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耦合非线性光学谐振腔中的非平衡谱相变
作者:小柯机器人 发布时间:2023/1/29 12:19:00


美国加州理工学院Alireza Marandi团队的一项最新研究提出了耦合非线性光学谐振腔中的非平衡谱相变。该项研究成果发表在2023年1月19日出版的《自然—物理学》上。

课题组研究人员表明耦合非线性光学谐振腔可以在其光谱中进行自组织,从而导致一阶相变。课题组研究人员用实验证明了在时间复用的耦合光参量振荡器的这种光谱相变。研究人员将相互耦合的性质从色散转换为耗散,并获得了参数振子二聚体的不同光谱区。该研究组在一阶跃迁点观察到光谱的突变不连续。

此外,该课题组研究人员展示了非平衡相变如何导致增强的传感,其中所施加的扰动是不可由潜在的线性系统解决的。他们的方法可以用于非线性驱动耗散系统的传感应用,在不牺牲灵敏度的情况下提高性能。

据了解,具有多个相互作用自由度的耦合系统为涌现动力学提供了肥沃的土壤,否则在孤立的系统中是无法达到的。

附:英文原文

Title: Non-equilibrium spectral phase transitions in coupled nonlinear optical resonators

Author: Roy, Arkadev, Nehra, Rajveer, Langrock, Carsten, Fejer, Martin, Marandi, Alireza

Issue&Volume: 2023-01-19

Abstract: Coupled systems with multiple interacting degrees of freedom provide a fertile ground for emergent dynamics, which is otherwise inaccessible in their solitary counterparts. Here we show that coupled nonlinear optical resonators can undergo self-organization in their spectrum leading to a first-order phase transition. We experimentally demonstrate such a spectral phase transition in time-multiplexed coupled optical parametric oscillators. We switch the nature of mutual coupling from dispersive to dissipative and access distinct spectral regimes of the parametric oscillator dimer. We observe abrupt spectral discontinuity at the first-order transition point. Furthermore, we show how non-equilibrium phase transitions can lead to enhanced sensing, where the applied perturbation is not resolvable by the underlying linear system. Our approach could be exploited for sensing applications that use nonlinear driven-dissipative systems, leading to performance enhancements without sacrificing sensitivity.

DOI: 10.1038/s41567-022-01874-8

Source: https://www.nature.com/articles/s41567-022-01874-8

期刊信息
Nature Physics:《自然—物理学》,创刊于2005年。隶属于施普林格·自然出版集团,最新IF:19.684
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