由于巨大的应用,例如量子光子学,全光子通信,光学计算,芯片计量学和感应,围绕片上非线性光学设备开发的兴趣一直在过去几十年中持续增长。开发有效的芯片非线性光学设备以满足这些应用程序的要求,因此需要新的方向来改善现有的光子方法。最近的研究将片上非线性光学的领域指向了二维分层材料(例如石墨烯,过渡金属二甲化剂和黑色磷)与各种集成平台的混合整合。众所周知的光子芯片设计平台(例如硅,氮化硅)和不同的二维分层材料的组合为更具用途和有效的结构和设备开辟了道路,这具有巨大的潜力,可以释放许多新的可能性。本综述讨论了使用二维材料的不同混合光子整合结构的建模和表征,突出了最新的示例现状,并提出了未来前景的前景。
单光子构成量子科学和技术的主要平台:它们在未来的量子互联网1中携带量子信息在延长的距离上,并且可以在高级光子电路中操纵,从而实现可伸缩的光子量子计算2,3。量子光子学的主要挑战是如何生成先进的纠缠资源状态和有效的光 - 物质接口构成路径4、5。在这里,我们利用单个量子发射极与纳米量波导的效率和相干耦合,以实现单光子波键盘之间的量子非线性相互作用。这种固有的多模量子系统构成了量子光学的新研究边界6。我们证明了用另一个光子对光子的控制,并在实验上揭示了由量子发射极介导的两光子相互作用的动力响应,并表明诱导的量子相关性由脉冲持续时间控制。这项工作将为调整复杂的光子量子资源状态开放新途径。
具有无与伦比的光可控性的超表面已显示出彻底改变传统光学的巨大潜力。然而,它们主要需要外部光激发,这使得它们很难完全集成到芯片上。另一方面,集成光子学可以将光学元件密集地封装在芯片上,但它限制了自由空间光的可控性。在这里,通过将超表面装在波导上,我们将导波塑造成任何所需的自由空间模式,以实现复杂的自由空间功能,例如平面外光束偏转和聚焦。这种超表面还打破了有源微环谐振器中顺时针和逆时针传播的回音壁模式的简并性,从而导致片上直接轨道角动量激光。我们的研究展示了一条跨集成光子学和自由空间平台完全控制光的可行途径,并为创建具有灵活访问自由空间的多功能光子集成设备铺平了道路,这使得通信、遥感、显示器等领域的大量应用成为可能。
我们概述了玻色子暗物质 (DM) 的基本量子描述,在极限 m ≪ 10 eV 时,传统的经典波图像由此出现。对于量子系统而言,我们从密度矩阵开始,该矩阵编码了有关我们可以对 DM 及其波动进行的可能测量的全部信息。根据量子光学的基本结果,我们认为对于 DM,密度矩阵最有可能采用相干态基础上的高斯显式混合形式。偏离此值将在 DM 可观测量中产生非高斯波动,从而可以直接探测 DM 的量子态。我们受量子光学启发的方法使我们能够严格定义和解释通常仅以启发式方式描述的各种量,例如相干时间或长度。该形式主义进一步通过波粒子跃迁提供了对 DM 的连续描述,我们利用它研究两个极限之间各种物理尺度上的密度波动如何演变,并揭示 DM 在波和粒子描述边界附近的独特行为。
与热浴耦合会导致存储的量子信息退相干。对于高斯费米子系统(线性或高斯光学的费米子模拟),这些动力学可以通过系统协方差矩阵的演化优雅而高效地描述。将系统和浴都视为高斯费米子,我们观察到退相干发生的速率与浴温度无关。此外,我们还考虑了动力学为马尔可夫的弱耦合状态。我们完全以协方差矩阵的语言对马尔可夫主方程进行了微观推导,其中温度独立性仍然明显。这与其他场景中看到的行为截然不同,例如当费米子与玻色子浴相互作用时。我们的分析适用于许多马约拉纳费米子系统,这些系统被誉为非常稳健、拓扑受保护的量子比特。在这些系统中,有人声称通过降低温度可以指数地抑制热退相干,但我们发现高斯退相干无法通过冷却消除。
生物传感器是包含生物识别元件的分析设备,可捕获分析物和换能器,以将识别相互作用转换为可测量的信号。生物学识别元件可以是核酸(DNA和RNA),适体,肽,酶,抗体和微生物。生物识别元件的生化特性使生物传感器高度敏感和高度选择性对于检测分析物,在测试样品中存在其他生物活性分子或物种的情况下,最小干扰。传感器将生物识别事件转换为可测量的信号,该信号可能是电化学的(安培计量法,电位计和损伤法),光学的(例如等化性,发光和比色),压电,微力机械等。生物传感器提供了许多有吸引力的优势,包括高灵敏度和特异性,快速响应,相对紧凑的大小以及用户友好且具有成本效益的操作,从而允许时间分析。因此,生物传感器在许多应用领域都有非常有希望的未来,包括疾病和健康监测的早期诊断。
用24 kW的Trudisk激光器进行了实验,具有1030 nm波长和双核纤维,以及适用于24 kW的扫描仪光纤(此光学的特朗普名称为PFO 33(KF023)(KF023),[Pricking et al(2022)])。BrightlineWeld技术允许在100 µm内芯和400 µm外芯之间自由拆分功率,从而稳定钥匙孔并最大程度地减少溅射形成[Speker等人(2018)]。在此提出的实验中,使用了70%的核心与环比率,从而产生平滑的焊缝。放大倍率为3.2,内芯的焦点直径为320 µm,而外芯的焦点直径为1285 µm,相对于内芯,雷莱基长度为6 mm。使用此设置,工作场也很大,工作距离也很大,最大程度地减少了溅射对保护玻璃的影响,并且内核的斑点大小是焊接的典型特征。
摘要原子技术的商业化需要用紧凑和可制造的光学平台代替实验室规模的激光设置。可以通过集成的光子学和元图光学的组合在芯片上生成自由空间的复杂布置。在这项工作中,我们使用平流芯片键合将这两种技术结合在一起,并展示了一种集成的光学体系结构,以实现紧凑的跨原子钟。我们的平面设计包括两个共对准的磁磁陷阱中的十二个光束。这些梁位于芯片上方,在中央位置与直径高达1厘米的中心位置相交。我们的设计还包括两个在晶格和时钟波长的联合传播光束。这些梁在共线和垂直方向发射以探测磁陷阱的中心,在那里它们的直径为≈100µm。使用这些设备,我们证明了我们的集成光子平台可扩展到任意数量的光束,每个光束具有不同的波长,几何形状和极化。
摘要 过去十年,X 射线技术取得了非常迅速的进展。可用源的亮度和相干性显著提高。本报告特别关注所谓的“台式”X 射线激光源的发展、强超短光脉冲高阶谐波的产生以及软 X 射线光学的进展。这些技术相结合开辟了计量和研究的新领域,它们还大大缩小了曾经需要加速器大小源的实验,从而使这项工作更广泛地应用于工业和小规模科学。这很可能导致更广泛地采用 X 射线技术,特别是那些使用相干 X 射线的技术。更具推测性地,讨论了与核能级相互作用的可能性。穆斯堡尔能级具有高能量和非常高的品质因数,因此可能用作 X 射线频率参考;实现这一点需要 X 射线技术和计量技术的进一步显著进步。
光束质量,并可以使用光电二极管捕获和分析反射。几个空间分布的微型激光器扫描周围空气中的颗粒,光电二极管测量返回光束的干涉,系统计算发现的空气颗粒的大小和数量。测量过程称为 SMI(自混合干涉)。由于测量是纯光学的,因此无需直接接触空气 - VCSEL 受到小窗格的保护。也不需要用于测量的吸入空气的风扇 - 因此传感器完全无噪音工作,并且无需清洁或维修。通过这种新的测量方法,传感器的体积可以缩小到只有几毫米,使其比所有以前的细尘传感器小 450 倍。博世 Sensortec 的 Peter Ostertag 很高兴:“别在意火柴盒了,新传感器只有火柴头那么大。”该技术使抽油烟机能够在烹饪过程中产生过多细尘时自动调节功率。或者当建筑物中的细尘传感器发出警报时启动通风系统。