Pure passive fiber enabled highly efficient Raman fiber amplifier with record kilowatt power
本文首次提出了基于纯无源光纤的千瓦级高效全光纤化拉曼光纤放大器。该激光系统采用主振荡功率放大结构，同时利用一段渐变折射率无源光纤作为斯托克斯频移和增益介质，与掺稀土增益机制完全无关。当泵浦功率为1368.8W时，获得了1060 nm连续激光输出功率为1002.3W，光-光转换效率为84%。通过放大过程，光束参数M2从泵浦激光的9.17提高到信号激光的5.11，并且作为梯度折射率光纤中光束净化过程的结果，在最大输出功率处亮度增强约为2.57。据我们所知，我们已经展示了第一个千瓦级的高效率拉曼光纤放大器基于纯无源光纤与亮度增强。
2018-11-14 physics.optics
High Power, Tunable, Continuous-Wave Fiber Lasers in the L-band using Cascaded Raman Amplifiers
我们展示了一个高功率，全光纤，可调谐激光源，可以工作在L波段区域。利用新近提出的高效率6阶级联拉曼放大器对低功率可调谐输入激光进行放大。所提出的系统是可扩展的，并克服了限制的铒和铒镱共掺光纤激光器的功率缩放。一个可调谐的铒镱共掺光纤环形激光器产生约0.5W的功率和可调谐的1560-1590 nm波长范围内被用作种子源。使用6阶级联拉曼放大将来自种子激光器的输出放大到~24 W。工作在1117 nm的高功率Yb激光器被用作驱动拉曼转换的泵浦激光器。所演示的激光器在人眼安全、大气透明区域的工作波长使高功率自由空间应用成为可能。此外，该光源还可以用于其他有趣的应用，例如使用传统石英光纤产生高功率超连续谱。
2018-06-30 physics.optics
Theory of Fiber Optic Raman Polarizers
提出了基于随机双折射光纤矢量模型的拉曼放大器的理论描述，并将其应用于拉曼偏振器的表征。拉曼起偏器是一种特殊类型的拉曼放大器，当输入相对较弱的非偏振光时，它能产生高度再偏振的光束。
2010-09-06 physics.optics
Stochastic phenomena in a fiber Raman amplifier
现代非线性纤维光学的基石如非线性、随机性和偏振的相互作用导致各种噪声引起的不稳定性，包括偏振吸引和逃逸现象，利用这些不稳定性是解锁高分辨率光谱学、计量学、生物医学和电信中所需的光纤系统规范的关键。在这里，通过使用直接随机建模，映射的相互作用的拉曼散射为基础的非线性，光纤的随机双折射，和泵浦到信号的强度噪声传递已完成的光纤拉曼放大器的参数，即偏振模色散，泵浦激光器的相对强度噪声，光纤长度，和信号功率。所得到的结果揭示了随机双折射引起的共振增强的增益波动（随机反共振）伴随着脉冲展宽和罕见的事件，在低功率输出信号的形式具有严重偏离高斯分布的概率出现的条件。
2016-11-30 physics.optics
Intrinsic mechanism for spectral evolution in single-frequency Raman fiber amplifier
本文首次从增益动力学角度对不同抽运方式下单频拉曼光纤放大器（RFA）的光谱演化特性进行了理论分析。增益动力学的分析表明，走离效应在反泵浦方式产生一个自然的低通滤波器在单频RFA。当采用掺稀土光纤激光器作为泵浦源时，泵浦源的强时间涨落导致共泵浦时的光谱展宽，而反泵浦时的自然低通滤波器仍能保证单频工作。对于这两种抽运方式，采用时间稳定的单频光纤激光器或相位调制技术展宽光谱的窄带光纤激光器作为抽运源更有利于实现高性能的单频RFA。
2017-07-25 physics.optics
Effects of four-wave-mixing in high-power Raman fiber amplifiers
在这项工作中，我们推导和提出的耦合振幅方程来描述不同的拉曼光纤放大器（RFAs）的不同横模的不同光谱分量的演变。通过数值模拟研究了基模四波混频和模间四波混频对高功率射频放大器的影响。具体地说，有效的FM FWM相互作用可能会发生，并导致下降的拉曼阈值RFAs超过50%，尽管相应的波矢失配是相当大的。此外，IM FWM还可以影响RFA的拉曼阈值，并在高阶模式中额外产生一阶拉曼斯托克斯光。我们还研究了初始插入的泵浦和种子激光器的强度波动对高功率射频放大器的影响。结果表明，初始插入泵浦光的时间稳定性对高功率射频放大器的影响要比初始插入种子光的时间稳定性大得多。通过引入时间稳定的激光作为初始抽运激光，可以有效抑制FM四波混频和IM四波混频效应，使大功率射频放大器的拉曼阈值提高一倍以上。
2019-10-27 physics.optics
High Power, Continuous-wave Supercontinuum Generation in Highly Nonlinear Fibers Pumped with High Order, Cascaded Raman Fiber Amplifiers
提出了一种在传统石英光纤结构中高效产生高功率均衡连续超连续谱光源的新方法。采用一种新型的高功率L波段激光器在高非线性光纤（HNLF）的反常色散区进行泵浦。L波段激光器包括一个6阶级联拉曼放大器，该放大器用高功率掺镱光纤激光器泵浦，并放大低功率可调谐L波段种子源。超连续谱产生35 W的功率，效率约为40%。超连续谱被测量为在400 nm的带宽（1.3 - 1.7微米，受频谱分析仪范围限制）上具有优于5 dB的高度平坦度，并且在该区域中具有>50 mW/nm的功率谱密度。SC光谱的范围估计可达2微米
2018-06-30 physics.optics
Resonantly enhanced nonreciprocal silicon Brillouin amplifier
在硅波导内放大光的能力对于高性能硅光子器件技术的发展至关重要。为此，通过受激布里渊散射实现的大的光学非线性为高能效的全硅放大器提供了一个有前途的途径，最近的演示产生了几dB的净放大。然而，将放大程度缩放到技术上令人信服的水平（>10 dB），这对于从滤波到小信号检测的一切都是必要的，仍然是一个重要的目标。在这里，我们显着提高布里渊放大过程中利用多空间模式硅跑道谐振器内的模式间布里渊相互作用。使用这种方法，我们在硅中展示了超过20 dB的净布里渊放大，将最先进的性能提高了30倍。这种放大程度是在中等（~15 mW）连续波泵浦功率下实现的，并产生低带外噪声。此外，我们表明，这个相同的系统作为一个单向放大器的行为，提供超过28分贝的光非互易性，而没有插入损耗的全硅平台。在这些结果的基础上，该器件概念为新型全硅注入锁定布里渊激光器、高性能光子滤波器和波导兼容分布式光机械现象打开了大门。
2019-03-10 physics.optics
Multi-frequency Raman amplifiers
在其通常的实施方式中，拉曼放大器仅具有一个泵浦载波频率。然而，具有良好分离频率的脉冲也可以在时间上压缩的同时被拉曼放大。与频率分离的泵的放大被证明，即使在高度非线性，泵耗尽制度，通过流体模型推导，并通过粒子在细胞（PIC）模拟证明。所得到的效率类似于单频放大器，但是，由于泵浦激光器和放大的种子脉冲两者的拍波波形，这些放大器的特征在于具有较短尖峰持续时间的较高种子强度。有利地，这些放大器还遭受较少的噪声反向散射，因为总通量在不同的光谱分量之间被分割。
2018-02-24 physics.optics physics.plasm-ph
An ultra-fast method for gain and noise prediction of Raman amplifiers
提出了一种用于拉曼增益和噪声谱预测的机器学习方法：它保证了高精度（RMSE <0.4dB）和低计算复杂度，使其适合于未来光网络控制器的实时实现。
2019-05-02 eess.SP physics.optics
3 kW passive-gain-enabled metalized Raman fiber amplifier based on passive gain
拉曼光纤激光器（RFL）是目前有前途的和多用途的光源，用于各种应用。迄今为止，高功率、增亮型荧光灯的应用在快速发展的同时也引起了人们极大的兴趣。然而，在高功率水平下稳定的拉曼激光仍然受到热效应的挑战。为了在高功率RFL中实现更有效的热管理，在这里，我们首次展示了采用金属涂层无源光纤的全光纤化RFA，从而实现高功率激光。通过在梯度折射率（GRIN）无源光纤的包层中使用铝，激光器器件的热吸收更足以支持低温操作。在1130 nm处获得最大输出功率3.083 kW，转换效率78.7%。据我们所知，这是第一个基于金属涂层无源光纤的拉曼激光器。同时，它也是目前各种拉曼激光器中仅基于非线性增益获得的最高功率。
2020-06-15 physics.optics
Simultaneous gain profile design and noise figure prediction for Raman amplifiers using machine learning
实验证明了一种机器学习框架，用于预测目标分布式拉曼放大器增益分布的泵浦功率和噪声系数分布。我们采用了一个单层的神经网络来学习从增益分布到泵浦功率和噪声系数的映射。所获得的结果表明，高精度的增益曲线设计和噪声系数预测，平均最大误差为~0.3dB。该框架提供了拉曼放大器的全面表征，因此是预测下一代光通信系统的性能的有价值的工具，预计将采用拉曼放大。
2021-03-04 physics.app-ph physics.optics
Observation of quantum noise reduction in a Raman amplifier via quantum correlation between atom and light
City University of Hong Kong（香港城市大学）
本文通过制备与斯托克斯光场关联的原子介质开展实验，在拉曼放大器中观测到超过3.5 dB的量子噪声降低，该方案还可构成原子-光混合干涉仪用于量子增强传感。
2025-11-16 physics.optics quant-ph
Raman Beam Cleanup in Silicon in the Mid-Infrared
我们报告的证据，在硅受激拉曼散射光束清理。从严重像差的泵浦光中获得了放大的近衍射极限斯托克斯光束。
2010-02-25 physics.optics
Design of a monolithic low-threshold narrow-linewidth cw mid-IR silicon Raman laser
我们提出了一个光泵单片全硅中红外（MIR）拉曼激光器的设计和预期的性能。对于所提出的在2.71 μ m泵浦波长下泵浦的3.15 μ m连续激光器设计，我们估计阈值泵浦功率< 10 mW，估计输出激光线宽<50 MHz。该设计可能为第一台中红外硅拉曼激光器的演示铺平道路。
2018-06-10 physics.optics
Raman-assisted coherent, mid-infrared frequency combs in silicon microresonators
我们展示了第一个低噪声中红外频率梳源使用硅微谐振器。我们在产生的梳中观察到强拉曼散射线，表明拉曼和四波混频相互作用在帮助过渡到低噪声状态中发挥作用。此外，我们的特点，腔内梳发电动力学使用集成的PIN二极管，它利用了固有的三光子吸收过程中的硅。
2016-04-21 physics.optics
Inverse Raman Scattering in Silicon
受激拉曼散射是一种众所周知的非线性过程，可以利用它在各种介质中产生光学增益。这种效应已被用于生产第一个硅基激光器和高增益放大器。有趣的是，拉曼效应也可以通过称为逆拉曼散射（IRS）的必然过程产生强度相关的非线性损耗。在这里，我们展示了硅中的IRS--一种通过光学产生的自由载流子的存在而进行实质性修改的过程--在泵浦强度为4 GW/cm^2的情况下实现了>15 dB的衰减水平。具有讽刺意味的是，我们发现，自由载流子吸收，抑制硅中的其他非线性效应的不利影响，实际上有利于IRS延迟相干反斯托克斯拉曼散射的污染的发病。载流子允许在宽的强度范围内显著的IRS衰减。硅基IRS可用于制造芯片级波分复用器、光信号逆变器和快速光开关。
2008-10-10 physics.optics
Plasma Wave Seed for Raman Amplifiers
提出了用等离子体波种子代替传统反向拉曼放大器中的反向传播激光种子。在线性状态中，即，对于恒定的泵浦振幅，可以通过严格地产生与反向传播激光种子相同的输出脉冲的构造来找到等离子体波种子。在非线性区域或泵浦耗尽区域，等离子体波引发的输出脉冲可以数值地示出为接近对应的激光种子的相同的自相似吸引子解。此外，啁啾等离子体波波长可以产生与啁啾种子波频率相同的有益效果。这种方法是有吸引力的，因为它避免了在制备和同步频移激光种子中的问题。
2017-04-10 physics.optics physics.plasm-ph
Saturation of the Raman amplification by self-phase modulation in silicon nanowaveguides
我们的实验表明，皮秒泵浦脉冲的自相位调制，诱导的光学克尔效应和自由载流子折射，有一个不利的影响，在绝缘体上的硅双腔波导中实现的最大开关拉曼增益，导致它饱和。从测得的加宽的输出泵浦光谱的拉曼增益系数的简单计算完全匹配的放大的拉曼信号的饱和行为实验观察到在不同的输入泵浦功率。
2010-05-31 physics.optics
Mid-infrared optical parametric amplifier using silicon nanophotonic waveguides
全光信号处理被认为是下一代光通信网络大幅降低功耗和提高性能的一种方法。非线性光学效应，如四波混频（FWM）和参量增益，长期以来一直被探索在玻璃光纤中实现全光功能。另一种方法是采用硅波导的纳米级工程来增强光学非线性高达五个数量级，从而实现集成芯片级全光信号处理。以前，电信波段泵浦的强双光子吸收（TPA）一直是一个基本的和不可避免的障碍，限制了参数增益的值在几dB的顺序。在这里，我们展示了一个硅纳米光子光参量放大器，表现出高达25.4 dB的增益，通过操作泵在中红外近一半的带隙能量（E~0.55eV，λ ~ 2200 nm），在寄生TPA相关的吸收消失。该增益足以补偿所有插入损耗，从而实现13 dB净片外放大。此外，色散工程将增益带宽显著提高到220 nm以上，所有这些都是使用超紧凑的4 mm硅芯片实现的。除了与全光信号处理的显著相关性外，宽带参量增益还有助于通过级联FWM同时生成多个片上中红外光源，覆盖500 nm光谱范围。总之，这些结果提供了一个基础的硅基室温中红外光源，包括可调芯片级参量振荡器，光学频率梳，和超连续谱发生器的建设。
2010-01-10 physics.optics
Resonant Raman Scattering from Silicon Nanoparticles Enhanced by Magnetic Response
高折射率介电纳米粒子的光学响应的增强归因于它们的Mie型磁共振和电共振的激发。在这里，我们研究了晶体硅纳米粒子的拉曼散射，并揭示了磁偶极子模式有更强的散射比相同的顺序的电模式的影响。我们实验证明了140倍的增强拉曼信号从个别硅球形纳米粒子在磁偶极共振。我们的研究结果证实了亚波长介电纳米颗粒的光致磁响应对于增强光-物质相互作用的重要性。
2016-01-14 physics.optics
Observations of Spontaneous Raman Scattering in Silicon Slow-light Photonic Crystal Waveguides
报道了硅光子晶体波导中自发喇曼散射的观测结果。报道了在六角晶格光子晶体硅薄膜中的单线缺陷波导中，连续波测量斯托克斯辐射的波长和功率依赖性。通过利用类TM模的布拉格间隙边缘色散进行泵浦增强和类TE基模的斯托克斯增强，观察到斯托克斯辐射在慢群速度区域增加了5倍。结果表明，硅光子晶体慢光波导器件中存在明显的非线性增强效应。
2008-07-22 physics.optics
Reducing Noise Figure and Nonlinear Penalty in Distributed Raman Amplifier System Utilizing Low-noise Forward Pumping Technique
本文提出低噪声前向泵浦DRA方案，通过WDM循环环路实验验证其在保持总拉曼增益恒定时可同时提升Q因子0.4 dB并降低入纤功率3.4 dB以上。
2025-09-02 physics.optics
Coupled-mode theory for stimulated Raman scattering in high-Q/Vm silicon photonic band gap defect cavity lasers
我们证明了受激拉曼散射的动力学设计的高Q/Vm的硅光子带隙纳米腔通过耦合模理论框架对光泵硅激光。其他chi（3）效应，如双光子吸收和光学克尔，相关的自由载流子动力学，热效应，以及线性损耗，如腔辐射和线性材料吸收的相互作用，包括和数值研究。我们的结果澄清了机制的相对贡献和演变，并证明了激光和关闭阈值。我们的研究阐明了在单片硅高Q/Vm光子带隙缺陷腔中实现连续波和脉冲高效拉曼频率转换的条件。
2006-07-06 physics.optics
Inverse design of Raman amplifier in frequency and distance domain using Convolutional Neural Networks
我们提出了一种卷积神经网络（CNN）结构的逆拉曼放大器的设计。该模型的目的是找到目标信号功率演变所需的泵浦功率和波长，无论是在沿光纤的距离和频率。使用所提出的框架，实现目标功率分布所需的泵配置的预测数值证明了在C波段考虑反向传播和双向泵浦方案具有高精度。对于100 km单模光纤的分布式喇曼放大器，采用2个和3个计数器以及4个双向传输泵浦，数值计算得到了最大测试误差的低均值集（0.51、0.54和0.64 dB）和标准差集（0.62、0.43和0.38 dB）。
2021-02-21 eess.IV eess.SP physics.app-ph
Ultralow-Noise Optical Parametric Amplifier for Stimulated Raman Scattering Imaging
本文提出一种40 MHz超低噪声光学参量放大器，调谐范围0.8-1 μm，噪声达散粒噪声底，输出功率>1.5 W，并演示了其在受激拉曼散射成像中的应用。
2024-02-05 physics.app-ph physics.optics
Stokes microcombs in silicon nitride microresonators
Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立罗蒙诺索夫大学）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
本文首次在正常色散氮化硅微环谐振腔中观测到斯托克斯微梳，揭示了克尔与拉曼非线性相互作用机制，实现了两种梳态的可控切换，并通过数值模型验证了拉曼诱导 platicon 形成，为新型光子器件奠定基础。
2025-11-07 physics.optics
A comparison between black-, grey- and white-box modeling for the bidirectional Raman amplifier optimization
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）
本文比较了白盒、灰盒和黑盒模型在优化双向分布式拉曼放大器以实现目标功率分布时的性能，发现三类方法均可在80公里C波段实现1至3.6 dB的平坦度，并分析了各自在灵活性、优化速度和数据需求上的适用性。
2024-07-31 cs.CE cs.LG physics.app-ph
High quality factor mg-scale silicon mechanical resonators for 3-mode optoacoustic parametric amplifiers
毫克级谐振器已被证明适合于创建3模式光声参量放大器，基于先进的引力波探测器首次预测的现象。为了实现实用的光声参量放大，需要高品质因数的谐振器。我们提出了毫米级硅谐振器，其设计表现出频率在10^5 - 10^6 Hz范围内的扭转振动模式，用于在紧凑的桌面系统中观察3模式光声相互作用。我们的设计结合了一个隔离阶段，并最大限度地减少了光学涂层的声学损失。在室温和10^-3 Pa的压力下，我们观察到模式频率为401.5 kHz时的品质因数为7.5 x 10^5。我们通过映射谐振器的振幅响应并与有限元建模进行比较来确认模式形状。本研究有助于发展三模光声参量放大器，用于新型高灵敏度信号传感器和量子测量实验。
2013-03-25 physics.ins-det physics.optics
Silicon Nitride Microresonator Raman Lasers
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
研究利用氮化硅微谐振器实现高效拉曼激光，通过优化光学模式与硅氧化物包层重叠，抑制非线性竞争效应，实现低阈值激光输出，并展示宽频调谐能力。
2025-06-14 physics.optics
Multi-band programmable gain Raman amplifier
在C波段工作的光通信系统正在达到其理论上可达到的容量极限。满足未来数据速率需求的一种有吸引力且经济可行的解决方案是采用跨单模光纤（SMF）的包括O、E、S、C和L频带的全低损耗频谱的传输。利用所有五个频段提供高达$\sim$ 53.5THz（365 nm）的带宽，损耗低于0.4dB/km。实现多波段光通信系统的关键部件是光放大器。除了具有超宽增益分布之外，以受控方式提供任意增益分布的能力将成为一个基本特征。后者将允许信号功率谱整形，其具有广泛的应用范围，例如可实现的信息速率X距离乘积的最大化，消除静态和有损增益平坦滤波器（GFF），实现功率有效的系统设计，以及光学频率梳的增益均衡。在本文中，我们实验证明了一个多波段（S+C+L）的可编程增益光放大器，仅使用拉曼效应和机器学习。该放大器在3.5至30 dB的范围内实现了>1000个可编程增益曲线，在17.6 THz（140.7 nm）的超宽带宽上以超快的方式实现了1.6e-2 dB/THz的极低最大误差。
2020-10-23 physics.app-ph physics.optics
Stimulated Raman with Broadband LED Stokes Source for Analysis of Glucose
我们展示了使用宽带LED斯托克斯光源测量葡萄糖水溶液的振动光谱的受激拉曼增益。这种多功能且具有成本效益的方法可以增加各种应用的拉曼信号。我们用光子计数器和锁相放大器测量了浓度高达10 mM的葡萄糖溶液的受激拉曼光谱和自发拉曼光谱。我们建立了偏最小二乘回归模型的基础上，受激拉曼和自发拉曼光谱数据测量与每台仪器预测葡萄糖溶液的浓度。用基于锁定放大器的模型测量的受激拉曼光谱具有最强的预测能力，并且预测葡萄糖溶液的测试组的浓度，其均方误差值比基于自发拉曼的模型的均方误差值低一个数量级。
2018-09-12 physics.app-ph physics.optics
Pulsed-pump phosphorus-doped fiber Raman amplifier around 1260 nm for applications in quantum non-linear optics
我们描述了一个中心波长为1260 nm的纳秒和亚纳秒脉冲的光纤拉曼放大器。放大发生在一个4.5米长的保偏掺磷光纤，泵浦在1080 nm的3 ns长的脉冲，重复频率为200 kHz和高达1.75千瓦的峰值功率。输入种子脉冲是次mW的峰值功率和0.25 ns的最小持续时间，雕刻了一个连续波激光与次MHz的线宽。我们获得了峰值功率高达1.4 kW的线性偏振输出脉冲，对应于峰值功率转换效率超过80%。小信号增益可达90 dB，饱和功率下3 dB的信噪比大于20 dB。没有观察到显着的时间和光谱展宽的输出脉冲高达400 W的峰值功率，并扩大在更高的功率可以减少种子脉冲的相位调制。从而获得峰值功率高达1 kW的近变换极限脉冲。最后，我们演示了可控频率啁啾脉冲，可变宽度脉冲和双脉冲的产生。因此，该放大器适用于窄原子共振的相干控制，特别适用于铷原子到里德伯态的快速相干激发。这些能力为量子非线性光学中的几个重要应用开辟了道路。
2020-07-17 physics.optics quant-ph
An Ultrahigh-Q Microresonator on 4H-silicon-carbide-on-insulator Platform for Multiple Harmonics, Cascaded Raman Lasing and Kerr Comb Generations
无论支撑材料平台如何，实现高品质（Q）谐振器一直是一个不断的追求，因为高Q谐振器提供了极端的光存储环境，使得能够以高效率观察许多非常规的非线性光学现象。在这里，我们展示了一个超高Q值（7.1*10^6）的微谐振器上的4 H-碳化硅绝缘体（4 H-SiCOI）平台，其中\c{hi}^( 2）和\c{hi}^( 3）的高效率的非线性过程已经产生。观察到宽带频率转换，包括二次、三次、四次谐波产生。据我们所知，在SiC微谐振器中首次证实了级联拉曼激光。使用色散工程SiC微谐振器实现了从1300到1700 nm的宽带克尔频率梳。我们的演示是SiC光子集成器件发展的一个重要里程碑。
2021-05-06 physics.optics
Raman study of Fano interference in p-type doped silicon
随着硅行业不断推动器件尺寸的极限，拉曼光谱等工具是分析和表征掺杂硅通道的理想工具。在从红光（632.8 nm）到紫外（325 nm）的宽激发波长范围内，用拉曼光谱研究了重p型掺杂硅中价带间跃迁对带心光学声子的影响.在一个声子的拉曼线型的不对称性是由于Fano干涉涉及的重叠的连续的电子激发与离散的声子状态。我们确定了一个过渡以上和以下的一维临界点（E = 3.4 eV）在硅的电子激发光谱。的各向异性硅能带结构和渗透深度之间的关系进行了讨论，在可能的设备应用的上下文中。
2009-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Mid-Infrared Soliton and Raman Frequency Comb Generation in Silicon Microrings
本文数值研究了连续泵浦硅微腔在中红外波段产生频率梳的机理。相干孤子梳的产生，甚至可以获得零线性腔失谐的泵，通过适当的控制多光子吸收的自由载流子的有效寿命，这引入了一个非线性腔失谐通过自由载流子色散。最佳倍频程跨越拉曼梳产生的条件也进行了说明。
2014-09-10 nlin.PS physics.optics
Terabit-class coherent communications enabled by an integrated photonics erbium doped amplifier
该研究利用基于超低损耗氮化硅波导的集成掺铒放大器作为16路WDM信号的提升放大器，实现81公里、25.6 Tb/s净容量的相干传输。
2025-01-09 physics.optics
Experimental validation of machine-learning based spectral-spatial power evolution shaping using Raman amplifiers
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）
我们通过实验验证了实时机器学习框架，该框架能够控制拉曼放大器的泵浦功率值，以在二维（2D）中塑造信号功率演变：频率和光纤距离。在我们的设置中，四个一阶反向传播泵的功率值进行了优化，以实现所需的二维功率分布。泵浦功率优化框架包括卷积神经网络（CNN），然后是差分进化（DE）技术，在线应用于放大器设置以自动实现目标2D功率分布。对可实现的2D轮廓的结果表明，该框架能够保证所获得的和目标2D轮廓之间的非常低的最大绝对误差（MAE）（<0.5 dB）。此外，该框架在多目标设计方案中进行了测试，其目标是在跨度末端实现具有平坦增益水平的2D轮廓，同时在整个光纤长度上实现最小频谱偏移。在这种情况下，实验结果表明，对于具有目标平坦增益水平的2D分布，当设置在泵浦功率值方面没有物理限制时，DE获得小于1dB的最大增益偏差。仿真结果还证明，有足够的泵浦功率可用，更好的增益偏差（小于0.6 dB），更高的目标增益水平是可以实现的。
2022-09-26 cs.ET cs.LG physics.optics
Electronic Raman scattering in silicon glass
针对硅玻璃中无序诱导的光发射现象，本文提出其机制为电子拉曼散射，而非声子辅助间接跃迁，并揭示禁带内 Urbach 桥态与纳米限域光子动量匹配的关键作用。
2023-12-01 physics.optics
Large Brillouin Amplification in Silicon
强布里渊耦合只是最近才在硅中实现，使用一类新的光机械波导，产生光学和声子限制。尽管有这些重大进展，但在硅中尚未观察到明显的布里渊放大。使用一种新的膜悬浮硅波导，我们报告大布里渊放大的第一次，达到水平大于5分贝的适度泵浦功率，并证明了一个创纪录的低（5毫瓦）阈值净放大。这项工作代表了在硅中实现高性能布里渊激光器和放大器所必需的关键进展。
2015-10-28 physics.optics
Enhancement of inherent Raman scattering in dielectric nanostructures with electric and magnetic Mie resonances
介电纳米结构中的共振增强拉曼散射最近被证明是发展纳米测温和实验测定其模式组成的有效工具。在本文中，我们开发了一个严格的分析理论的基础上的格林函数方法来计算的拉曼发射晶体高指数介电纳米粒子。作为一个例子，我们考虑硅纳米粒子，由于活跃的光学声子模式具有很强的拉曼响应。我们将拉曼信号发射的增强与纳米颗粒内部Mie模的激发引起的Purcell效应联系起来。我们还采用数值方法计算非弹性拉曼发射在更复杂的几何形状，这不允许一个简单的分析形式的格林函数描述。从硅纳米盘的拉曼响应进行了分析，在所提出的方法，并揭示了各种米氏模式的贡献。
2017-09-22 physics.optics
Silicon photonics LMA amplifiers: High power, high gain, low noise and tunable polarization sensitivity
本研究将大模场（LMA）技术应用于硅基光子集成芯片，研制出兼具高功率、高增益、低噪声特性且偏振灵敏度可调的LMA放大器，性能超越多数集成及光纤放大器，有望赋能下一代电信网络集成放大器。
2025-05-21 physics.app-ph physics.optics
Extreme Value Statistics in Silicon Photonics
我们表明，拉曼放大脉冲的波动，在存在噪声的泵，遵循极值统计，并提供数学洞察这种令人困惑的行为的起源。
2008-08-31 physics.optics
Enhanced stimulated Raman scattering in slow-light photonic crystal waveguides
首次研究了慢光绝缘体上硅（SOI）光子晶体线缺陷波导中受激喇曼散射的增强。通过将Bloch-Floquet公式应用于平面光子晶体中的导模，我们建立了一种将下移Stokes信号的强度与泵浦强度和模群速度联系起来的公式。然后将该方法应用于慢光光子晶体波导中增强受激喇曼产生的两种方案。结果表明，相对于SOI沟道波导，最大增强因子为10^4（66，000）。本文还讨论了双光子吸收、本征散射和无序对光泵硅放大器和激光器慢光喇曼效应的影响。
2005-12-14 physics.optics
Study of dopant concentrations on thermal induced mode instability in high power fiber amplifiers
研究了高功率光纤放大器中模式不稳定性与掺镱浓度的关系。理论分析表明，只要改变光纤长度以保持相同的总小信号泵浦吸收，MI阈值与掺杂浓度无关。测量了掺镱浓度为5.93 × 10 ~（25）/m ~ 3和1.02 × 10 ~（26）/m ~ 3的增益光纤的MI阈值，它们的阈值相近，与理论结果一致。结果表明，在不降低MI阈值的情况下，通过对有源光纤进行重掺杂，可以有效抑制非线性效应，为同时考虑受激布里渊散射、受激拉曼散射和MI阈值，最大化光纤激光器的输出功率提供了一种方法。
2015-11-21 physics.optics
Waveguide optical parametric amplifiers in silicon nitride with 2D graphene oxide films
本文首次将二维氧化石墨烯薄膜集成到氮化硅波导中，通过精确控制薄膜厚度、长度和位置，将光参量放大增益提升约12.2 dB，为高性能光子集成OPA提供了新方法。
2024-01-14 physics.app-ph physics.optics
Hybrid Nonlinear Effects in Photonic Integrated Circuits
本研究利用两种材料的混合光学非线性，在熔融石英包层氮化硅微谐振腔中实现了拉曼散射与Kerr频率梳的联合产生，为集成光子器件的多功能化与高效非线性电路提供了新途径。
2025-05-02 physics.optics
Modeling of optical amplifier waveguide based on silicon nanostructures and rare earth ions doped silica matrix gain media by a finite-difference time-domain method: comparison of achievable gain with Er3+ or Nd3+ ions dopants
在波导光放大器的增益实现进行了比较研究，其有源层是由含有硅纳米颗粒作为敏化剂的钕离子（Nd 3+）或铒离子（Er 3+）的二氧化硅基质构成。由于布居能级特征时间（ms）和有限差分时间步长（10 ~ 17 s）之间存在较大差异，传统的辅助微分方程时域有限差分（ADE-FDTD）方法不适合处理此类系统。因此，提出了一种新的基于ADE-FDTD方法的双环算法来模拟这种波导光放大器。我们调查的稳定状态制度的稀土离子和硅纳米粒子的水平人口以及不同的泵浦功率范围从1到10 - 4 mW.mm-2的电磁场。此外，在此泵浦范围内，每单位长度可获得的增益的三维分布已被估计。掺Nd 3+波导在1064 nm处的单位长度总增益（达30 dB·cm-1）比掺Er 3+波导在1532 nm处的单位长度总增益（达2dB·cm-1）高。考虑到这些波导上的实验背景损耗，我们证明了一个显着的正净增益只能与Nd 3+掺杂波导实现。所开发的算法是稳定的，适用于具有宽范围的特征寿命的发射器的光学增益材料。
2015-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Refractive index spectral dependence, Raman and transmission spectra of high-purity $^{28}$Si, $^{29}$Si, $^{30}$Si, and $^{nat}$Si single crystals
精确测量稳定硅同位素$^{28}$ Si、$^{29}$ Si、$^{30}$ Si单晶的折射率，其丰度大于99.9 at.%采用傅里叶变换干涉折射法对天然同位素组成的硅单晶$^{nat}$ Si进行了1.06至80 mkm以上的测量，$^{-1}$分辨率为0.1 cm，准确度为$2 \times 10^{-5} ... 1 \times 10^{-4}$。所有晶体中的氧和碳浓度均在$5 \times 10^{15}$ cm $^{-3}$范围内，金属杂质含量为$10^{-5} ... 10^{-6}$ at.%。给出了所有硅单晶声子吸收区折射率的奇特变化。给出了在整个测量范围内近似实验折射率值的广义柯西色散函数系数。研究了透射光谱和拉曼光谱。
2011-05-04 physics.optics
Extreme value statistics and the Pareto distribution in silicon photonics
L形概率分布是一种非常非高斯的分布，在描述极端事件发生的频率方面取得了惊人的成功，这些事件包括股市崩盘和自然灾害，生物系统的结构，分形和光学流氓波。在本文中，我们表明，在硅受激拉曼散射的波动，以及在相干反斯托克斯拉曼散射，可以遵循极值统计，并提供数学洞察这种行为的起源。作为实验观察的一个例子，我们发现16%的斯托克斯脉冲占泵浦能量转移的84%，这与描述社会经济学中重要观察的经验帕累托原理或80/20规则有着惊人的相似之处。
2008-09-15 physics.optics
Enhancement of molecular coherent anti-Stokes Raman scattering with silicon nano-antennas
表面增强相干反斯托克斯拉曼散射（SE-CARS）利用金属纳米结构上的表面等离子体共振来放大目标分子的相干拉曼响应。虽然这些金属天线在SE-CARS研究中取得了重大成功，但在超快激发下纳米天线的光致形态变化在稳定性和可再现性方面引入了重大障碍。这些障碍需要克服，以建立SE-CARS作为快速生物分子传感的可靠工具。在这里，我们通过执行分子CARS测量来解决这一挑战，该测量由具有更有利的热性能的高折射率介电颗粒制成的纳米天线增强。我们提出了第一个实验演示增强分子CARS信号观察Si纳米天线，它提供了更好的热稳定性相比，他们的金属同行。
2022-05-25 physics.chem-ph physics.optics
Efficient Raman lasing and Raman-Kerr interaction in an integrated silicon carbide platform
本文在集成碳化硅平台首次实现效率超50%的拉曼激光，通过调谐微腔使斯托克斯共振对准增益谱，阈值低至2.5 mW，并展示拉曼-克尔相互作用拓宽微梳光谱。
2023-11-11 physics.app-ph physics.optics
Molecular alignment-assisted spectral broadening and shifting in the near-infrared with a recycled depleted pump from an optical parametric amplifier
本文提出回收光学参量放大器的耗尽泵浦在空心光纤中诱导分子排列，结合自相位调制与拉曼非线性，实现近红外信号脉冲超过一个倍频程的展宽和高达204 nm的频移。
2023-08-10 physics.optics
Coherent electronic Raman excitation of valley-orbit split states of phosphorus dopants in silicon
Charles University（查理大学）；Czech Academy of Sciences（捷克科学院）；Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）
本研究通过相干光学激发实现了硅中磷受体谷-轨道分裂态的电子拉曼跃迁，并揭示了载流子密度对波包特性的影响及非共振激发条件下的跃迁机制。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
