点与安德森本地化模式共振，最大Purcell因子为23.8，这是在强耦合制度的开始。所提供的数据量化了自然发生的安德森局域腔的潜力，用于控制和增强光-物质相互作用强度，这不仅与腔量子电动力学实验有关，而且还可能用于有效的能量收集和可控随机激光。
2013-01-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
