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闭合量子系统的孤子慢光
摘要： 本文描述了由五个原子能级组成的闭合量子环系统中孤子脉冲传播的动力学特性。尽管强探测脉冲在线性区域传播时会遭受损耗和展宽，但在特定条件下，该探测脉冲在传播过程中表现出鲁棒性。我们将此现象归因于色散与克尔光学非线性平衡所形成的慢群速度光学孤子。研究结果基于采用耦合麦克斯韦-布洛赫方程对非线性传播过程建立的理论模型。
关键词： 光学孤子、克尔非线性、非线性脉冲传播、闭环量子系统
更新于2025-09-23 15:23:52
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克尔非线性存在下渐变折射率光纤一阶高阶模场的预测
摘要： 我们报道了对具有阶跃型和抛物线型折射率分布的双模光纤中一阶高阶模场的评估研究。该研究分别在无克尔非线性和存在克尔非线性的情况下进行。分析基于采用切比雪夫形式体系的简单迭代方法。以典型阶跃型和抛物线型光纤为例，结果表明我们的计算结果与严格方法获得的精确解高度吻合。因此，这种简易形式体系可作为现有复杂方法的高精度替代方案。该形式体系能准确估算此类光纤中一阶高阶模在克尔非线性影响下的各类传输参数。其操作简便，将有益于光技术领域系统工程师的工作。
关键词： 一阶高阶模场，双模渐变折射率光纤，克尔非线性，切比雪夫技术
更新于2025-09-23 15:23:52
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一种多功能硅-氮化硅光子学平台，用于增强功能与应用
摘要： 硅光子学是集成光子学领域最突出的技术平台之一，可支持多种应用场景。随着该技术逐步迈向成熟的工业核心工艺，我们通过引入氮化硅（SiN）材料来扩展硅光子平台的性能边界。针对不同应用需求，我们开发了多种SiN集成方案，本文详细介绍了这些工艺流程及专用功能核心组件。具体而言，我们展示了SiN在以下领域的应用：数据通信光收发器中的无热复用技术、利用SiN微谐振腔实现非线性频率梳以支持超高速数据传输/光谱分析/计量应用，以及采用SiN构建800-1000纳米波段光学相控阵用于激光雷达系统。这些功能均通过200毫米互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容中试线验证，充分证明了Si-SiN平台的多功能性与可扩展性。
关键词： 收发器、硅光子学、克尔非线性、光学相控阵、粗波分复用（CWDM）、复用、激光雷达、氮化硅、波束转向、频率梳、光栅耦合器
更新于2025-09-23 15:22:29
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克尔非线性参数的解析模式归一化：泄漏模式的非线性增益预测
摘要： 基于解析模归一化的共振态展开方法，我们推导出了适用于束缚模与泄漏模的波导几何结构中非线性脉冲传输通用主方程。在单模近似下，该方程转化为著名的非线性薛定谔方程，并给出了克尔非线性参数的闭合表达式。该克尔参数表达式仅需在跨越空间非均匀区域的最小空间域上计算。其与先前束缚模的矢量表述结果一致，而对于泄漏模，克尔非线性参数表现为复数——其虚部为整体衰减脉冲提供非线性损耗甚至增益。这种非线性增益可产生更强的脉冲压缩与光谱展宽效应，本文以充液毛细管型光纤为例进行了验证。
关键词： 共振态展开、克尔非线性、泄漏模、非线性脉冲传播、波导几何结构
更新于2025-09-23 15:21:21
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原始黑磷与氢化锂插层黑磷中的各向异性三阶非线性
摘要： 二维黑磷（BP）在其线性光学响应中展现出独特的各向异性特性，但其三阶非线性（克尔效应）研究相对较少。本研究采用偏振分辨显微飞秒Z扫描技术，测量了剥离态BP和氢化锂插层BP（LiH-BP）薄片的三阶非线性光学响应。单层BP和LiH-BP薄片均表现出强烈的光学克尔非线性，其三阶非线性极化率超过多数二维材料。LiH-BP的非线性系数高于BP，表明氢化锂插层不仅提升了BP的环境稳定性，还增强了其非线性光学响应。观测到BP和LiH-BP薄片均具有高度各向异性的偏振依赖性克尔非线性。BP与LiH-BP显著的强非线性和各向异性光学响应，显示出这些材料在非线性光子学器件应用中的巨大潜力。
关键词： 面内各向异性、非线性光学响应、氢化锂插层黑磷、克尔非线性、黑磷
更新于2025-09-23 15:21:21
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具有非相干泵浦的金属-电介质-金属波导中的对称与反对称表面等离子体极化激元孤子
摘要： 我们提出一种方案：通过在金属-介质-金属（MDM）波导中间层掺杂梯形三能级量子发射体，实现对称与非对称表面等离激元极化子（SPPs）孤子的稳定线性和非线性传播。在线性传播区域，研究表明对称与非对称SPPs均可通过非相干泵浦获得电磁诱导透明（EIT）效应增益。该EIT效应不仅能完全补偿金属中的欧姆损耗，还可使SPPs获得亚光速群速度。在非线性传播区域，不同强度的非相干泵浦可使对称与非对称SPPs的克尔非线性效应产生巨大增强。基于MDM波导中电场的强局域特性，由此可产生增益辅助的(1+1)维对称/非对称亚光速表面极化孤子。本研究有望为基于MDM波导的纳米尺度光信息处理与传输提供重要应用。
关键词： 孤子、表面等离激元极化激元、电磁诱导透明、克尔非线性、金属-介质-金属波导
更新于2025-09-23 15:21:01
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手性原子介质通过克尔非线性和局域场效应对光双折射及横向古斯-汉欣位移操控的影响
摘要： 我们提出了一种新方案，通过克尔非线性（KNL）和局域场效应研究五能级手征原子介质对高斯探测光束横向古斯-汉欣（GH）位移的影响。重点探究了吸收、色散、反射和透射光束中双折射的物理实现机制，特别是通过局域场和克尔非线性调控双折射透射/反射光束中横向GH位移绝对值与相对变化量的方法。采用半经典原子密度矩阵形式体系，分别及联合考虑克尔效应与局域场作用，推导出手征介质电磁极化率及对应手征系数的表达式?；谖认嘟评砺郏菁扑闼盟凵浞瓷?透射系数求解GH位移。观测发现：仅受局域场或克尔效应作用时，反射光束呈现负向GH位移而透射光束呈正向位移；当两者共同作用时，反射与透射光束均呈现正向GH位移。局域场与克尔场还能改变左右旋圆偏振双折射光束的发散角。GH位移量取决于入射角与探测光失谐量?？艚橹手械目硕】杉跞跗涓飨蛞煨?。实验数据显示：无克尔效应时，局域场作用下双折射反射光束的GH位移相对变化量可达±30%；而克尔效应与局域场共同作用时，该相对变化量为20%。本研究成果在非线性光学、等离激元及生物光子器件中具有调控光传播与光信号处理的潜在应用价值。
关键词： 稳态相理论、克尔非线性、双折射手性介质、古斯-汉欣位移、密度矩阵形式体系、多普勒展宽介质
更新于2025-09-23 15:19:57
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二维层状氧化石墨烯薄膜与微环谐振器集成以增强非线性光学效应
摘要： 将层状二维氧化石墨烯（GO）薄膜与微环谐振器（MRRs）集成，实验验证了非线性光学的增强效果。采用大面积、无转移、逐层可控的GO涂覆方法，在互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的掺杂二氧化硅MRRs上集成了均匀涂覆（1-5层）和图案化（10-50层）的GO薄膜，并精确控制薄膜厚度。图案化器件进一步通过光刻和剥离工艺实现薄膜位置与涂覆长度的精准调控。针对不同泵浦功率和共振波长的四波混频（FWM）测量显示：均匀涂覆单层GO的器件效率提升约7.6 dB，而图案化50层GO器件的效率提升达10.3 dB。该测量结果与理论高度吻合——FWM效率的提升源于GO薄膜的高克尔非线性和低损耗特性，以及MRRs内部强烈的光-物质相互作用。通过FWM测量还提取了GO三阶非线性随层数和泵浦功率的变化规律，揭示了GO薄膜从二维单层向准体相行为演变的物理本质。这些结果证实了集成二维层状GO薄膜的光子谐振器具有优异的非线性光学性能。
关键词： 四波混频、氧化石墨烯、微环谐振器、集成光学、克尔非线性、二维材料
更新于2025-09-23 15:19:57
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微球谐振腔中的非线性光学
摘要： 非线性频率转换需要高强度密度，通常通过脉冲激光源、反常色散、高非线性系数或长相互作用长度实现。回音壁模式微谐振器（WGMRs）作为光子器件，能增强非线性相互作用——即便处于正常色散区，也可利用其将光长时间约束在极小体积内的特性，实现连续波（CW）非线性频率转换。所有信号必须与腔体共振。本文综述了玻璃微球空腔（包括空心与实心结构）中的非线性光学过程。
关键词： 克尔非线性、光机械振荡、受激布里渊散射、光学谐振腔、回音壁模式
更新于2025-09-23 15:19:57
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耦合表面TE波与泄漏TM电磁波的非线性传播
摘要： 研究了非线性非均匀介质填充的Goubau线（由同心介质层包裹的理想导电圆柱体）中TE表面波与TM漏波叠加形成的耦合电磁波传播特性（若介电常数为线性，则耦合波不存在）。该非线性耦合TE-TM波具有两个（独立）频率和两个（耦合）传播常数。通过将物理问题转化为麦克斯韦方程组的非线性双参数传输本征值问题，证明了耦合TE-TM波的存在性，并确定了传播常数的局域化区间。
关键词： 非线性波导，非线性耦合TE-TM波，克尔非线性，麦克斯韦方程组，双参数特征值问题，耦合传播常数
更新于2025-09-16 10:30:52