Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Acta Optica Sinica

基于一维光子晶体纳米梁腔辅助微环谐振器的研究

张江峰 Zhang Jiangfeng, 梁龙学 Liang Longxue, 李尧 Li Yao, 吴小所 Wu Xiaosuo, 王嘉伟 Wang Jiawei, 孙成龙 Sun Chenglong

Published Jan 1, 2023• 0 citations
Publisher

Abstract

近年来,电磁诱导透明(EIT)效应得到了广泛的研究,特别是对其群延迟的动态可调谐在光通信领域有良好的应用前景。提出了一种一维光子晶体纳米梁腔辅助微环谐振腔的动态可调谐电磁诱导透明系统。在该系统中引入了石墨烯,通过改变石墨烯的费米能级实现了对类电磁诱导透明的开关调控和群延迟的动态调谐。此外,在改变纳米梁腔与微环谐振腔的耦合距离和微环谐振腔的半径时,实现了对EIT窗口“关—开—关”的调控。采用三能级原子系统解释了类EIT效应的物理机制,采用三维时域有限差分法对该结构进行仿真,并分析了该结构的传感特性和延迟特性,仿真结果表明,灵敏度为614.4 nm/RIU、品质因数为370.8、群延迟为7.1 ps、群指数高达895。该系统为光开关、传感器和慢光器件的研发提供了一种可行方案。

DOI
10.3788/aos231236

Related papers

基于耦合腔类电磁诱导透明的气体传感研究

谢显龙 Xie Xianlong, 刘波 Liu Bo, 徐文斌 Xu Wenbin +1 more

电磁诱导透明(EIT)效应在当前光学通信、光脉冲储存和量子信息处理等领域中有着很高的应用价值,耦合腔因其高局域化光场、可调控性强、结构简单等优点成为研究电磁诱导透明的极佳介质。基于耦合模理论探究了耦合腔作为类电磁诱导透明激发介质的可行性和优越性。利用时域有限差分法仿真实现了耦合腔中类EIT效应的激发,并对工业上常见气体进行了选择性检验,最后探究了耦合腔的间距对其类EIT激发情况及气体传感灵敏度和检测极限性能的影响。类EIT被激发时灵敏度有所降低但基本稳定且能达到205.166 nm/RIU(RIU为折射率单位),检测极限值达到了7.46×10-4 RIU,是未激发时的4.16倍。结果表明耦合腔可为电磁诱导透明提供优势平台,为实现易调控和高性能的光学传感器件提供了新的思路。

Chinese Journal of Lasers•Jan 1, 2025•1 citation

铯原子电磁诱导透明光谱特性研究

王延正 Wang Yanzheng, 武博 WU Bo, 付云起 Fu Yunqi +1 more

电磁诱导透明(EIT)现象是里德堡原子实现微波测量的基础,EIT光谱特性直接影响了微波场的测量精度。实验研究了耦合光拉比频率、探测光拉比频率以及原子气室温度对铯原子EIT光谱特性的影响,并从光学双稳态、原子间碰撞及原子密度变化等方面进行了理论分析。研究结果表明:随着耦合光拉比频率的增大,EIT光谱的宽度及不对称度呈现先增大后稳定的趋势;随着探测光拉比频率的增大,EIT光谱的宽度单调增大且拟合斜率随耦合光拉比频率的增大呈现先增大后稳定的趋势,而不对称度则出现增大、减小和增大、减小、增大两种变化趋势;随着原子气室温度的升高,二者呈现先增大后减小的趋势。该工作有利于优化量子微波测量装置的实验参数,提高微波测量灵敏度且有利于促进量子微波测量技术的实际应用。

Laser & Optoelectronics Progress•Jan 1, 2025•6 citations

腔量子电动力学中光子阻塞效应的研究进展(特邀)

唐静 Tang Jing, 邓元刚 Deng Yuangang

光子阻塞效应是腔量子电动力学中的核心非线性现象,通过抑制多光子激发实现单光子或光子束的确定性调控,为量子信息科学的发展提供了关键物理手段。当前研究主要聚焦于常规光子阻塞与非常规光子阻塞两大机制:前者依赖原子-腔强耦合诱导的非谐性能级劈裂,通过能谱非均匀性有效抑制多光子跃迁;后者则利用多路径间的破坏性量子干涉效应,即便在弱耦合条件下也能抑制双光子激发,从而显著降低了对强非线性的需求。两者的协同作用可进一步优化光子阻塞的性能,显著提升阻塞效率。近年来,该领域研究不断拓展至非互易光子阻塞、非线性耗散调控等方向,不仅为理解量子光学中的非线性行为提供了更丰富的理论框架,也为量子信息处理、量子计算和量子精密测量等应用奠定了技术基础。此外,多光子阻塞及其扩展机制的研究也为发展多光子量子技术提供了重要支撑。本综述系统梳理了单光子阻塞、多光子阻塞及其拓展机制的实现方案与最新研究进展,重点探讨其在单光子源、量子信息处理及量子网络等前沿领域的潜在应用。最后,展望了光子阻塞效应未来的发展方向,包括新型非常规光子阻塞机制的探索,以及其在大规模量子信息系统中的应用前景。

Laser & Optoelectronics Progress•Jan 1, 2025•3 citations

准二维各向同性激光冷却的光场仿真

张孝 Zhang Xiao, 王欣 Wang Xin, 王文丽 Wang Wenli +2 more

在各向同性激光冷却原子实验中,光场分布是影响冷原子分布的重要因素,可以利用真空腔的结构和激光的注入方式的不同来调控腔内的冷原子分布。本文提出了一种扁平形漫反射腔体结构,并对冷却光的不同注入方式和不同尺寸的腔体结构形成的光场分布进行了仿真。仿真结果表明,与自由空间光入射相比,激光由光纤入射能够获得更均匀的准二维分布的光场,因此可以通过调节光纤的入射角度及光纤参数,实现对光场均匀度的优化。此外,随着腔体边长的等比放大,腔内光功率密度呈负指数幂衰减。扁平形漫反射腔形状接近二维,在准二维分布的光场和特殊的扁平形腔体结构的作用下,能够获得呈准二维分布的冷原子,在量子传感及量子精密测量领域具有重要的应用前景。

Acta Optica Sinica•Jan 1, 2024•1 citation

用于量子传感的非经典光场产生装置

Jing Liu, 中北大学 仪器与电子学院,山西 太原 030000, Wenhai YANG +7 more

光学传感技术具有探测灵敏度高、响应速度快及抗电磁干扰能力强等优势,在微弱信号探测领域展现出广阔的应用前景。然而,随着技术需求的不断提升,传统光学传感手段已难以满足各领域对微弱信号高精度探测的要求。尽管提高激光功率可在一定程度上提升探测灵敏度,但高功率激光会引入显著的噪声,导致信噪比急剧下降。相比之下,利用压缩态光场进行量子传感,可在低激光功率条件下实现突破量子噪声极限的探测灵敏度。针对上述问题,搭建了一套用于制备正交振幅明亮压缩态光场的实验装置。该装置由三个主要部分构成:激光产生部分(包括1064 nm单频激光器与倍频器),压缩态光场产生与探测部分(包括光学参量放大器与平衡零拍探测器),以及反馈控制部分(由7路边带锁频回路构成)。通过优化机械结构、系统光路及反馈控制策略,实现了平均压缩度为(−6.4 ± 0.2)dB,平均光功率为35 μW的压缩态光场稳定输出。

Journal of Applied Optics•Jan 1, 2026•0 citations

Comparison of Electromagnetically Induced Transparency Performance in Metallic and All-Dielectric Metamaterials

Jie Hu, Tingting Lang, Zhi Hong +2 more

Analogs of Electromagnetically Induced Transparency (EIT) in metamaterial have undoubtedly become a research hotspot in recent years. In this paper, we summarized some of the literature on EIT published to date and compared their performance. Then, we designed two kinds of metamaterials using aluminum and silicon. Both have the similar glasses-shaped structure of a periodic lattice with one bar resonator and two split ring resonators. We analyzed and compared the EIT performance in the near infrared waveband of these two metamaterials. The metallic EIT metamaterials with large radiation loss and ohmic heat loss have a smaller Q-factor than the dielectric counterpart with less energy loss, while having a higher sensitivity toward the ambient refractive index. The Q-factor of our designed aluminum metamaterial and silicon metamaterial are 10.06 and 412.6, respectively. Their sensitivities are 1642.97 nm/RIU and 433.05 nm/RIU, respectively, which are higher than most of their counterparts in the same waveband in the other literature. For the application of slow light, the dielectric metamaterials with higher Q-factor are far superior to the metallic metamaterials in the same waveband and comparable propagation distance. The group index of the aluminum metamaterial is 42.9, and the group delay is 0.01 ps in the near infrared waveband. For the silicon metamaterial, the group index is approximately 1907.1, and the group delay is 0.89 ps within the transmission window in the near infrared waveband; these values are both higher than most counterparts in the same waveband in other literature. The EIT metamaterials that we designed have excellent performance, and to the best of our knowledge, this paper presents the first detailed comparison of EIT metamaterials made of dielectric and metal with similar structure; this paper may have certain instructive meaning for further research on metamaterial analogues of EIT in the future.

Journal of Lightwave Technology•Feb 9, 2018•83 citations
近年来,电磁诱导透明(EIT)效应得到了广泛的研究,特别是对其群延迟的动态可调谐在光通信领域有良好的应用前景。提出了一种一维光子晶体纳米梁腔辅助微环谐振腔的动态可调谐电磁诱导透明系统。在该系统中引入了石墨烯,通过改变石墨烯的费米能级实现了对类电磁诱导透明的开关调控和群延迟的动态调谐。此外,在改变纳米梁腔与微环谐振腔的耦合距离和微环谐振腔的半径时,实现了对EIT窗口“关—开—关”的调控。采用三能级原子系统解释了类EIT效应的物理机制,采用三维时域有限差分法对该结构进行仿真,并分析了该结构的传感特性和延迟特性,仿真结果表明,灵敏度为614.4 nm/RIU、品质因数为370.8、群延迟为7.1 ps、群指数高达895。该系统为光开关、传感器和慢光器件的研发提供了一种可行方案。
电磁诱导透明(EIT)效应在当前光学通信、光脉冲储存和量子信息处理等领域中有着很高的应用价值,耦合腔因其高局域化光场、可调控性强、结构简单等优点成为研究电磁诱导透明的极佳介质。基于耦合模理论探究了耦合腔作为类电磁诱导透明激发介质的可行性和优越性。利用时域有限差分法仿真实现了耦合腔中类EIT效应的激发,并对工业上常见气体进行了选择性检验,最后探究了耦合腔的间距对其类EIT激发情况及气体传感灵敏度和检测极限性能的影响。类EIT被激发时灵敏度有所降低但基本稳定且能达到205.166 nm/RIU(RIU为折射率单位),检测极限值达到了7.46×10-4 RIU,是未激发时的4.16倍。结果表明耦合腔可为电磁诱导透明提供优势平台,为实现易调控和高性能的光学传感器件提供了新的思路。
电磁诱导透明(EIT)现象是里德堡原子实现微波测量的基础,EIT光谱特性直接影响了微波场的测量精度。实验研究了耦合光拉比频率、探测光拉比频率以及原子气室温度对铯原子EIT光谱特性的影响,并从光学双稳态、原子间碰撞及原子密度变化等方面进行了理论分析。研究结果表明:随着耦合光拉比频率的增大,EIT光谱的宽度及不对称度呈现先增大后稳定的趋势;随着探测光拉比频率的增大,EIT光谱的宽度单调增大且拟合斜率随耦合光拉比频率的增大呈现先增大后稳定的趋势,而不对称度则出现增大、减小和增大、减小、增大两种变化趋势;随着原子气室温度的升高,二者呈现先增大后减小的趋势。该工作有利于优化量子微波测量装置的实验参数,提高微波测量灵敏度且有利于促进量子微波测量技术的实际应用。
光子阻塞效应是腔量子电动力学中的核心非线性现象,通过抑制多光子激发实现单光子或光子束的确定性调控,为量子信息科学的发展提供了关键物理手段。当前研究主要聚焦于常规光子阻塞与非常规光子阻塞两大机制:前者依赖原子-腔强耦合诱导的非谐性能级劈裂,通过能谱非均匀性有效抑制多光子跃迁;后者则利用多路径间的破坏性量子干涉效应,即便在弱耦合条件下也能抑制双光子激发,从而显著降低了对强非线性的需求。两者的协同作用可进一步优化光子阻塞的性能,显著提升阻塞效率。近年来,该领域研究不断拓展至非互易光子阻塞、非线性耗散调控等方向,不仅为理解量子光学中的非线性行为提供了更丰富的理论框架,也为量子信息处理、量子计算和量子精密测量等应用奠定了技术基础。此外,多光子阻塞及其扩展机制的研究也为发展多光子量子技术提供了重要支撑。本综述系统梳理了单光子阻塞、多光子阻塞及其拓展机制的实现方案与最新研究进展,重点探讨其在单光子源、量子信息处理及量子网络等前沿领域的潜在应用。最后,展望了光子阻塞效应未来的发展方向,包括新型非常规光子阻塞机制的探索,以及其在大规模量子信息系统中的应用前景。
在各向同性激光冷却原子实验中,光场分布是影响冷原子分布的重要因素,可以利用真空腔的结构和激光的注入方式的不同来调控腔内的冷原子分布。本文提出了一种扁平形漫反射腔体结构,并对冷却光的不同注入方式和不同尺寸的腔体结构形成的光场分布进行了仿真。仿真结果表明,与自由空间光入射相比,激光由光纤入射能够获得更均匀的准二维分布的光场,因此可以通过调节光纤的入射角度及光纤参数,实现对光场均匀度的优化。此外,随着腔体边长的等比放大,腔内光功率密度呈负指数幂衰减。扁平形漫反射腔形状接近二维,在准二维分布的光场和特殊的扁平形腔体结构的作用下,能够获得呈准二维分布的冷原子,在量子传感及量子精密测量领域具有重要的应用前景。
光学传感技术具有探测灵敏度高、响应速度快及抗电磁干扰能力强等优势,在微弱信号探测领域展现出广阔的应用前景。然而,随着技术需求的不断提升,传统光学传感手段已难以满足各领域对微弱信号高精度探测的要求。尽管提高激光功率可在一定程度上提升探测灵敏度,但高功率激光会引入显著的噪声,导致信噪比急剧下降。相比之下,利用压缩态光场进行量子传感,可在低激光功率条件下实现突破量子噪声极限的探测灵敏度。针对上述问题,搭建了一套用于制备正交振幅明亮压缩态光场的实验装置。该装置由三个主要部分构成:激光产生部分(包括1064 nm单频激光器与倍频器),压缩态光场产生与探测部分(包括光学参量放大器与平衡零拍探测器),以及反馈控制部分(由7路边带锁频回路构成)。通过优化机械结构、系统光路及反馈控制策略,实现了平均压缩度为(−6.4 ± 0.2)dB,平均光功率为35 μW的压缩态光场稳定输出。
Analogs of Electromagnetically Induced Transparency (EIT) in metamaterial have undoubtedly become a research hotspot in recent years. In this paper, we summarized some of the literature on EIT published to date and compared their performance. Then, we designed two kinds of metamaterials using aluminum and silicon. Both have the similar glasses-shaped structure of a periodic lattice with one bar resonator and two split ring resonators. We analyzed and compared the EIT performance in the near infrared waveband of these two metamaterials. The metallic EIT metamaterials with large radiation loss and ohmic heat loss have a smaller Q-factor than the dielectric counterpart with less energy loss, while having a higher sensitivity toward the ambient refractive index. The Q-factor of our designed aluminum metamaterial and silicon metamaterial are 10.06 and 412.6, respectively. Their sensitivities are 1642.97 nm/RIU and 433.05 nm/RIU, respectively, which are higher than most of their counterparts in the same waveband in the other literature. For the application of slow light, the dielectric metamaterials with higher Q-factor are far superior to the metallic metamaterials in the same waveband and comparable propagation distance. The group index of the aluminum metamaterial is 42.9, and the group delay is 0.01 ps in the near infrared waveband. For the silicon metamaterial, the group index is approximately 1907.1, and the group delay is 0.89 ps within the transmission window in the near infrared waveband; these values are both higher than most counterparts in the same waveband in other literature. The EIT metamaterials that we designed have excellent performance, and to the best of our knowledge, this paper presents the first detailed comparison of EIT metamaterials made of dielectric and metal with similar structure; this paper may have certain instructive meaning for further research on metamaterial analogues of EIT in the future.