<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">907284</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2022.907284</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Topological Charge Measurement of the Mid-Infrared Vortex Beam <italic>via</italic> Spatially Dependent Four-Wave Mixing in an Asymmetric Semiconductor Double Quantum Well</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Song et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">TC Measurement of Optical Vortices</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>Yi</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1760159/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Ling</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1873748/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Shui</surname>
<given-names>Tao</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1602995/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Die</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1875755/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Wen-Xing</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1692120/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>
<institution>School of Physics and Optoelectronic Engineering</institution>, <institution>Yangtze University</institution>, <addr-line>Jingzhou</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1449641/overview">Guangling Cheng</ext-link>, East China Jiaotong University, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1155301/overview">Yuxuan Ren</ext-link>, Fudan University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/299773/overview">Jietai Jing</ext-link>, East China Normal University, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Ling Li, <email>lilingling504@126.com</email>; Tao Shui, <email>ahushuitao@126.com</email>; Wen-Xing Yang, <email>wenxingyang2@126.com</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Quantum Engineering and Technology, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>04</day>
<month>07</month>
<year>2022</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2022</year>
</pub-date>
<volume>10</volume>
<elocation-id>907284</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>29</day>
<month>03</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>17</day>
<month>05</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2022 Song, Li, Shui, Hu and Yang.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Song, Li, Shui, Hu and Yang</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>We theoretically propose a scheme to measure the topological charge (TC) of a mid-infrared vortex beam <italic>via</italic> observing the intensity distribution of the four-wave mixing (FWM) field in an asymmetric semiconductor double quantum well. Due to the existence of Fano-type interferences, the special inherent interference takes place, and thus generates the interference-type phase and intensity patterns for the FWM field. Furthermore, it is demonstrated that the intensity and visibility of the interference-type intensity pattern can be drastically manipulated by adjusting the intensity and detuning the control field. Subsequently, we perform the TC measurement of the vortex driving field <italic>via</italic> directly monitoring the number of light spots of the FWM field. By choosing the suitable control parameters, the detectable value of the TC can reach to 120 with the visibility exceeding 0.97. Our scheme may provide the possibility for the realization of a mid-infrared OAM detector in a compact solid-state system.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>topological charge</kwd>
<kwd>optical vortex</kwd>
<kwd>semiconductor quantum well</kwd>
<kwd>Fano-type interference</kwd>
<kwd>four-wave mixing</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn001">11774054 12075036 12104067</contract-num>
<contract-num rid="cn002">Q20211314</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">National Natural Science Foundation of China<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001809</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn002">Hubei Provincial Department of Education<named-content content-type="fundref-id">10.13039/100012554</named-content>
</contract-sponsor>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>In the past several decades, the study of optical vortices carrying an orbital angular momentum (OAM) of <italic>l&#x210f;</italic> per photon has been an active area in the field of optics since it was first proposed and experimentally observed by Allen et al. in 1992 [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. As a structured light beam, the vortex beam contains a helical phase term <italic>e</italic>
<sup>
<italic>il&#x3d5;</italic>
</sup>, where <italic>l</italic> is the topological charge (TC) [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. The exchange and manipulation of optical vortices have been extensively investigated in a variety of structures and materials, such as liquid crystal films [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], metamaterials [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>], Dammann vortex grating [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>], cold atomic ensembles [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], quantum dots [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], molecular magnets [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], and graphene [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. Meanwhile, optical vortices have been widely used in optical tweezers [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], optical communication [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], microscopic imaging [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], quantum entanglement [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], quantum teleportation [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>], and quantum information processing [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>]. For most of these applications, it is of great importance to accurately measure the TCs of optical vortices. Until now, numerous approaches have been proposed to realize the TC measurement, such as using the torque measurement [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>], rotational Doppler effect [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], the diffractive optical elements including apertures [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>] and gratings [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>], the interference mechanisms of oblique plane waves [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>], spherical waves [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>], Young&#x2019;s double-slit [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>] and Mach&#x2013;Zehnder [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]. However, these approaches mostly require some specialized optical components or a good number of optical elements with fine alignment. Therefore, realizing the TC measurement of a vortex beam in a simple and efficient optical system still remains to be explored.</p>
<p>On the other hand, as a solid-state material working in the mid-infrared band, semiconductor quantum wells (SQWs) provide a promising platform for the coherent control of mid-infrared light transmission due to their advantages of high nonlinear optical coefficients, large electric dipole moments, and a flexible structure design. Until now, a host of breakthroughs have been made such as electromagnetically induced transparency (EIT) [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>], electromagnetically induced grating [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>], all-optical switching [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>], optical solutions [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>], Goos&#x2013;H&#xe4;nchen shift [<xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B49">49</xref>], and four-wave mixing (FWM) [<xref ref-type="bibr" rid="B50">50</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>]. Recently, the transfer and modulation of mid-infrared optical vortices have been realized <italic>via</italic> the high-efficient FWM process in SQWs [<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>]. Thus, it reminds us of one question: Can we realize the TC measurement of a mid-infrared vortex beam in a SQW system?</p>
<p>To answer this question, a scheme is proposed in this article for measuring the TC of a mid-infrared vortex beam <italic>via</italic> observing the intensity distribution of the generated FWM field in an asymmetric semiconductor double quantum well (SDQW). In this SDQW, Fano-type interference exists, which arises from the absorption paths of two states coupled to an electronic continuum [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B57">57</xref>]. Different from previous studies, the distinguishing features of this scheme are given as follows: First and foremost, with the help of the Fano-type interference, the special inherent interference leads to the interference-type phase and intensity patterns for the generated FWM field. This is a significant advantage of our proposed scheme compared with Refs. [<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>]. Second, by adjusting the intensity and detuning of the control field, the interference-type intensity pattern of the FWM field can be drastically manipulated. In particular, by an appropriate choice of the intensity <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> and detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>, a high-visibility interference-type pattern accompanied by an appropriate intensity can be achieved. Third, by monitoring the number of light spots of the FWM field, the measurable TC value can reach up to 120 in our scheme, which is a great improvement compared with previous schemes [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B58">58</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Models and Equations</title>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref>, we consider an asymmetric SDQW with four-subband configurations, which can be grown by molecular-beam epitaxy [<xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>]. In this designed SDQW, an 8.3-nm thick Al<sub>0.07</sub>Ga<sub>0.93</sub>As layer and a 6.9-nm GaAs layer are separated by an Al<sub>0.32</sub>Ga<sub>0.68</sub>As potential barrier with the thickness of 4.75&#xa0;nm. On the right side of the right well is a thin barrier with a thickness of 3.8&#xa0;nm, which is followed by a thick Al<sub>0.16</sub>Ga<sub>0.84</sub>As layer [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B59">59</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B60">60</xref>]. The eigenenergies and wave functions for the four conduction subbands can be obtained by solving the effective mass Schr&#xf6;dinger equation [<xref ref-type="bibr" rid="B61">61</xref>]. In the proposed SDQW, the eigenenergies of the four subbands &#x7c;1&#x27e9;, &#x7c;2&#x27e9;, &#x7c;3&#x27e9;, and &#x7c;4&#x27e9; are <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 51.53&#xa0;meV, <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 97.78&#xa0;meV, <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>3</sub> &#x3d; 191.3&#xa0;meV, and <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>4</sub> &#x3d; 233.23&#xa0;meV, respectively [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>]. Owing to the existence of resonant tunneling, the two closely spaced delocalized subbands &#x7c;3&#x27e9; and &#x7c;4&#x27e9; can be represented by a coherent superposition of the first excited subband in the shallow well &#x7c;<italic>se</italic>&#x27e9; and deep well &#x7c;<italic>de</italic>&#x27e9;, that is, <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula>. A pulse probe field <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>p</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>p</italic>0</sub> exp (&#x2212;<italic>t</italic>
<sup>2</sup>/<italic>&#x3c4;</italic>
<sup>2</sup>) (<italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>p</italic>0</sub> and <italic>&#x3c4;</italic> are the initial Rabi frequency and pulse width) is applied to the transition &#x7c;3&#x27e9; &#x2194;&#x7c;1&#x27e9;, while the transitions &#x7c;3&#x27e9; &#x2194;&#x7c;2&#x27e9; and &#x7c;4&#x27e9; &#x2194;&#x7c;2&#x27e9; are driven by a continuous-wave (cw) control field <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> and a vortex driving field <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub>. Subsequently, a pulse FWM field <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub> can be efficiently generated <italic>via</italic> the FWM process <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1B,C</xref>). In our scheme, the vortex driving field <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub> is a Laguerre&#x2013;Gaussian (LG) mode with the form [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>]<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m4">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <italic>r</italic> and <italic>&#x3d5;</italic> are the radial radius and azimuthal angle, respectively. <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>d</italic>0</sub> and <italic>w</italic>
<sub>0</sub> represent the initial Rabi frequency and beam waist, respectively. The radial index and TC are labeled by <italic>p</italic> and <italic>l</italic>, respectively. Here, <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m5">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the Laguerre polynomial.<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m6">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Schematic energy-band diagram of a single period of the asymmetric SDQW. <bold>(B)</bold> The corresponding energy-level arrangement. <bold>(C)</bold> Geometry of the four applied fields. In the FWM process, control field &#x3a9;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>, vortex driving field &#x3a9;<sub>
<italic>d</italic>
</sub>, and probe field &#x3a9;<sub>
<italic>p</italic>
</sub> interact with the SDQW and generate FWM field &#x3a9;<sub>
<italic>m</italic>
</sub> under the phase-matching condition <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m7">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-907284-g001.tif"/>
</fig>
<p>It can be seen from <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eqs 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref> that the Laguerre polynomial <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m8">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> determines the radial distribution of the intensity of the LG mode. For simplicity, it is assumed that all the four subbands have the same effective mass. Furthermore, this SDQW is designed to have a low electron sheet density so that the electron&#x2013;electron interactions can be reasonably neglected [<xref ref-type="bibr" rid="B62">62</xref>]. Under the rotating-wave and electric-dipole approximations, the interaction Hamiltonian for this system in the interaction picture can be written as (<italic>&#x210f;</italic> &#x3d; 1).<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m9">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>int</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close="">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where &#x394;<sub>
<italic>p</italic>
</sub> &#x3d; (<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>3</sub> &#x2212; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>1</sub>) &#x2212; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>p</italic>
</sub>, &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; (<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>3</sub> &#x2212; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>2</sub>) &#x2212; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>, and &#x394;<sub>
<italic>d</italic>
</sub> &#x3d; (<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>4</sub> &#x2212; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>2</sub>) &#x2212; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub> are the probe field, control field, and vortex field detunings, respectively. <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<italic>j</italic> &#x3d; <italic>p</italic>, <italic>c</italic>, <italic>d</italic>, and <italic>m</italic>) is the wave vector of the corresponding applied field. The Rabi frequencies of the corresponding applied fields are <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>p</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>31</sub>
<italic>E</italic>
<sub>
<italic>p</italic>
</sub>/2<italic>&#x210f;</italic>, <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>32</sub>
<italic>E</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/2<italic>&#x210f;</italic>, <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>24</sub>
<italic>E</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub> (<italic>r</italic>, <italic>&#x3d5;</italic>)/2<italic>&#x210f;</italic> and <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>41</sub>
<italic>E</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub> (<italic>r</italic>, <italic>&#x3d5;</italic>)/2<italic>&#x210f;</italic> with <italic>&#x3bc;</italic>
<sub>
<italic>ij</italic>
</sub> (<italic>i</italic>, <italic>j</italic> &#x3d; 1&#x2013;4; <italic>i</italic> &#x2260; <italic>j</italic>) being the transition dipole moment between subbands <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m11">
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2194;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>E</italic>
<sub>
<italic>p</italic>,<italic>c</italic>,<italic>d</italic>,<italic>m</italic>
</sub> being the slowly varying electric field amplitude of the applied field. According to Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B63">63</xref>], the light intensity <italic>I</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> (<italic>j</italic> &#x3d; <italic>p</italic>, <italic>c</italic>, <italic>d</italic>, and <italic>m</italic>) of the applied field is proportional to the square of the electric field amplitude <italic>E</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, that is, <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m12">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. In other words, <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m13">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, which means that the Rabi frequency of an applied field can be used to represent its light intensity. Meanwhile, the electron wave function can be written as<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m14">
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>where <italic>A</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> (<italic>j</italic> &#x3d; 1, 2, 3, 4) stands for the time-dependent probability amplitude for finding particles in the corresponding subband. Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Eqs 3</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">4</xref> into the Schr&#xf6;dinger equation <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m15">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>int</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, the equations of motion for the probability amplitudes can be obtained as [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>].<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m16">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m17">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m18">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m19">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>in which <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m20">
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x20d7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> denotes a phase mismatching factor. In <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eqs 6</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e8">8</xref>, the decay rate <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> (<italic>j</italic> &#x3d; 2, 3, 4) is introduced phenomenologically. The total decay rate <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> (<italic>j</italic> &#x3d; 2&#x2013;4) &#x3d; <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>
<italic>jl</italic>
</sub> &#x2b; <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>
<italic>jd</italic>
</sub> includes the population decay rate <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>
<italic>jl</italic>
</sub> and the pure dipole dephasing rate <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>
<italic>jd</italic>
</sub>. The population decay rate <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>
<italic>jl</italic>
</sub> is induced by the longitudinal optical phonon emission events at low temperatures, which can be calculated in [<xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>]. The pure dipole dephasing rate <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>
<italic>jd</italic>
</sub> is due to a combination of quasi-elastic interface roughness scattering and acoustic phonon scattering. In the presence of the electronic continuum, the population decay rates <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>3<italic>l</italic>
</sub> and <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>4<italic>l</italic>
</sub> represent the decay rates from the subbands &#x7c;3&#x27e9; and &#x7c;4&#x27e9; to the continuum by tunneling with <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>3<italic>l</italic>
</sub> &#x3d; 1.58&#xa0;meV and <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>4<italic>l</italic>
</sub> &#x3d; 1.5&#xa0;meV. In the absence of the electronic continuum, <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>3<italic>l</italic>
</sub> and <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>4<italic>l</italic>
</sub> stand for the decay rates from the subbands &#x7c;3&#x27e9; and &#x7c;4&#x27e9; to the ground subband with <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>3<italic>l</italic>
</sub> &#x2248; <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>4<italic>l</italic>
</sub> &#x3d; 1&#xa0;meV. For temperatures up to 10&#xa0;K, the electron density can be kept to 10<sup>24</sup>m<sup>&#x2212;3</sup> [<xref ref-type="bibr" rid="B64">64</xref>]. In this sense, the dephasing rates can be estimated as <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>3<italic>d</italic>
</sub> &#x3d; 0.32&#xa0;meV and <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>4<italic>d</italic>
</sub> &#x3d; 0.3&#xa0;meV. It is worth noting that a cross coupling term between the two excited states <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m21">
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m22">
<mml:mfenced open="|" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> is introduced as <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m23">
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula> when the electronic continuum exists [<xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B57">57</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B64">64</xref>]. In this case, the strength of the Fano-type interference can be denoted by <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m24">
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>p</italic> &#x3d; 0 and <italic>p</italic> &#x3d; 1 correspond to no interference and perfect interference, respectively. In the limit of slowly varying amplitude approximation, both the input probe field <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>p</italic>
</sub> and the generated FWM field <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub>, which propagate in the <italic>z</italic>-direction, obey one-dimensional Maxwell wave equations.<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m25">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m26">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m27">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m28">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> are the propagation constants with <italic>N</italic> being the electron density. The first terms on the right-hand sides of <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eqs 9</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">10</xref> account for light diffraction. When the propagation distance <italic>L</italic> is much smaller than the Rayleigh length (i.e., <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m29">
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>), the diffraction term can be ignored. In our scheme, <italic>L</italic> &#x3d; 1<italic>&#x3bc;</italic>m, <italic>w</italic>
<sub>0</sub> &#x2248; 500&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>m, and <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub> &#x2248; 6.8&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>m are selected so that <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m30">
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1.154</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>m &#x226b; 1&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>m, Therefore, we can neglect the diffraction terms in <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eqs 9</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">10</xref>. In the following, we perform a time-dependent analysis for FWM in the asymmetric SDQW, which requires both the input probe field and the generated FWM field as laser pulses, not cw lasers [<xref ref-type="bibr" rid="B65">65</xref>]. Then, we can perform the Fourier transformation for <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eqs 5</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e10">10</xref> by defining<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m31">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2,3,4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m32">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3c9;</italic> is the Fourier transform variable.</p>
<p>In the limit of weak probe and FWM fields, most electrons remain in the ground subband &#x7c;1&#x27e9;, that is, &#x7c;<italic>A</italic>
<sub>1</sub>&#x7c;<sup>2</sup> &#x2248; 1. Therefore, we can obtain<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m33">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m34">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m35">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m36">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m37">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By analytically solving <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eqs 13</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref>, one can obtain <italic>a</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> (<italic>j</italic> &#x3d; 2, 3, and 4) as<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m38">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m39">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m40">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>where<inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m41">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m42">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m43">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m44">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m45">
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m70">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Considering the initial conditions for the pulse probe and FWM fields, that is, &#x39b;<sub>
<italic>p</italic>
</sub> (0, <italic>&#x3c9;</italic>) &#x2260; 0, and &#x39b;<sub>
<italic>m</italic>
</sub> (0, <italic>&#x3c9;</italic>) &#x3d; 0, we obtain the analytical solution of the FWM field as follows:<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m46">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m47">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m48">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>with <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m49">
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, by seeking the approximated inverse Fourier transform with the approximation of neglecting the <italic>O</italic>(<italic>&#x3c9;</italic>) term in <italic>S</italic>(<italic>&#x3c9;</italic>) and the <italic>O</italic> (<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>2</sup>) term in <italic>K</italic>
<sub>&#xb1;</sub>(<italic>&#x3c9;</italic>) [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>]. Then it is straightforward to obtain<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m50">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>where the group velocities <italic>V</italic>
<sub>
<italic>g</italic>&#xb1;</sub> are determined by <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m51">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Note that there exist two modes described by the dispersion relations <italic>K</italic>
<sub>&#x2b;</sub>(0) and <italic>K</italic>
<sub>&#x2212;</sub>(0). Re [<italic>K</italic>
<sub>&#xb1;</sub>(0)] and Im [<italic>K</italic>
<sub>&#xb1;</sub>(0)] represent the phase shifts per unit length and absorption coefficients at the center frequency <italic>&#x3c9;</italic> &#x3d; 0, respectively. A previous study [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>] has demonstrated that the absorption of the <italic>K</italic>
<sub>&#x2b;</sub>(0) mode is much greater than that of the <italic>K</italic>
<sub>&#x2212;</sub>(0) mode. Therefore, the rapid decay <italic>K</italic>
<sub>&#x2b;</sub>(0) mode can be reasonably ignored after a short propagation distance <italic>L</italic>. Therefore, <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Eq. 24</xref> can be simplified to<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m52">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>where <italic>V</italic>
<sub>
<italic>g</italic>
</sub> &#x3d; <italic>V</italic>
<sub>
<italic>g</italic>&#x2212;</sub> and <italic>K</italic> &#x3d; <italic>K</italic>
<sub>&#x2212;</sub>(0). By using <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m53">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>K</italic> &#x3d; Re(<italic>K</italic>) &#x2b; <italic>i</italic>Im(<italic>K</italic>), <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Eq. 25</xref> can be rewritten as<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m54">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>where the intensity of the FWM field is <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m55">
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>Im</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. The factor <italic>e</italic>
<sup>
<italic>i</italic>&#x2009;Re(<italic>K</italic>)<italic>L</italic>
</sup> reflects the phase distribution of the FWM field. Obviously, both the phase and intensity distribution of the FWM field are modulated by dispersion relation <italic>K</italic>.</p>
</sec>
<sec sec-type="results|discussion" id="s3">
<title>3 Results and Discussions</title>
<p>We first explore the influence of the Fano-type interference on the phase and intensity distribution of the generated FWM field in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>. Here, the mode of the vortex driving field <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub> is <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m56">
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>. In the absence of the electronic continuum, the Fano-type interference does not exist (i.e., <italic>p</italic> &#x3d; 0). In this situation, the system is simplified as a common double-&#x39b; SDQW [<xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>]. One can find from <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2A,C</xref> that the phase wavefront twists in the anticlockwise direction and the intensity distribution exhibits a single-ring pattern at the radial position <italic>r</italic> &#x3d; 0.71&#xa0;mm. A phase singularity exists at the center of zero intensity, around which the helical phase changes from 0 to 8<italic>&#x3c0;</italic>. As explained, the OAM of the vortex driving field can be transferred to the generated FWM field <italic>via</italic> the FWM process [<xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>]. In the presence of the electronic continuum, the Fano-type interference exists (i.e., <italic>p</italic> &#x3d; 0.83) [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>]. Different from <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2A,C</xref>, the FWM field displays four phase singularities on the inner side of the twisted phase wavefront in the phase profiles and the helical phase changes from 0 to 2<italic>&#x3c0;</italic> around every phase singularity (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2B</xref>). Meanwhile, a petal-like intensity pattern with four light spots on the circle with radius <italic>r</italic> &#x3d; 0.71&#xa0;mm can be observed (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2D</xref>). As a matter of fact, the cross coupling term <italic>&#x3b6;</italic> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Eq. 26</xref> acts as a plane wave and then makes inherent interference with the vortex driving field. Therefore, we can observe an interference-type intensity pattern with four light spots and an interference-type phase pattern with four phase singularities, which satisfies the conservation of OAM [<xref ref-type="bibr" rid="B66">66</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B67">67</xref>].</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>
<bold>(A,B)</bold> Phase and <bold>(C,D)</bold> intensity patterns of the FWM field without and with including electronic continuum, <bold>(A,C)</bold> without including electronic continuum: <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>3<italic>l</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>4<italic>l</italic>
</sub> &#x3d; 1&#xa0;meV and <italic>p</italic> &#x3d; 0, <bold>(B,D)</bold> with including electronic continuum: <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>3<italic>l</italic>
</sub> &#x3d; 1.58&#xa0;meV and <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>4<italic>l</italic>
</sub> &#x3d; 1.50&#xa0;meV and <italic>p</italic> &#x3d; 0.83. Other parameters used are <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 2.36 &#xd7; 10<sup>&#x2013;&#x2212;6</sup>&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>eV, <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>3<italic>d</italic>
</sub> &#x3d; 0.32 meV, <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>4<italic>d</italic>
</sub> &#x3d; 0.30 meV, &#x7c;&#x3a9;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>&#x7c; &#x3d; 25&#xa0;meV, &#x7c;&#x3a9;<sub>
<italic>d</italic>0</sub>&#x7c; &#x3d; 30&#xa0;meV, &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 5&#xa0;meV, &#x394;<sub>
<italic>p</italic>
</sub> &#x3d; &#x394;<sub>
<italic>d</italic>
</sub> &#x3d; 0, and <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>p</italic>
</sub> &#x3d; 9.6 &#xd7; 10<sup>3</sup>
<italic>&#x3bc;</italic>m<sup>&#x2212;1</sup>meV, <italic>l</italic> &#x3d; 4, <italic>p</italic> &#x3d; 0, <italic>w</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; 500&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>m, and <italic>L</italic> &#x3d; 1&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>m.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-907284-g002.tif"/>
</fig>
<p>In order to have a deeper understanding for the effect of the Fano-type interference, we plot the spatial distribution of the real and imaginary parts of the dispersion relation <italic>K</italic> in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>. Note that the phase shift Re(<italic>K</italic>) per unit length determines the phase wavefront distribution of the FWM field, while the absorption coefficient Im(<italic>K</italic>) determines the distribution of the intensity [<xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>]. Without the Fano-type interference, the phase shift Re(<italic>K</italic>) per unit length displays an inverted crater-like pattern with a radius <italic>r</italic> &#x3d; 0.71&#xa0;mm and leads to the helical phase twisting in the anticlockwise direction (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3A</xref>). Meanwhile, the absorption coefficient Im(<italic>K</italic>) also exhibits an inverted crater-like pattern at <italic>r</italic> &#x3d; 0.71mm, where the low absorption ring results in the appearance of an intensity ring (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3C</xref>). With the Fano-type interference, the inverted crater-like pattern of Re(<italic>K</italic>) also makes the phase twist in the anticlockwise direction (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3B</xref>), while the existence of four independent low-absorption regions along the angular direction leads to a discrete intensity distribution with four light spots (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3D</xref>).</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>
<bold>(A,B)</bold> Real and <bold>(C,D)</bold> imaginary parts of the dispersion relation <italic>K</italic>. <bold>(A,C)</bold> without including electronic continuum: <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>3<italic>l</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>4<italic>l</italic>
</sub> &#x3d; 1&#xa0;meV and <italic>p</italic> &#x3d; 0; <bold>(B,D)</bold> with including electronic continuum: <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>3<italic>l</italic>
</sub> &#x3d; 1.58&#xa0;meV and <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>4<italic>l</italic>
</sub> &#x3d; 1.50&#xa0;meV and <italic>p</italic> &#x3d; 0.83. Other parameters are the same as in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-907284-g003.tif"/>
</fig>
<p>A previous study [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>] has demonstrated that the number of light spots in the interference spectrum is determined by the TC of the involved optical vortex. Therefore, the inherent interference mechanism in the proposed SDQW allows us to measure the TC of the vortex driving field <italic>via</italic> directly monitoring the number of light spots of the FWM field. It is worth noting that the precision of the TC measurement would be limited by the intensity and visibility of the inherent interference. To achieve a high-quality interference-type pattern, we explore the influence of the intensity and detuning of the control field based on <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Eq. 26</xref>. <xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4A&#x2013;C</xref> show the intensity patterns of the FWM field for different values of the control intensity <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>. When <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 10&#xa0;meV, the FWM field shows a clear four petal-like intensity pattern, but the intensities of the four light spots are very small (<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4A</xref>). As we adjust <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> to 25&#xa0;meV and then to 40meV, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4B,C</xref>, the intensity of the FWM field becomes more and more stronger, while the visibility of the light spots becomes more and more worse. In order to evaluate the quality of the interference-type intensity pattern, we defined interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> as [<xref ref-type="bibr" rid="B63">63</xref>].<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m57">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>where <italic>I</italic>
<sub>max</sub> and <italic>I</italic>
<sub>min</sub> represent the maximal and minimal light intensities along the angular direction in the interference-type intensity pattern of the FWM field, respectively. We can set <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m58">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m59">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> with <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>min</sub> and <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>max</sub> being the corresponding minimal and maximal absorption coefficients, respectively, of the FWM field along the angular direction. Then, <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Eq. 27</xref> can be rewritten as<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m60">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>where &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> &#x3d; <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>max</sub> &#x2212; <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>min</sub> stands for the difference between the maximal and minimal absorption coefficients. It can be seen that &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> determines the interference visibility of the output FWM field. Saying concretely, the increase (decrease) of &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> would lead to the increase (decrease) of interference visibility <italic>&#x3b7;</italic>. Here, the absorption coefficient difference &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> and interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> <italic>versus</italic> the azimuthal angle <italic>&#x3d5;</italic> at radius <italic>r</italic> &#x3d; 0.71&#xa0;mm are plotted in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4D</xref>. It is found that &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> decreases from 32,720.0&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>m<sup>&#x2212;1</sup> to 350.6&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>m<sup>&#x2212;1</sup> when <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> increases from 10 to 40&#xa0;meV. Thus, interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> shows a decreasing trend. It is worth noting that <italic>&#x3b7;</italic> is almost kept to 1 for 10&#xa0;meV <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m61">
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">V</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> because &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> has an extremely high value in this region so that term <italic>e</italic>
<sup>2&#x394;<italic>&#x3b1;L</italic>
</sup> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">Eq. 28</xref> is close to infinity.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>
<bold>(A&#x2013;C)</bold> Intensity patterns of the FWM field for different intensities of the control field. <bold>(A)</bold> &#x3a9;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 10&#xa0;meV, <bold>(B)</bold> &#x3a9;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 25&#xa0;meV, and <bold>(C)</bold> &#x3a9;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 40&#xa0;meV. <bold>(D)</bold> Absorption coefficient difference &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> and interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> as a function of intensity &#x3a9;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> of the control field. Other parameters are the same as in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2B</xref> except for &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 8&#xa0;meV.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-907284-g004.tif"/>
</fig>
<p>We also investigate the influence of control detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> on the intensity pattern of the FWM field in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5A&#x2013;C</xref>. It can be seen that the intensity of the FWM field decreases monotonically as &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> increases from 2 to 14&#xa0;meV (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5A&#x2013;C</xref>). Different from the results shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> increases from 735.8&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>m<sup>&#x2212;1</sup> to 42,871&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic> m<sup>&#x2212;1</sup> as &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> increases from 2 to 14&#xa0;meV (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5D</xref>). In this sense, interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> increases from 0.63 to 1. As &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> exceeds 5.2&#xa0;meV, the value of &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> is extremely high so that interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> &#x2248; 1. According to the aforementioned discussions, one can conclude that the intensity and detuning of the control field play different roles in modifying the intensity and visibility of the interference-type pattern. Therefore, a high-visibility interference-type pattern accompanied by an appropriate intensity can be achieved <italic>via</italic> choosing the suitable values of the intensity and detuning of the control field.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>
<bold>(A&#x2013;C)</bold> Intensity patterns of the FWM field for different detunings of the control field. <bold>(A)</bold> &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 2&#xa0;meV, <bold>(B)</bold> &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 8&#xa0;meV, <bold>(C)</bold> and &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 14&#xa0;meV. <bold>(D)</bold> Absorption coefficient difference &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> and interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> as a function of detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> of the control field. Other parameters are the same as in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2B</xref> except for &#x3a9;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 15&#xa0;meV.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-907284-g005.tif"/>
</fig>
<p>Based on the aforementioned discussions, we perform the TC measurement of the vortex driving field <italic>via</italic> monitoring the number of light spots in the intensity pattern of the generated FWM field. The intensity patterns of the FWM field for different TCs of the vortex driving field are displayed in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>, and the corresponding curves for absorption coefficient difference &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> and interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> are shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>. It is worth noting that the waist radius of the vortex driving field is always kept to 500&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>m for the selected TCs. In the measurement of the low-order TC (i.e., <italic>l</italic> &#x2264; 10), <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 25&#xa0;meV and &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 8&#xa0;meV are selected. We can clearly observe two, four, and six light spots in the intensity patterns of the FWM field when <italic>l</italic> &#x3d; 2, 4, and 6 (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figures 6A&#x2013;C</xref>). As shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7A</xref>, &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> increases from 2,263.6&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>m<sup>&#x2212;1</sup> to 2,436.1&#xa0;<italic>&#x3bc;</italic>m<sup>&#x2212;1</sup> as <italic>l</italic> increases from 2 to 6. Therefore, interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> would increase from 0.9786 to 0.9848 for the low-order TC case. Although the overall output intensity decreases in some degree due to the dependence of the Laguerre polynomial on the TC, the visibility of the interference-type pattern always exceeds 0.97. That is to say, we can realize a high-precision measurement for the low-order TC of a mid-infrared optical vortex. In the measurement of the high-order TC, <italic>&#x3a9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 13&#xa0;meV and &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 2&#xa0;meV are chosen. When <italic>l</italic> &#x3d; 100, 110, and 120, the same number of light spots can be observed in the interference-type pattern of the FWM field (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figures 6D&#x2013;F</xref>). The overall output intensity of the FWM field only decreases slightly with the increase of <italic>l</italic> from 100 to 120. &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> first slightly increases from 2,126.7 <italic>&#x3bc;</italic>m<sup>&#x2212;1</sup> to 2,127.1 <italic>&#x3bc;</italic>m<sup>&#x2212;1</sup> as <italic>l</italic> increases from 100 to 105 and then decreases to 2,125.6 <italic>&#x3bc;</italic>m<sup>&#x2212;1</sup> as <italic>l</italic> increases to 120 (see the blue line in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7B</xref>). Therefore, interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> would slightly increase from 0.97197 to 0.97207 and then decrease to 0.97191 with the increase of <italic>l</italic> from 100 to 120 (see the red line in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7B</xref>). The change of &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> is so small that interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> is kept at the level of 0.9719. Therefore, our scheme is suitable for measuring both the low-order and high-order TC. More importantly, the measurable TC value is greatly improved compared with previous schemes [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B58">58</xref>].</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>
<bold>(A&#x2013;F)</bold> Intensity patterns of the FWM field for different TCs of the vortex driving field. <bold>(A)</bold> <italic>l</italic> &#x3d; 2, <bold>(B)</bold> <italic>l</italic> &#x3d; 4, <bold>(C)</bold> <italic>l</italic> &#x3d; 6, <bold>(D)</bold> <italic>l</italic> &#x3d; 100, <bold>(E)</bold> <italic>l</italic> &#x3d; 110, and <bold>(F)</bold> <italic>l</italic> &#x3d; 120. &#x3a9;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 25&#xa0;meV and &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 8&#xa0;meV for <bold>(A&#x2013;C)</bold> and &#x3a9;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 13&#xa0;meV and &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 2&#xa0;meV for <bold>(D&#x2013;F)</bold>. Other parameters are the same as in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2B</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-907284-g006.tif"/>
</fig>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Absorption coefficient difference &#x394;<italic>&#x3b1;</italic> and interference visibility <italic>&#x3b7;</italic> corresponding to <bold>(A)</bold> the low-order TCs and <bold>(B)</bold> high-order TCs. Other parameters are the same as in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-907284-g007.tif"/>
</fig>
<p>Before concluding, we explore the influence of the TC of the vortex driving field on the conversion efficiency of FWM. FWM efficiency <italic>&#x3c1;</italic> is defined as <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m62">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B65">65</xref>], where <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m63">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the is the electric field amplitude <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m64">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the generated FWM field at the exit <italic>z</italic> &#x3d; <italic>L</italic> and <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m65">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the electric field amplitude <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m66">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the probe field at entrance <italic>z</italic> &#x3d; 0. Combined with <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Eq. 26</xref>, the FWM efficiency can be rewritten as<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m67">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m68">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. It can be seen from <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Eq. 29</xref> that the spatial distribution of the FWM efficiency depends on the spatially dependent vortex driving field. In <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>, we plot FWM efficiency <italic>&#x3c1;</italic> <italic>versus</italic> radius <italic>r</italic> for different values of the TC by setting <italic>&#x3d5;</italic> &#x3d; 0. In this situation, these curves can reflect the radial distribution of the FWM efficiency cross the center of the light spot. As shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>, the FWM efficiency is spatially dependent for a certain vortex driving field. In the low-order TC case, the peak value of the FWM efficiency decreases from 9.86 to 3.66% as <italic>l</italic> increases from 2 to 6 (<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8A</xref>). In the high-order TC case, the optimal FWM efficiency decreases from 4.79 to 4.04% with the increase of <italic>l</italic> from 100 to 120 (<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8B</xref>). In the two cases, the peak of the FWM efficiency moves toward the larger radius with the increase of TC owing to the change of the ring radius of the vortex driving field. Thus, one can conclude that the FWM efficiency would decrease when the ring radius of the vortex driving field increases with the TC.</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>FWM efficiency <italic>&#x3c1;</italic> <italic>versus</italic> radius <italic>r</italic> for different values of the TCs. <bold>(A)</bold> and <bold>(B)</bold> correspond to the cases of low-order TCs and high-order TCs, respectively. Other parameters are the same as in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-907284-g008.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Conclusion</title>
<p>In conclusion, we have theoretically suggested a scheme to measure the TC of a mid-infrared vortex beam <italic>via</italic> observing the intensity distribution of the FWM field in an asymmetric SDQW with a four-subband configuration. In this SDQW, the effect of the Fano-type interference exists because the absorption paths of two states are coupled to an electronic continuum [<xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B57">57</xref>]. With the help of the Fano-type interference, the cross coupling term acting as a plane wave makes inherent interference with the vortex beam and generates the interference-type patterns for the phase and intensity of the FWM field. It is demonstrated that a high-contrast interference-type pattern accompanied by appropriate intensity can be achieved <italic>via</italic> adjusting the intensity and detuning the control field. Furthermore, the TC measurement of the vortex beam is performed by monitoring the number of light spots of the FWM field. By properly choosing the parameters of the system, the detectable TC value can reach to 120, which is greatly improved compared with previous schemes [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B58">58</xref>].</p>
<p>Mid-infrared optical vortices can open up new avenues toward super-resolution microscopy of arbitrarily oriented single molecules [<xref ref-type="bibr" rid="B68">68</xref>], fabrication of three-dimensional chiral microstructures [<xref ref-type="bibr" rid="B69">69</xref>], and OAM-multiplexing-based free-space optical communication [<xref ref-type="bibr" rid="B70">70</xref>]. Our scheme may provide the possibility for the realization of mid-infrared OAM detectors in a compact solid-state system.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s5" sec-type ="data-availability">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Material; further inquiries can be directed to the corresponding authors.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author Contributions</title>
<p>The idea was first conceived by W-XY. YS was responsible for the physical model, numerical calculations, and writing most of the manuscript. DH derived and discussed the efficiency of FWM. LL and TS contributed to writing the manuscript and verified the calculated results.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Funding</title>
<p>This study was funded by the National Natural Science Foundation of China (11774054, 12075036, and 12104067), the Science and Technology Research Project of Education Department of Hubei Province (Q20211314), and College Students&#x2019; Innovation and Entrepreneurship Training Project of Yangtze University (Yz2020314).</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s9">
<title>Publisher&#x2019;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors, and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ack>
<p>YS thanks Chun Meng, Xu Deng, and Tong Zhang for helpful discussions.</p>
</ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Allen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Beijersbergen</surname>
<given-names>MW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Spreeuw</surname>
<given-names>RJC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Woerdman</surname>
<given-names>JP</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Orbital Angular Momentum of Light and the Transformation of Laguerre-Gaussian Laser Modes</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>1992</year>) <volume>45</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>8185</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.45.8185</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Padgett</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Courtial</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Allen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Light&#x27;s Orbital Angular Momentum</article-title>. <source>Phys Today</source> (<year>2004</year>) <volume>57</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>35</fpage>&#x2013;<lpage>40</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1768672</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brasselet</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Tunable High-Resolution Macroscopic Self-Engineered Geometric Phase Optical Elements</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2018</year>) <volume>121</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>033901</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.121.033901</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cheah</surname>
<given-names>KW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Geometric Metasurface fork Gratings for Vortex-Beam Generation and Manipulation</article-title>. <source>Laser Photon Rev</source> (<year>2016</year>) <volume>10</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>322</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/lpor.201500259</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Topological Charge Inversion of Optical Vortex with Geometric Metasurfaces</article-title>. <source>Adv Opt Mater</source> (<year>2019</year>) <volume>7</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>1801486</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/adom.201801486</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ge</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chigrinov</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generation of Equal-Energy Orbital Angular Momentum Beams via Photopatterned Liquid Crystals</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2016</year>) <volume>5</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>044009</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevapplied.5.044009</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hong</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ding</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Ultraslow Vortex Four-Wave Mixing via Multiphoton Quantum Interference</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2019</year>) <volume>27</volume>(<issue>21</issue>):<fpage>29863</fpage>&#x2013;<lpage>74</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/oe.27.029863</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qiu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ding</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Control of Space-dependent Four-Wave Mixing in a Four-Level Atomic System</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2020</year>) <volume>102</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>033516</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.102.033516</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hamedi</surname>
<given-names>HR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kudria&#x161;ov</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ruseckas</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Juzeli&#x16b;nas</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Azimuthal Modulation of Electromagnetically Induced Transparency Using Structured Light</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2018</year>) <volume>26</volume>(<issue>22</issue>):<fpage>28249</fpage>&#x2013;<lpage>62</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/oe.26.028249</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hamedi</surname>
<given-names>HR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ruseckas</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Paspalakis</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Juzeliunas</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Transfer of Optical Vortices in Coherently Prepared media</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2019</year>) <volume>99</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>033812</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.99.033812</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Asadpour</surname>
<given-names>SH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ziauddin</surname>
</name>
<name>
<surname>Abbas</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hamedi</surname>
<given-names>HR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Exchange of Orbital Angular Momentum of Light via Noise-Induced Coherence</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2022</year>) <volume>105</volume>:<fpage>033709</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.105.033709</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mahdavi</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sabegh</surname>
<given-names>ZA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mohammadi</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hamedi</surname>
<given-names>HR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mahmoudi.</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Manipulation and Exchange of Light with Orbital Angular Momentum in Quantum Dot Molecules</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2020</year>) <volume>101</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>063811</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.101.063811</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rahmatullah</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abbas</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qamar</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spatially Structured Transparency and Transfer of Optical Vortices via Four-Wave Mixing in a Quantum-Dot Nanostructure</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2020</year>) <volume>101</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>023821</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.101.023821</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mahdavi</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sabegh</surname>
<given-names>ZA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hamedi</surname>
<given-names>HR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mahmoudi</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Orbital Angular Momentum Transfer in Molecular Magnets</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2021</year>) <volume>104</volume>:<fpage>094432</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.104.094432</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ding</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dai</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jin</surname>
<given-names>R-B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hao</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Azimuthal and Radial Modulation of Double-Four-Wave Mixing in a Coherently Driven Graphene Ensemble</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2021</year>) <volume>29</volume>(<issue>22</issue>):<fpage>36840</fpage>&#x2013;<lpage>56</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/oe.440690</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Padgett</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bowman</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Tweezers with a Twist</article-title>. <source>Nat Photon</source> (<year>2011</year>) <volume>5</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>343</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nphoton.2011.81</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gecevi&#x10d;ius</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Drevinskas</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Beresna</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kazansky</surname>
<given-names>PG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Single Beam Optical Vortex Tweezers with Tunable Orbital Angular Momentum</article-title>. <source>Appl Phys Lett</source> (<year>2014</year>) <volume>104</volume>(<issue>23</issue>):<fpage>231110</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>JY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fazal</surname>
<given-names>IM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ahmed</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Terabit Free-Space Data Transmission Employing Orbital Angular Momentum Multiplexing</article-title>. <source>Nat Photon</source> (<year>2012</year>) <volume>6</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>488</fpage>&#x2013;<lpage>96</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nphoton.2012.138</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bozinovic</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yue</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tur</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kristensen</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Terabit-scale Orbital Angular Momentum Mode Division Multiplexing in Fibers</article-title>. <source>Science</source> (<year>2013</year>) <volume>340</volume>(<issue>6140</issue>):<fpage>1545</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.1237861</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Three-dimensional Target Imaging Based on Vortex Stripmap Sar</article-title>. <source>IEEE Sens J</source> (<year>2019</year>) <volume>19</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>1338</fpage>&#x2013;<lpage>45</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/jsen.2018.2879814</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qin</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Electromagnetic Vortex-Based Radar Imaging Using a Single Receiving Antenna: Theory and Experimental Results</article-title>. <source>Sensors</source> (<year>2017</year>) <volume>17</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>630</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/s17030630</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pan</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lv</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Orbital-angular-momentum Multiplexed Continuous-Variable Entanglement from Four-Wave Mixing in Hot Atomic Vapor</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2019</year>) <volume>123</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>070506</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.123.070506</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pan</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jing</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Deterministic Generation of Orbital-Angular-Momentum Multiplexed Tripartite Entanglement</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2020</year>) <volume>124</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>083605</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.124.083605</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lou</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jing</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Orbital Angular Momentum Multiplexed Deterministic All-Optical Quantum Teleportation</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2020</year>) <volume>11</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>3875</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41467-020-17616-4</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lou</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jing</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Orbital Angular Momentum Multiplexed Quantum Dense Coding</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2021</year>) <volume>127</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>093601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.127.093601</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Franke Arnold</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Allen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Padgett</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Advances in Optical Angular Momentum</article-title>. <source>Laser Photon Rev</source> (<year>2008</year>) <volume>2</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>299</fpage>&#x2013;<lpage>313</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/lpor.200810007</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Beijersbergen</surname>
<given-names>MW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Woerdman</surname>
<given-names>JP</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Measuring Orbital Angular Momentum of Light with a Torsion Pendulum</article-title>. <source>Proc SPIE</source> (<year>2005</year>) <volume>5736</volume>:<fpage>111</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1117/12.584515</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Volke-Sep&#xfa;lveda</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Santill&#xe1;n</surname>
<given-names>AO</given-names>
</name>
<name>
<surname>Boullosa</surname>
<given-names>RR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Transfer of Angular Momentum to Matter from Acoustical Vortices in Free Space</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2008</year>) <volume>100</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>24302</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vasnetsov</surname>
<given-names>MV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Torres</surname>
<given-names>JP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Petrov</surname>
<given-names>DV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Torner</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Observation of the Orbital Angular Momentum Spectrum of a Light Beam</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2003</year>) <volume>28</volume>(<issue>23</issue>):<fpage>2285</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/ol.28.002285</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hickmann</surname>
<given-names>JM</given-names>
</name>
<name>
<surname>S Fonseca</surname>
<given-names>EJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Soares</surname>
<given-names>WC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ch&#xe1;vez-Cerda</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unveiling a Truncated Optical Lattice Associated with a Triangular Aperture Using Light&#x2019;s Orbital Angular Momentum</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2010</year>) <volume>105</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>053904</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.105.053904</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Silva</surname>
<given-names>JG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jesus-Silva</surname>
<given-names>AJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alencar</surname>
<given-names>MARC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hickmann</surname>
<given-names>JM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fonseca</surname>
<given-names>EJS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unveiling Square and Triangular Optical Lattices: a Comparative Study</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2014</year>) <volume>39</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>949</fpage>&#x2013;<lpage>52</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/ol.39.000949</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Moreno</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Davis</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pascoguin</surname>
<given-names>BML</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mitry</surname>
<given-names>MJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cottrell</surname>
<given-names>DM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Vortex Sensing Diffraction Gratings</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2009</year>) <volume>34</volume>(<issue>19</issue>):<fpage>2927</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/ol.34.002927</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dai</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhong</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Na</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Measuring Oam States of Light Beams with Gradually-Changing-Period Gratings</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2015</year>) <volume>40</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>562</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/ol.40.000562</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Heckenberg</surname>
<given-names>NR</given-names>
</name>
<name>
<surname>McDuff</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Smith</surname>
<given-names>CP</given-names>
</name>
<name>
<surname>White</surname>
<given-names>AG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generation of Optical Phase Singularities by Computer-Generated Holograms</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>1992</year>) <volume>17</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>221</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/ol.17.000221</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vickers</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Burch</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vyas</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Singh</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Phase and Interference Properties of Optical Vortex Beams</article-title>. <source>J Opt Soc Am A</source> (<year>2008</year>) <volume>25</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>823</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/josaa.25.000823</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ahmed</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yue</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bozovich</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Phase-shift Interference-Based Wavefront Characterization for Orbital Angular Momentum Modes</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>38</volume>(<issue>13</issue>):<fpage>2348</fpage>&#x2013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/ol.38.002348</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sztul</surname>
<given-names>HI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alfano</surname>
<given-names>RR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Double-slit Interference with Laguerre-Gaussian Beams</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2006</year>) <volume>31</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>999</fpage>&#x2013;<lpage>1001</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/ol.31.000999</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Emile</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Emile</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Young&#x2019;s Double-Slit Interference Pattern from a Twisted Beam</article-title>. <source>Appl Phys B</source> (<year>2014</year>) <volume>117</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>487</fpage>&#x2013;<lpage>91</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00340-014-5859-1</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Leach</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Miles</surname>
<given-names>JP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stephen</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Franke-Arnold</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Courtial</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Measuring the Orbital Angular Momentum of a Single Photon</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2002</year>) <volume>88</volume>(<issue>25</issue>):<fpage>257901</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.88.257901</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qi</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xin</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Sorting and Detecting Orbital Angular Momentum States by Using a Dove Prism Embedded Mach&#x2013;Zehnder Interferometer and Amplitude Gratings</article-title>. <source>Opt Commun</source> (<year>2011</year>) <volume>284</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>48</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.optcom.2010.08.083</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Phillips</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spin Coherence and Electromagnetically Induced Transparency via Exciton Correlations</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2002</year>) <volume>89</volume>(<issue>18</issue>):<fpage>186401</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.89.186401</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ku</surname>
<given-names>P-C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sedgwick</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chang-Hasnain</surname>
<given-names>CJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Palinginis</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Slow Light in Semiconductor Quantum wells</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2004</year>) <volume>29</volume>(<issue>19</issue>):<fpage>2291</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/ol.29.002291</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qi</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Niu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Electromagnetically Induced Grating in Asymmetric Quantum wells via Fano Interference</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2013</year>) <volume>21</volume>(<issue>10</issue>):<fpage>12249</fpage>&#x2013;<lpage>59</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/oe.21.012249</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tian</surname>
<given-names>SC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wan</surname>
<given-names>RG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>LJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shu</surname>
<given-names>SL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>HY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Asymmetric Light Diffraction of Two-Dimensional Electromagnetically Induced Grating with PT Symmetry in Asymmetric Double Quantum wells</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2018</year>) <volume>26</volume>(<issue>25</issue>):<fpage>32918</fpage>&#x2013;<lpage>30</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/oe.26.032918</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>JH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>JY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>JH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Silvestri</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Artoni</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rocca</surname>
<given-names>GCL</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Ultrafast All Optical Switching via Tunable Fano Interference</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2005</year>) <volume>95</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>057401</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.95.057401</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>WX</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hou</surname>
<given-names>JM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>RK</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Ultraslow Bright and Dark Solitons in Semiconductor Quantum wells</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2008</year>) <volume>77</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>033838</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.77.033838</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Slow-light Solitons in Coupled Asymmetric Quantum wells via Interband Transitions</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2009</year>) <volume>80</volume>(<issue>23</issue>):<fpage>235408</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.80.235408</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>WX</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ziauddin</surname>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>RK</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Tunneling-induced Giant Goos-H&#xe4;nchen Shift in Quantum wells</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2015</year>) <volume>40</volume>(<issue>13</issue>):<fpage>3133</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/ol.40.003133</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Asadpour</surname>
<given-names>SH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nasehi</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Soleimani</surname>
<given-names>HR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mahmoudi</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Phase Control of Goos&#x2013;H&#xe4;nchen Shift via Biexciton Coherence in a Multiple Quantum Well</article-title>. <source>Superlattices and Microstructures</source> (<year>2015</year>) <volume>85</volume>:<fpage>112</fpage>&#x2013;<lpage>23</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.spmi.2015.05.019</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B50">
<label>50.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Tunneling-induced High-Efficiency Four-Wave Mixing in Asymmetric Quantum wells</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2013</year>) <volume>87</volume>(<issue>23</issue>):<fpage>235310</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.87.235310</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B51">
<label>51.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Meng</surname>
<given-names>L-C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>W-J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>X-T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Dimer <italic>PT</italic> -symmetric Model Simulated in <italic>GaAs/AlGaAs</italic> Quantum wells</article-title>. <source>Epl</source> (<year>2016</year>) <volume>114</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>34001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1209/0295-5075/114/34001</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B52">
<label>52.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>W-X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chuang</surname>
<given-names>Y-L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>A-X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Enhanced Four-Wave Mixing Efficiency in Four-Subband Semiconductor Quantum wells via Fano-type Interference</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2014</year>) <volume>22</volume>(<issue>23</issue>):<fpage>29179</fpage>&#x2013;<lpage>90</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/oe.22.029179</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B53">
<label>53.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qiu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hong</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spatially Dependent Four-Wave Mixing in Semiconductor Quantum wells</article-title>. <source>Appl Phys Lett</source> (<year>2019</year>) <volume>115</volume>(<issue>17</issue>):<fpage>171905</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.5121275</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B54">
<label>54.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qiu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ding</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Highly Efficient Vortex Four-Wave Mixing in Asymmetric Semiconductor Quantum wells</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2020</year>) <volume>28</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>2975</fpage>&#x2013;<lpage>86</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/oe.379245</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B55">
<label>55.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Paspalakis</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Efficient Spatiotemporal-Vortex Four-Wave Mixing in a Semiconductor Nanostructure</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2020</year>) <volume>102</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>063509</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.102.063509</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B56">
<label>56.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Campman</surname>
<given-names>KL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gossard</surname>
<given-names>AC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Imamolu</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Tunneling Induced Transparency: Fano Interference in Intersubband Transitions</article-title>. <source>Appl Phys Lett</source> (<year>1997</year>) <volume>70</volume>(<issue>25</issue>):<fpage>3455</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.119199</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B57">
<label>57.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Faist</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Capasso</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sirtori</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pfeiffer</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Controlling the Sign of Quantum Interference by Tunnelling from Quantum wells</article-title>. <source>Nature</source> (<year>1997</year>) <volume>390</volume>(<issue>6660</issue>):<fpage>589</fpage>&#x2013;<lpage>91</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/37562</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B58">
<label>58.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>JX</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>QZ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>XL</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Optomechanically Induced Transparency in a Laguerre-Gaussian Rotational-Cavity System and its Application to the Detection of Orbital Angular Momentum of Light fields</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2019</year>) <volume>99</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>043817</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.99.043817</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B59">
<label>59.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qi</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Niu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Phase Dependence of Cross-phase Modulation in Asymmetric Quantum wells</article-title>. <source>Opt Commun</source> (<year>2011</year>) <volume>284</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>276</fpage>&#x2013;<lpage>81</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.optcom.2010.09.016</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B60">
<label>60.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Faist</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sirtori</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Capasso</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>S-NG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pfeiffer</surname>
<given-names>LN</given-names>
</name>
<name>
<surname>West</surname>
<given-names>KW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Tunable Fano Interference in Intersubband Absorption</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>1996</year>) <volume>21</volume>(<issue>13</issue>):<fpage>985</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/ol.21.000985</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B61">
<label>61.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Carlo</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Federico</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sivco</surname>
<given-names>DL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cho</surname>
<given-names>AY</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Giant, Triply Resonant, Third-Order Nonlinear Susceptibility <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m69">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> in Coupled Quantum wells</article-title>. <source>Phys Rev.Lett</source> (<year>1992</year>) <volume>68</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>1010</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.68.1010</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B62">
<label>62.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shih</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reimann</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Woerner</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Elsaesser</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Waldm&#xfc;ller</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Knorr</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Nonlinear Response of Radiatively Coupled Intersubband Transitions of Quasi-Two-Dimensional Electrons</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2005</year>) <volume>72</volume>(<issue>19</issue>):<fpage>195338</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.72.195338</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B63">
<label>63.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Born</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wolf</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Principles of Optics</source>. <edition>7th ed</edition>. <publisher-loc>Oxford, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Pergamon Press</publisher-name> (<year>1999</year>). </citation>
</ref>
<ref id="B64">
<label>64.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Capasso</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Intersubband Transitions in Quantum wells: Physics and Device Applications</source>. <publisher-loc>Amsterdam, Netherlands</publisher-loc>: <publisher-name>Elsevier</publisher-name> (<year>1999</year>). </citation>
</ref>
<ref id="B65">
<label>65.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Highly Efficient Four-Wave Mixing in Double-&#x39b; System in Ultraslow Propagation Regime</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2004</year>) <volume>70</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>053818</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.70.053818</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B66">
<label>66.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nie</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Generation of Optical Vortex Array along Arbitrary Curvilinear Arrangement</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2018</year>) <volume>26</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>9798</fpage>&#x2013;<lpage>812</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/oe.26.009798</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B67">
<label>67.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tai</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tang</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Generation of Circular Optical Vortex Array</article-title>. <source>Annalen der Physik</source> (<year>2017</year>) <volume>529</volume>(<issue>12</issue>):<fpage>1700285</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/andp.201700285</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B68">
<label>68.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Boichenko</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Toward Super-resolution Fluorescent Microscopy of Arbitrarily Oriented Single Molecules</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2020</year>) <volume>101</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>043823</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.101.043823</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B69">
<label>69.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ni</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lao</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Three-dimensional Chiral Microstructures Fabricated by Structured Optical Vortices in Isotropic Material</article-title>. <source>Light Sci Appl</source> (<year>2017</year>) <volume>6</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>e17011</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/lsa.2017.11</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B70">
<label>70.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Min</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Optical Vortices 30 Years on: Oam Manipulation from Topological Charge to Multiple Singularities</article-title>. <source>Light Sci Appl</source> (<year>2019</year>) <volume>8</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>90</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41377-019-0194-2</pub-id> </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>