作者单位
摘要
复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室,上海 200433
基于少模光纤的空分复用(SDM)技术是一种能将现有单模光纤通信系统的容量提高数十倍的关键技术,作为一种克服传统单模光纤通信系统容量瓶颈的有效手段,值得深入研究。本综述介绍了基于强耦合的少模光纤模分复用中的复用/解复用器、光纤放大器、少模光纤、光传输系统集成器件的关键技术及研究进展,介绍了部分较为经典的或是最新的强耦合少模光纤复用光传输系统的实验,并探讨了模分复用光传输系统的未来研究方向。
空分复用 强耦合 少模光纤 模分复用器 少模光纤放大器 集成器件 space division multiplexing strong coupling few-mode fiber mode division multiplexer few-mode fiber amplifier integrated device 
激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2300008
作者单位
摘要
复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室,上海 200433
采用少模光纤强耦合模分复用技术是大容量光纤通信系统的一种主要方案,而数字信号处理能在数字域补偿信道中带来的损伤,为信号恢复提供了灵活性并进一步提升传输容量。介绍了少模光纤强耦合通信系统中相比单模光纤系统所受到的额外损伤,并介绍了补偿损伤所使用的多输入多输出(MIMO)均衡算法、空时编码(STC)算法、干扰消除算法和最大似然估计算法的工作原理和主要研究进展,同时阐述了当前这些算法在复杂度、传输时延、光传输速率等方面仍存在局限性。结果表明,MIMO均衡算法结合STC有明显优势,在未来大容量长距离少模光纤强耦合通信系统中具有重要的应用意义。
光通信 模分复用 强耦合 少模光纤 多输入多输出均衡器 空时编码 干扰消除 optical communications mode division multiplexing strong mode coupling few-mode fiber multiple input multiple output equalizer space-time code interference cancellation 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1700001
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所,红外物理国家重点实验室,上海 200083
2 上海科技大学 物质与科学技术学院上海 201210
光电子芯片在人工智能时代的复杂信息转换中扮演着重要角色。通过强耦合的电子-光子态可以实现光电转换的最高效率。利用电子自旋的自由度具有独特的优势。自旋的集体激发可以形成磁子,它具有长寿命和对焦耳热免疫的特性。这些特性可以通过磁子和高速光子之间的强耦合结合起来,形成 "腔-磁子极化激元(CMP)"。最近的进展集中在构建高协同性的CMP,控制CMP的辐射和传输,理解CMP的完美吸收机制,以及开发片上CMP原型器件的电调谐维度和逻辑操作功能。这些围绕CMP相干耦合动力学的研究有望推动低损耗光电器件和前沿信息处理技术的发展。
自旋电子学 极化激元 磁子 强耦合 综述 Strong coupling polariton magnon spintronics survey 
红外与毫米波学报
2023, 42(5): 622
作者单位
摘要
深圳大学电子与信息工程学院射频异质异构集成全国重点实验室,广东 深圳 518060
金属纳米颗粒除了用作光学谐振腔,也是一类声学谐振腔,具有非常优异的声学振动性能。本文对金属声学谐振腔的相干声学振动及应用进行了概述。首先,介绍了金属纳腔相干声学振动的超快光学激发机制,并讨论了瞬态吸收光学显微镜对单个纳腔声学振动的探测;其次,阐述了几种简单金属声学纳腔(包括纳米球、纳米棒、纳米片)的振动模式、振动频率以及它们与纳腔尺寸、形状之间的关系;然后,重点讨论了金属纳腔间的声学振动强耦合现象,从多种纳腔耦合体系的实验出发,并从理论上分析了其中的耦合模式和耦合物理机制;接下来,对高频声学纳腔的应用进行了举例分析,详细讨论了高频声学振动在纳米流体学方面的应用;最后,对高频声学纳腔的未来发展趋势与应用前景进行了展望。
超快光谱学 金属纳腔 相干声学振动 声子学器件 强耦合 ultrafast spectroscopy metallic nanoresonators coherent acoustic vibration phononic device strong coupling 
光学学报
2023, 43(16): 1623015
作者单位
摘要
1 同济大学物理科学与工程学院,上海 200092
2 苏州大学物理科学与技术学院,江苏 苏州 215006
详细研究了两原子腔量子电动力学系统中的双光子吸收现象。在自由空间中,由于存在量子干涉效应,两个不同频率的原子无法被同时激发。但是,在强耦合的腔量子电动力学系统中,原子与腔场间的耦合导致系统中出现新的跃迁通道,从而使双原子激发成为可能。通过数值模拟主方程,详细研究了两原子腔量子电动力学系统的光子激发谱,并与双光子激发谱进行比较,证明了双光子激发的可能性。通过进一步分析光子的二阶关联函数、双原子激发概率,揭示了腔内光子的统计性质和实现双原子激发的物理机制。
物理光学 强耦合 两原子腔 腔量子电动力学 双光子过程 physical optics strong coupling two-atom cavity cavity quantum electrodynamics two-photon processes 
光学学报
2022, 42(21): 2126006
作者单位
摘要
1 大连工业大学光子学研究所, 辽宁 大连 116034
2 大连工业大学基础教学部, 辽宁 大连 116034
利用原子-腔超强耦合光力系统, 通过调制光力耦合, 开展了力学振子的宏观量子叠加态的制备与特性研究。首先利用 Wei-Norm 方法给出了演化算符的计算过程, 并针对任意原子-腔初始态情况, 给出了整个系统演化波函数的解析形式, 结果表明假设对原子—腔子系统进行测量, 在一定条件下, 振子将处于宏观量子叠加态。进一步给出了力学振子宏观量子叠加态的 Wigner 函数的解析表达式, 并对影响宏观量子态量子性的可能因素进行了理论计算和分析。最后讨论了原子-腔不同的初始态对宏观量子相干性强弱的影响, 并给出宏观量子相干性最强的初态参数; 还讨论了原子-腔耦合强度对宏观量子叠加态的量子相干性的影响, 发现耦合强度越强, 宏观量子叠加态的量子相干性就越强。
量子光学 强耦合光力系统 腔光力系统 宏观量子叠加态 宏观量子相干性 quantum optics ultra-strong coupled opto-mechanical system cavity opto-mechanical system preparation of macroscopic quantum superposition s macroscopic quantum coherence 
量子电子学报
2022, 39(4): 598
作者单位
摘要
1 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 极端光学省部共建协同创新中心, 山西 太原 030006
2 山西大学大数据科学与产业研究院, 山西 太原 030006

光学腔与原子强耦合系统是量子物理研究的基本系统,不但具有重要的物理意义,而且为量子信息、量子计算和量子精密测量中关键技术的产生和关键器件的研发提供了理想系统。强耦合腔与原子相互作用实验从20世纪90年代开始发展,经过多年的研究,在单原子与光学腔强耦合和原子系综与光学腔的耦合研究方面取得了重大进展。随着多原子阵列量子操控技术的进步,可控的多原子阵列与光学微腔强耦合系统近年来成为腔量子电动力学的重要研究方向。然而,目前实现确定性可控的多原子阵列与腔的强耦合仍面临巨大的技术挑战,可控原子数还停留在两个。简要回顾了近年来光频区强耦合腔量子电动力学系统在上述方面的主要实验进展和相应的实验方案,并展望了未来的发展。

量子光学 腔量子电动力学 光学微腔 强耦合 量子调控 quantum optics cavity quantum electrodynamics optical microcavity strong coupling quantum manipulation 
光学学报
2022, 42(3): 0327005
朱卓亚 1,2张帅 1,2杜文娜 1,2,*张青 3,*刘新风 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院纳米标准与检测重点实验室 中国科学院纳米科学卓越创新中心 国家纳米科学中心,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100049
3 北京大学 材料科学与工程学院,北京 100871
当激子与腔光子间的相互作用强于激子和腔光子的衰减时,激子能级与腔模之间产生强耦合,形成的准粒子被称为激子极化激元。激子极化激元有效质量小,同时具有较强的非线性,在慢光和低功耗发光器件等方面具有巨大的应用前景。传统Ⅲ-Ⅴ族无机半导体材料激子束缚能较弱,而有机半导体材料非线性系数较小等问题限制着室温条件下激子极化激元的应用。卤化物钙钛矿材料具有高吸收系数、长扩散长度、高缺陷容忍度以及低非辐射复合率等一系列优异的光电性质,并且具有高的激子束缚能和振子强度,成为研究光与物质强相互作用的理想材料。文中从卤化物钙钛矿结构和法布里-珀罗(Fabry-Pérot, F-P)微腔类型两方面介绍了近年来卤化物钙钛矿与F-P微腔强耦合在激子极化激元方面的研究进展。首先回顾了极化激元的研究背景和卤化物钙钛矿的基本光电特性,其次介绍了三维钙钛矿和二维层状钙钛矿各自的特点以及与F-P微腔强耦合的相关研究,随后对钙钛矿的自构型和非自构型F-P微腔激子极化激元的调控与相关应用进行了讨论,最后总结和展望了卤化物钙钛矿激子极化激元面临的挑战以及未来研究方向。
激子极化激元 钙钛矿 微腔 强耦合 exciton-polariton perovskite microcavity strong coupling 
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210619
作者单位
摘要
1 北京师范大学物理学系,应用光学北京市重点实验室,北京 100875
2 季华实验室,佛山 528000
由于具有将电磁波聚集到深亚波长体积的能力,表面等离激元在纳米光子技术研究工作中得到了广泛的应用。根据其性质,表面等离激元基本可以分为两大类:沿金属与介质界面传播的表面等离极化激元(SPPs)和束缚在金属表面的局域表面等离激元(LSPRs)。SPPs和对应的自由空间电磁波之间存在明显的动量失配,光栅,即一维等离激元晶格,经常被用于弥补动量失配,从自由空间激发SPPs。LSPRs是指在外部光场激发下局域在单个纳米结构周围的表面等离激元。当LSPRs被激发时,会形成近场增强效应,增大对入射光的吸收和散射。事实上,一维等离激元晶格既支持SPPs又支持LSPRs,是研究表面等离激元及其光学性质的很好的基本结构。由于LSPR这个自由度的存在,其中存在着比光子晶体更丰富的能带结构。本文将以一维等离激元晶格为研究对象,分别从能带调控、表面晶格共振、连续域中的束缚态以及玻色-爱因斯坦凝聚四个方面阐述金属等离激元的新颖性质和最新进展。这些性质对于进一步推动表面等离激元的应用具有重要意义。
表面等离激元 能带调控 强耦合 表面晶格共振 连续域中的束缚态 玻色-爱因斯坦凝聚 surface plasmon energy band control strong coupling surface lattice resonance bound states in continuum Bose-Einstein condensation 
人工晶体学报
2021, 50(7): 1259
刘晓泽 1,2张馨元 1,2张顺平 1,2管志强 1,2徐红星 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 武汉大学物理科学与技术学院, 湖北 武汉 430072
2 武汉大学人工微结构教育部重点实验室, 湖北 武汉 430072
3 武汉大学高等研究院, 湖北 武汉 430072
二维半导体具有独特的二维材料属性、新奇的谷电子能带结构和丰富的调控自由度,为凝聚态物理、光学等领域的研究带来了机遇。然而,这些研究依然存在许多根本问题,例如光的利用效率低、量子特性易受环境扰动等。将二维半导体和精密微纳光腔进行耦合不仅为这些问题的解决提供了合适的方案,还展现了前所未有的新颖光学效应,从而为二维半导体的基础物理研究和光电应用开拓了新的研究方向。对近10年来微纳光腔中二维半导体中的光与物质耦合的研究进展进行梳理,重点讨论了二维半导体的光学特性,以及二维半导体与微纳光腔的不同耦合区域的研究进展、调控机制及其在纳米激光光源、谷电子学、量子光学等方面的潜在应用,并对未来的发展方向和机遇进行展望。
光学器件 微纳光腔 二维半导体 强耦合 弱耦合 激子极化激元 optical devices micro/nano optical cavities two-dimensional semiconductors strong coupling weak coupling exciton polaritons 
光学学报
2021, 41(8): 0823003

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