Thermo-optical response of photonic crystal cavities operating in the visible
本文研究了可见光区亚磷酸镓光子晶体腔中的热光效应。通过测量窄共振的位移，我们推导出温度范围在5 K和300 K之间的温度范围内，在约605 nm的波长的磷化镓的局部折射率在阿升volumina的温度依赖性。此外，研究了光子晶体腔在可见光热光开关中的应用潜力。作为一个例子，我们证明了热光开关与13 dB的对比度。
2013-05-01 physics.optics
High Quality factor photonic crystal nanobeam cavities
我们研究了硅基高品质因数光子晶体纳米梁腔的设计、制备和实验特性。采用五孔锥形一维光子晶体反射镜，通过精确控制腔长，设计出了理论品质因数高达1400万的腔。通过检测垂直入射激光束的交叉偏振共振散射光，我们测量了近750，000的品质因数。模拟了腔体尺寸对模式频率和品质因数的影响，并进行了实验验证。
2009-02-05 physics.optics
Optical parametric oscillators in isotropic photonic crystals and cavities: 3D time domain analysis
本文研究了在谐振腔和光子晶体中通过四波混频实现的光学参量振荡。理论分析强调的现象和状态密度的作用的相关功能。使用全矢量三维时域模拟，包括色散和非线性偏振，我们第一次解决这个过程中的面心立方晶格和光子晶体板。研究结果为在各向同性介质中发展新型参量源提供了理论依据。
2004-03-01 physics.optics
Demonstration of high-Q TE-TM photonic crystal nanobeam cavities
我们实验证明了高品质因数的双偏振TE-TM光子晶体纳米梁腔。在500 nm厚的硅层中制造独立的纳米梁，并使用锥形光纤和自由空间共振散射装置进行探测。我们测量了TM和TE模式的Q因子大于10^4，并在TM模式谐振处观察到大的光纤传输压降（0.3 - 0.4）。
2010-11-11 physics.optics
Deterministic integrated tuning of multi-cavity resonances and phase for slow-light in coupled photonic crystal cavities
我们提出了多个光子晶体腔的集成芯片级调谐。优化的实施方式允许通过在硅纳米膜上直接局部温度调谐来有效且精确地调谐多腔谐振（高达~1.60 nm/mW）和腔间相位（~ 0.038 pi/mW）。通过设计蛇形金属电极和仔细的电子束对准以避免腔模式重叠，耦合的光子晶体L3腔保持其高品质因数。确定性谐振和相位控制使得能够在电磁感应透明（EIT）的全光模拟与平顶滤波器线型之间切换，未来应用于捕获光子/光子晶体管和光电调制器。
2010-12-28 physics.optics
Photoluminescence from silicon dioxide photonic crystal cavities with embedded silicon nanocrystals
利用硅纳米晶体在二氧化硅中制备了一维纳米梁光子晶体腔。实验中发现品质因数超过9 × 10 ^3，与理论预测相符，模体积为1.5（λ/n）^3。在600-820 nm的可见光波长范围内观察到来自腔模的光致发光。在不同的温度和泵浦功率下，对腔的损耗特性进行了研究。自由载流子吸收效应被发现是显着的泵功率低至几百千瓦。
2010-03-04 physics.optics
Efficient side-coupling to photonic crystal nanobeam cavities via state-space overlap
我们提出了通过调整物理空间和k空间中的PCN腔模和馈电总线波导的重叠来实现与低阶谐振有效耦合的侧耦合光子晶体纳米束（PCN）腔的设计指南。我们表明，最佳的侧耦合配置功能在非零的k矢量偏移之间的总线波导和PCN腔模式。具有高对比度共振的侧耦合PCN的简单设计为其在复用的片上光子器件中的实际实现打开了大门。
2018-12-20 physics.optics
A study of thermally-induced optical bistability and the role of surface treatments in Si-based mid-infrared photonic crystal cavities
我们报告了在大约4.5 \mum工作的Si基光子晶体腔中观察到的光学双稳态。时域测量表明，这种光学双稳性的来源是热的，与5 \mus的顺序上的时间常数。通过使用表面处理（湿法工艺和退火）显示出质量（Q）因子的改善，导致在4.48 \mum下Q因子从11，500增加到29，300。在N2环境中退火后，在我们的腔中不再看到光学双稳态。
2011-10-13 physics.optics
Second harmonic generation in GaAs photonic crystal cavities in (111)B and (001) crystal orientations
我们研究了（001）和（111）B取向GaAs中光子晶体腔的二次谐波产生。基本共振在1800 nm处，导致低于GaAs带隙的二次谐波。带隙以下操作最小化泵浦的二次谐波吸收和双光子吸收。光子晶体腔制作在两个方向上的GaAs衬底的各种面内旋转。二次谐波的旋转依赖性和远场模式匹配模拟。我们在（001）和（111）B取向的GaAs中观察到类似的1.2%/W的最大效率。
2014-07-07 physics.optics
Add-drop filter based on dual photonic crystal nanobeam cavities in push-pull mode
我们展示了一个分插滤波器的基础上的双光子晶体纳米梁腔系统，模拟行波谐振器的操作和下降的光谐振到一个单一的输出端口。该器件采用先进的SOI CMOS（IBM 45nm SOI）芯片实现，无需任何工艺修改，在3dB带宽为64GHz的情况下，通口消光系数为16dB，分出口损耗为1dB。据我们所知，这是第一个基于光子晶体纳米梁腔的四端口分插滤波器的实现。
2015-04-29 physics.optics
Combined photonic-plasmonic modes inside photonic crystal cavities
本文对二维光子晶体中金属纳米线与局域腔相互作用的光学性质进行了数值研究。的模式，其波长和宽度的性质作为粒子半径的函数进行了研究。它示出特别是一个粒子的直径约晶格常数呈现出非常窄的共振对应于混合光子等离子体模式，其中增加的寿命是由于减少的辐射损耗与光子晶体的相互作用。这些结果在需要窄等离子体共振的领域中打开了有趣的应用，如在基于LSP共振的生物传感中。
2015-02-09 physics.optics
Radio frequency regenerative oscillations in monolithic high-Q/V heterostructured photonic crystal cavities
报道了在高品质因数与模体积比（Q/V）的单晶硅异质结构光子晶体腔中再生振荡的时域和频域观测结果。用非线性耦合模理论（CMT）跟踪光子、自由载流子布居和温度变化的动力学来解释这些结果。我们实验证明了有效的调谐的射频（RF）音调的激光腔失谐和激光功率电平，确认CMT模拟与敏感的输入参数。
2014-05-29 physics.optics
Gallium nitride L3 photonic crystal cavities with an average quality factor of 16,900 in the near infrared
在GAN自支撑光子晶体平板中制备了光子晶体点缺陷腔。腔体基于流行的L3设计，该设计使用基于遗传算法的自动化过程进行优化，以最大化品质因数。几个单独的腔复制品的光学表征导致在谐振波长λ $\sim 1.3$ μm处的平均无载品质因数Q = 16，900，最大测量Q值为22，500。品质因数和谐振波长的统计数据都很好地解释了第一性原理模拟，包括制造无序和背景光吸收。
2014-11-24 physics.optics
Photo-oxidative tuning of individual and coupled GaAs photonic crystal cavities
我们利用平均功率为$10~\mathrm{μW}$的$390~\mathrm{nm}$脉冲激光器，提出了一种新的GaAs光子晶体腔调谐光诱导氧化技术。激光氧化一个小的$\left(\sim 500~\mathrm{nm}\right)$直径的斑点，降低局部折射率并蓝移腔。可以实时主动监控调优进度。我们还演示了一对邻近耦合腔中的单个腔的调谐，表明这种方法可用于校正腔阵列中制造缺陷引起的不期望的频率偏移。
2014-01-30 physics.optics
Demonstration of mid-infrared waveguide photonic crystal cavities
我们已经证明了我们认为是第一个波导光子晶体腔工作在中红外。该器件采用Ge 23 Sb 7S 70硫系玻璃和CaF 2为衬底，通过光刻和聚焦离子束刻蚀相结合的方法制备而成。在5.2 μm波长下采用光纤端射耦合方法对波导耦合腔进行了表征，在临界耦合区附近测得的加载品质因数约为2,000。
2013-05-20 physics.optics
Generation of vector beams in planar photonic crystal cavities with multiple missing-hole defects
提出了一种在含有多个缺孔缺陷的平面光子晶体腔中产生矢量光束的新方法。通过对谐振腔中谐振模的模拟，我们观察到每个缺陷中的光场具有不同的相位和偏振态分布，这就保证了缺陷散射光合成矢量光束的可能性。通过索末菲衍射理论计算的腔模的远场辐射图案呈现具有中空强度分布和偏振奇异性的矢量光束。此外，通过改变缺陷周围的空气孔，可以提高矢量光束从腔中的提取效率。这种基于平面光子晶体腔的矢量光束发生器可以为矢量光束在其传播和与物质的相互作用中的片上控制提供有用的见解。
2014-04-13 physics.optics
Transport tuning of photonic topological edge states by optical cavities
基于传统介质材料中的空气棒，设计了晶体对称性保护的光子拓扑边缘态（PTES）作为光子拓扑波导（PTW）与侧光腔耦合。以单模和二重简并模腔为例，证明了与PTW耦合的腔可以改变PTES的无反射输运。单模腔能够在其谐振频率下完美地反射PTE，从而在透射光谱中形成凹陷。在半深度处的凹陷全宽度取决于腔和PTW之间的耦合强度，并且因此取决于腔的几何形状和相对于PTW的距离。而具有双重简并模的腔导致了更复杂的PTES输运，其透射谱可以是Fano形式。这些效应与我们建立的一维PTW-腔输运理论相一致，其中PTW与腔的耦合被认为是$δ$或非$δ$类型。这种与侧腔耦合的PTW，结合了拓扑特性和方便的可调谐性，具有广泛的拓扑光子器件的多样性。
2019-02-16 physics.optics
Design of mid-IR and THz quantum cascade laser cavities with complete TM photonic bandgap
提出了一种由具有完全面内光子带隙的平面光子晶体构成的中红外和太赫兹量子级联激光腔的设计。该设计是基于蜂窝晶格，并实现了一个完整的平面内的光子带隙的横向磁偏振光，同时保留了有效的电注入的连接模式。识别用于激光发射的候选缺陷模式。然后，该晶格被用作模型系统来证明一种新的效应：在某些条件下-通常在THz范围内满足-可以通过顶部金属接触的唯一图案化来获得完整的光子带隙。这种可能性大大降低了所需的制造复杂性，并避免了半导体有源区的潜在损坏。
2007-01-11 physics.optics
Hybrid Photonic-Plasmonic Cavities based on the Nanoparticle-on-a-Mirror Configuration
混合光子-等离子体腔已经作为一种新的平台出现，以增加光-物质相互作用，能够以单独的光子或等离子体腔无法实现的单一方式增强Purcell因子。在迄今为止提出的主要由金属蝴蝶结天线组成的混合腔中，由光刻以可重复的方式限定的等离子体间隙尺寸被限制为最小值\approx 10 nm。镜面上纳米粒子（NPoM）腔在实现最小可能模式体积方面要优越得多，因为可以产生小于1 nm的间隙。在这里，我们设计了一个混合腔，它结合了NPoM等离子体腔和介电纳米束光子晶体腔在横磁（TM）偏振操作。金属纳米颗粒可以放置在非常靠近（< 1 nm）介电腔的上表面，其充当低反射率镜。我们通过数值计算证明，这种混合等离子体-光子腔结构具有高于10^{3}的品质因数Q和低至10^{ \num{-3} }的归一化模体积V，从而导致高的Purcell因子（FP \approx 10 ^5），同时利用当前技术在实验上是可行的。我们的研究结果表明，具有亚纳米间隙的混合腔应该为增强纳米光子系统中的光-物质相互作用开辟新的途径。
2021-06-03 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
Observation of Transparency of Erbium-doped Silicon nitride in photonic crystal nanobeam cavities
在掺铒非晶氮化硅层中制备了一维纳米梁光子晶体腔。在低温和室温下，在不同的光抽运功率下，研究了1.54 μ m左右腔体的光致发光。共振器表明珀塞尔增强吸收和发射率，也证实了时间分辨测量。共振线宽随抽运功率的增加而变窄，表明吸收漂白和材料在5.5 K和室温下的受激发射开始。我们估计从腔线宽，Er已被泵浦到透明的腔谐振波长。
2010-03-09 physics.optics
High-Q/V air-mode photonic crystal cavities at microwave frequencies
我们目前的结果，光子微波谐振器的设计和制造在17.4 GHz的记录高品质因数（Q = 26,400）在室温下超过一个立方波长的模式体积。腔体被独特地设计成使其电场集中在空气中，这允许有效地耦合到自由空间，并促进与气态原子系统和流体的相互作用。
2011-01-28 physics.optics
Coupled fiber taper extraction of 1.53 um photoluminescence from erbium doped silicon nitride photonic crystal cavities
光纤锥用于收集在硅上的掺铒氮化硅中制造的光子晶体腔中的~1.5 μ m的光致发光发射。通过光纤锥的光致发光收集相对于自由空间增强2.5倍，总锥收集效率为53%。通过改变光纤锥距腔的偏移量，可以获得较宽的耦合强度调谐范围。这种材料体系结合光纤锥形收集器，有望用于构建片上光放大器。
2010-01-04 physics.optics
Cylindrical vector resonant modes achieved in planar photonic crystal cavities with enlarged air-holes
我们揭示了三角晶格平面光子晶体在第一光子带的顶部带边支持具有径向和方位对称电场分布的布洛赫模。通过简单地扩大平面光子晶体的中心空气孔，可以得到两个由相应的布洛赫模分叉的圆柱矢量谐振模，它们具有约3,000的高品质因数和小的模体积。两个谐振模的远场辐射呈现出高质量的圆柱形矢量光束轮廓。通过改变中心缺陷周围的六个最近相邻的空气孔，可以优化谐振模式。谐振模近场和远场的柱对称特性为研究平面光子晶体腔中光与物质的相互作用和器件的发展提供了新的视角。
2017-09-11 physics.optics
Design of plasmonic photonic crystal resonant cavities for polarization sensitive infrared photodetectors
我们设计了一种偏振敏感谐振腔用于中红外光电探测器，利用一个光子晶体腔和一个单一或双金属等离子体波导，以实现增强的探测器效率，由于优越的光学限制在有源区。由于谐振腔具有高频率和偏振敏感性，这种谐振腔结构可用于基于芯片的红外光谱仪和相机，可以高精度地区分不同的材料和温度。
2009-10-15 physics.optics
Coupled photonic crystal nanobeam cavities
我们描述了耦合的高品质（Q）因子硅纳米梁光子晶体腔的设计、制造和光谱学。我们表明，单纳米束腔模式耦合成偶数和奇数叠加模式，我们模拟了频率和Q因子作为纳米束间距的函数，表明两种模式之间的差分波长偏移70 nm是可能的，同时保持Q因子大于10^6。对于衬底上和独立的纳米梁，我们实验监测的响应，甚至模式的间隙是变化的，并测量Q因子高达200，000。
2009-05-01 physics.optics
Inverse-Designed High-Q and Small-Mode-Volume Silicon Nitride Photonic Crystal Cavities for Second- and Third-Harmonic Generation
NTT Nanophotonics Center, NTT, Inc.（NTT公司纳米光子学中心）；Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司基础研究实验室）；International Center for Elementary Particle Physics, University of Tokyo（东京大学国际基本粒子物理中心）；Device Technology Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司器件技术实验室）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
该研究通过逆设计优化二维氮化硅光子晶体腔，实现近化学计量比二维氮化硅光子晶体腔最高约80000的品质因数，从同一腔观测到二次与三次谐波产生，确立其为非线性光子学及异质集成光子器件的有前景平台。
2026-10-28 physics.optics
Maximizing the quality factor to mode volume ratio for ultra-small photonic crystal cavities
采用拓扑优化的方法，系统地设计了小加工容差的光子晶体腔，以提高品质因数与模体积之比Q/V.对于宽松的加工容差，得到了一个蝴蝶结形状的腔，它将衍射极限以外的光限制在深亚波长体积内.然而，施加小的制造公差仍然导致有效的设计，具有衍射限制的约束。受数值计算结果的启发，通过几何拟合提取了椭圆环光栅腔的概念。数值计算结果表明，对于小尺寸，拓扑优化腔提高Q/V比高达两个数量级相对于标准的L1腔和一个以上的数量级相对于形状优化的L1腔。腔尺寸的增加可以通过增加Q因子来提高Q/V比，而不显著增加V。优化腔和参考腔之间的比较表明，V的显著减小需要腔中的大的拓扑变化。
2018-12-18 physics.optics
Realization of chiral whispering gallery mode cavities enabled by photonic Chern insulators
本文将拓扑物理引入光子腔，利用光子陈绝缘体实现 chiral 回音壁模式，并通过数值模拟与实验证明其对缺陷的鲁棒性，为鲁棒微腔设计及光-物质相互作用研究提供了新平台。
2025-01-01 physics.optics
On-chip spectroscopy with thermally-tuned high-Q photonic crystal cavities
光谱法是确定潜在危险材料化学成分的一种灵敏方法。在这里，我们证明了热调谐高Q值光子晶体腔可以用作紧凑的高分辨率片上光谱仪。我们已经使用这样的芯片级光谱仪测量乙炔和氰化氢在1550 nm光谱带的吸收光谱，并表明，我们可以区分这两种化学物质，即使这两种材料在相同的光谱区域的光谱特征。我们的研究结果为开发可以检测有毒物质的芯片大小的化学传感器铺平了道路。
2015-11-03 physics.optics
Tailoring Topological Edge States with Photonic Crystal Nanobeam Cavities
光子系统中拓扑边态的实现为以新颖的方式操纵光提供了前所未有的机会。Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型最近获得了极大的关注，并已在广泛的光子平台中被利用来创建TES。提出了一种基于SSH光子晶体纳米梁腔的光子拓扑绝缘体策略。与基于一维晶格中交替调谐耦合强度的传统光子SSH方案相比，我们的方案提供了更高的灵活性，并允许通过以二维方式操纵模式耦合来定制TES。我们发现，建议的孔阵列为基础的纳米梁在介电膜可以选择性地定制单或双TES在电信领域通过控制相邻的SSH纳米梁在垂直和水平方向上的耦合强度。我们的发现提供了一个深入的理解SSH模型，并允许在利用SSH模型的集成拓扑光子器件具有独特的属性和功能的额外的自由度。
2020-06-27 physics.optics
Design of dispersive optomechanical coupling and cooling in ultrahigh-Q/V slot-type photonic crystal cavities
描述了超高Q/V缝隙型光子晶体腔中的强光-机动力学相互作用。色散耦合是基于模隙光子晶体腔，其具有0.02（lambda/n）3模体积的空气模中的光局部化，同时保持光学腔Q高达5 × 106。机械模式被建模为具有460 MHz的基本谐振ω_m/2 π和估计为12，000的品质因数Qm。对于这种槽型光机械腔，色散耦合gom的数值计算高达940 GHz/nm（洛美202 nm）的基本光机械模式。冷却和放大的动态参数振荡，在解决和未解决的边带限制，数值研究，随着位移谱密度和冷却速率的各种操作参数。
2010-08-10 physics.optics
Symmetry, degeneracy and optical confinement of modes in coupled microdisk resonators and photonic crystal cavities
基于Muller围道积分方程和三角-三角Galerkin离散技术，提出了一种快速、高精度的方法，用于回音壁（WG）模式微盘谐振腔和光子晶体（PC）缺陷腔的光谱设计和微调。结果表明，结构的对称性对耦合腔群中自然模的简并度和近简并度以及模的光限制有显著的影响。通过利用分子几何的对称性和调节腔间耦合距离，设计出了具有极大提高的品质因数的光子分子。光谱工程耦合谐振腔结构的低阈值微盘激光器，光学生物传感器，和随机粉末激光器的潜在应用进行了讨论。
2005-09-23 physics.optics
Spectral tuning of multimode three-dimensional photonic crystal cavities for enhanced anti-Stokes Raman scattering
三维（3D）光子晶体（PhCs）中的多模中空微腔被设计用于实现增强的相干反斯托克斯拉曼散射，这要求腔具有三个具有相等间隔的谐振频率的高品质因子（Q）模。3D光子晶体中的空腔比2D平板在设计和调谐方面具有更大的灵活性，因为降低Q值的辐射损耗可以通过3D光子带隙来抑制。我们首先根据微扰理论通过改变腔的材料和几何形状来同时调谐所有的模式频率。多个模式之间的光谱间距根据其模式轮廓的对称性、体积和场分布来调整。通过求解频域中的麦克斯韦方程组，计算了谐振模式的频率和场分布。
2010-07-07 physics.optics
Efficient continuous-wave nonlinear frequency conversion in high-Q Gallium Nitride photonic crystal cavities on Silicon
本文报道了在连续波共振激发下，在硅衬底上的氮化镓平板光子晶体（PhC）谐振腔中，通过二次谐波（SHG）和三次谐波（THG）实现电信频段的非线性频率转换。优化的二维光子晶体腔增强远场耦合的特点是高达4.4 $\times10^{4}$的品质因数，接近计算的理论值。光限制的强增强使得能够实现有效的SHG，实现2.4 $\times10^{-3}$ $W^{-1}$的归一化转换效率，以及同时的THG。已检测到高达0.74 nW的二次谐波发射功率没有饱和。本文的结果验证了氮化镓用于集成非线性光学处理的适用性。
2016-09-26 physics.optics
Dynamically Reconfigurable Photonic Crystal Nanobeam Cavities
波长尺度、高Q因子的光子晶体腔已经成为光信号的芯片上操作的选择平台，其应用范围从低功率光信号处理和腔量子电动力学到生物化学传感。然而，这些应用中的许多应用受到制造公差和不能精确控制制造结构的谐振波长的限制。已经探索了用于制造后波长修整和动态波长控制的各种技术-使用例如热效应、自由载流子注入、低温气体冷凝和浸入流体中。然而，这些方法通常受到小调谐范围、高功耗或不能连续或可逆地调谐的限制。在这封信中，通过结合纳米机电系统（NEMS）和纳米光子学，我们展示了可重构的光子晶体纳米梁腔，可以连续和动态地调整使用静电力。在小于6 V的外部偏置和可忽略的稳态功耗下，调谐范围可达~10 nm。
2009-09-11 physics.optics
Large Quality Factor Enhancement Based on Cascaded Uniform Lithium Niobate Bichromatic Photonic Crystal Cavities
在本文中，通过级联多个双色光子晶体，我们证明了品质因数可以大大大于在一个孤立的腔，而不增加总的尺寸的设备。以钛酸锂光子晶体为例，计算结果表明，当倾斜角为70°时，级联腔的品质因数可达10^5，比孤立腔的品质因数高一个数量级。该器件可以很容易地用现有的锂离子刻蚀技术制备。我们已经实验性地制造了所提出的器件，包括具有70°倾斜角的孔。该工作有望为高品质因数光子晶体腔的设计提供指导。
2022-10-21 physics.optics
Nanobeam Photonic Crystal Cavity Light-Emitting Diodes
我们目前的结果电驱动纳米束光子晶体腔形成的横向p-i-n结在砷化镓。尽管纳米梁的导电尺寸很小，但它具有强大的电气特性，在低驱动功率下可以实现高电流密度。就像它们的二维对应物一样，纳米梁腔在室温下从嵌入的1,250 nm InAs量子点中表现出明亮的电致发光。小的室温微分增益观察到在腔与小光束自加热表明激光是可能的。这些结果打开了大门，有效的电子控制有源纳米束腔的各种纳米光子应用。
2011-06-28 physics.optics
Observations of temporal group delays in slow-light multiple coupled photonic crystal cavities
我们证明了相干耦合高Q多腔光子晶体中的时间群延迟，在一个全光模拟电磁诱导透明。我们报告确定性控制的群延迟高达4倍的单腔寿命在我们的CMOS制造的室温芯片。在三维数值模拟和理论分析的支持下，我们的多泵浦光束方法可以控制单透明峰和双透明峰中的多腔谐振和腔间相位。驻波波长尺度的光子局域化允许芯片级光脉冲捕获和耦合腔QED的直接可扩展性。
2010-04-20 physics.optics
Deterministic design of wavelength scale, ultra-high Q photonic crystal nanobeam cavities
光子晶体纳米束腔是光通信，光学力学，光流体学，腔QED等多功能平台的兴趣在以前的工作\cite{quan10}，我们提出了一种确定性的方法来实现可编程\emph{Q}腔。这一后续工作提供了系统的分析和确定性的设计配方的验证，并进一步扩展到空气模式腔的讨论。我们演示了$Q>10^9$的介电模和空气模腔的设计，以及高\emph{Q}（$>10^7$）和高谐振传输（$T>95%$）的腔。
2011-08-12 physics.optics quant-ph
Linear and nonlinear capacitive coupling of electro-opto-mechanical photonic crystal cavities
我们制作并表征了一个微尺度硅电光机械系统，其机械运动通过辐射压力耦合到电路和光学光子晶体腔。为了实现大的机电相互作用强度，我们实现了一个逆荫罩制造方案，获得电容器的间隙小至30纳米，同时保持硅表面质量所需的光损耗最小化。使用灵敏的光学读出的光子晶体腔，我们表征的线性和非线性电容耦合到基本的63 MHz的平面内弯曲运动的结构，显示在这样的设备中的大机电耦合可能是适合于实现有效的微波到光信号转换。
2014-07-10 physics.optics
Ultrafast Optical Switching Using Photonic Molecules in Photonic Crystal Waveguides
利用时域有限差分法和耦合模理论研究了光子晶体平板结构中光子分子与波导的耦合。在双腔光子分子中，腔模的耦合产生两个具有对称和反对称场分布的超模。当同时激发两个超模时，电场的能量在两个腔之间振荡。为了激发和探测光子晶体的能量振荡，我们将光子分子与两个光子晶体波导集成在一起。在耦合结构中，我们发现两个超模的品质因数可能会因为超模的场分布不同而不同。通过优化两个光子分子腔间空气孔的半径，得到了两个超模的品质因数几乎相等，波导模与两个超模之间的耦合强度也几乎相等。在这种情况下，两个腔之间的完整能量振荡可以通过一个波导中的泵浦源获得，其可以由另一个波导读出。最后，我们证明了所设计的结构可以用于超快光开关的时间尺度为几皮秒。
2015-04-07 physics.optics
Parametric Optomechanical Oscillations in Two-Dimensional Slot-Type High-Q Photonic Crystal Cavities
我们实验证明了一种基于空气缝光子晶体腔的光机械腔，其光学品质因数Qo=4.2 \times 10 ^4，小模体积为0.05立方波长。光学模式与频率高达数百MHz的面内机械模式耦合。基本机械模式示出了65 MHz的频率和376的机械品质因数。实验测得的光机械耦合率gom/2 pi为154 GHz/nm，对应于真空光机械耦合率g*/2 pi为707 kHz。当输入功率低于mW时，腔体呈现出强烈的参量振荡。测量了光子晶体光机械振荡器的相位噪声。
2012-05-05 physics.optics
Differential Refractive index sensor based on Photonic molecules and defect cavities
提出了一种基于介质柱光子分子阵列和两个结构缺陷腔的新型差示折射率传感器。作为传感器的光子拟议的结构的透射谱示出了一个宽的光子阻带与两个本地化的状态。其中之一，参考状态，是绑定到一个十边形环的圆柱和其他的，感测状态，缺陷腔的晶格。结果表明，缺陷模式是非常敏感的介电常数不同于周围的圆柱体的材料的存在下，而在PM中的状态是不受它们的存在。这种行为允许设计用于感测应用的设备。传感器的原型，在微波区，是建立使用由钠钙玻璃圆柱体（介电常数为4.5）制成的3x 2 PM阵列的矩阵。在微波范围内（8-12 GHz）的透射光谱测量与不同的折射率的样品插入到缺陷腔。时域有限积分法的模拟结果与实验结果吻合较好。我们发现传感器的响应是线性的。器件测量范围由组成器件的圆柱体的介电常数决定。由于麦克斯韦方程组的标度不变性，本文给出的微波区的结果可以外推到可见光区。这使得我们的原型作为传感器也在光学范围内的一个有前途的结构。
2016-04-26 physics.optics
Two-dimensional porous silicon photonic crystal light emitters
我们设计、制作了纳米多孔硅二维光子晶体腔，并进行了初步实验。由于Purcell效应和由腔限定的定向辐射图案，预期在谐振波长处的光致发光提取效率的增强。由于其小的模体积和适度的品质因数，这种腔还应当增强多孔Si所表现出的非线性，超过在一维分布式布拉格反射腔中观察到的非线性。这种设计很好地将其自身与传统的基于硅的电子器件集成在单个芯片上。
2005-09-21 physics.optics
Multimode Nanobeam Photonic Crystal Cavities for Purcell Enhanced Quantum Dot Emission
本文设计并演示了 GaAs 光子晶体纳米梁腔，通过增大量子点与刻蚀侧壁的距离抑制光谱展宽，在几何约束导致的多模传播条件下实现品质因子约 10^3 的共振，为 Purcell 增强单光子发射提供新途径。
2025-07-18 physics.optics
Ab-initio Mapping of Projected Local Density of States in Arbitrary Nanostructures: Application to Photonic Crystal Slabs and Cavities
基于光子的投影局域态密度（PLDOS），我们发展了一个局域耦合理论，可以同时处理任意纳米结构中量子发射体与光子之间的弱相互作用和强相互作用。PLDOS的映射方法非常灵活有效。我们的从头算PLDOS很好地解释了最近对光子晶体平板的实验观察。更重要的是，首次建立了连接PLDOS和腔量子电动力学的桥梁，解决了品质因数、g因子和真空拉比分裂等问题。我们的工作极大地丰富了有关纳米结构中光与物质相互作用的知识。
2012-10-28 physics.optics
Unveiling spin-orbital angular momentum locking in photonic Dirac vortex cavities
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Suzhou Institute for Advanced Research, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学苏州高等研究院）；Soochow University（苏州大学）；The University of Hong Kong（香港大学）；Taiyuan University of Technology（太原理工大学）
本研究通过自旋分辨测量揭示了狄拉克涡旋腔中自旋-轨道角动量锁定现象，展示了其与手性和谷间耦合的关系，并提出了任意阶OAM辐射的设计方法。
2026-01-19 physics.optics
Topological photonic cavities based on dissimilar Bragg gratings
Universidad de Málaga（马拉加大学）；CNRS, Université Paris-Saclay（法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）；Adelaide University（阿德莱德大学）；National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）
本文提出基于不同布拉格光栅能带反转的拓扑光子腔新策略，突破对称约束，实验验证了无需周期偏移的硅腔拓扑模式。
2026-09-16 physics.optics
Emerging Optics from Structured Nanoscale Optical Cavities
本文综述结构化纳米光学腔的近场、集体耦合及光与物质相互作用调控，总结纳米激光性能及其在量子工程、拓扑光子学与集成光子系统中的应用。
2023-07-24 physics.optics
Induced cavities for photonic quantum gates
在原子介质中，光场可以诱导出有效腔，从而增强光学非线性。本文研究了诱导腔与基于里德伯阻断的光子量子门的集成。考虑到原子介质中的损耗，我们计算了相应的精细度和门失真。我们的分析表明，传统的限制所施加的封锁光学深度减轻了诱导腔长介质，从而建立了总的光学深度的介质作为一种补充资源。
2017-07-17 physics.atom-ph physics.optics
Local tuning of photonic crystal cavities using chalcogenide glasses
我们展示了一种方法，局部改变平面光学器件的折射率，通过光暗化的薄硫系玻璃层沉积在设备的顶部。该方法被用来调谐的GaAs基光子晶体腔的共振高达3 nm，在940 nm，只有5%的腔品质因数恶化。该方法在光子器件的后期制作调谐中具有广泛的应用。
2007-11-09 physics.optics quant-ph
Building reliable 3D photonic integrated circuits and cavities at the wafer scale
Department of Electrical and Computer Engineering and State Key Laboratory of Optical Quantum Materials, The University of Hong Kong（香港大学电气与计算机工程系及光学量子材料国家重点实验室）
本文提出了一种蚀刻辅助化学机械抛光技术，解决了三维光子集成电路中层间过渡损耗均匀性和效率-足迹平衡问题，实现了低损耗的三维结构和高Q值光学腔体。
2026-04-14 physics.optics
Stable planar mesoscopic photonic crystal cavities
该研究利用介观光子晶体的自准直效应和高反射率平面PhC反射镜，构建稳定紧凑的类Fabry-Perot腔，并在5周期优化结构中实现超过10^4的Q因子。
2014-05-15 physics.optics
