كليو: 2015 واتارو يوشيكي

 [STu1I.4] مفتاح Kerr الضوئي بالكامل الموجود على الرقاقة منخفض الطاقة مع تجويف صغير من السيليكا

لقد قدمت عرضًا تقديميًا في جلسة "البصريات غير الخطية" صباح اليوم الثاني عشر. العرض التقديمي الخاص بي يدور حول مفتاح بصري يستخدم تأثير Kerr البصري في مرنان حلقي من السيليكا. بالإضافة إلى العرض الذي قدمته، كان هناك العديد من العروض التقديمية باستخدام الرنانات الضوئية الدقيقة في هذه الجلسة. ومع ذلك، كان معظمها يتعلق بتحويل الطول الموجي وأمشاط السيارات الضوئية، ولم تكن هناك عروض تقديمية حول تطبيقات المجال الزمني مثل تطبيقي. بالإضافة إلى ذلك، تضمنت الجلسة نفسها عروضًا تقديمية من مجموعات بارزة مثل مجموعة جامعة بوردو/وينر، ومجموعة جامعة كونريل/جايتا، ومجموعة كالتيك/فاهالا. بالإضافة إلى ذلك، كان هناك العديد من العروض البحثية عالية الجودة، مثل "الشفافية الناجمة عن تشتت Brillouin وتخزين الضوء غير المتبادل"، والتي تم نشرها مؤخرًا في مجلة Nature Communications.

كان العرض التقديمي هو الرابع في الجلسة، وبدأ العرض التقديمي في الساعة 8:45، لذلك تمكنت من تقديم العرض في الوقت الذي كان يتجمع فيه الكثير من الأشخاص. في الواقع، كانت هذه الجلسة ناجحة جدًا لدرجة أنه كانت هناك قاعة وقوف، ويرجع ذلك جزئيًا إلى وجود العديد من العروض التقديمية المتعلقة بالاتصالات والتي حظيت بالكثير من الاهتمام. الأسئلة التي تلقيناها خلال جلسة الأسئلة والأجوبة هي كما يلي.

• ما العرض الزمني لنبضة ضوء التحكم التي يظهر عندها تأثير الحرارة؟
• هل تُستخدم بعض الطرق لتثبيت طول موجة الرنين؟
• ما هي العلاقة بين الوضع المستخدم وطاقة ضوء التحكم المطلوبة للمفتاح (لأن الأوضاع المختلفة لها أحجام أوضاع مختلفة)؟
• ما هو الحد الأقصى لتبديل السرعة؟
• هل يتم تحديد الفاصل الزمني لنبضات الدخل من خلال النظر في FSR للمرنان؟

(أعتقد) أنني تمكنت من الإجابة على الأسئلة من (1) إلى (4) دون أي مشاكل لأنها كانت أسئلة متوقعة، لكنني لم أتمكن من الإجابة على (5) لأنني لم أتمكن من فهمها سواء باللغة الإنجليزية أو من حيث المحتوى. إذا نظرنا إلى الوراء الآن، أستطيع أن أخمن أن السائل كان يخلط بينه وبين البحث في مجال الاتصالات الضوئية، حيث كان السؤال حول FSR والفترات الزمنية، ولكن في ذلك الوقت لم أكن ذكيًا. ومن المرة القادمة فصاعدًا، أود أن أبذل قصارى جهدي للرد مع مراعاة نية الشخص الذي يطرح السؤال.

3. حول الإعلانات البارزة

 [SM1l.4] محلل طيف بصري مدمج على الشريحة C باستخدام مرنان مزدوج الحلقة

دراسة حققت وظيفة تشبه محلل الطيف على شريحة السيليكون. كعنصر لحل مكونات الطول الموجي، نستخدم حلقات دقيقة من السيليكون المستعبدين مع FSRs مختلفة قليلاً. نظرًا لأن FSR مختلف قليلاً، فإن الضوء ينتقل بشكل أساسي فقط من مجموعة واحدة من القمم لها نفس الطول الموجي. من خلال الضبط الحراري لطول موجة الرنين لميكرورينج واحد، يتغير زوج الأوضاع ذات الأطوال الموجية الرنانة المتطابقة، مما يجعل من الممكن مسح الطول الموجي. النقطة المهمة هي أنه يمكنك مسح الطول الموجي بمجرد تغيير طفيف في طول موجة الرنين لميكرورينج واحد. يحتوي هذا الجهاز على مُعدِّل Mach-Zehnder مدمج في منفذ الإدخال، وتم تكوينه لإجراء اكتشاف القفل، ويحتوي أيضًا على جهاز استقبال بصري مدمج. على الرغم من أن من عيوبه أن دقة الطول الموجي لا يمكن تحسينها كثيرًا لأنها تستخدم حلقات صغيرة، إلا أنه كان من المثير للاهتمام رؤية التحسينات التفصيلية الموضحة أعلاه قد تم إجراؤها.

[STu1I.3] خلط رباعي الموجات عالي الكفاءة في الدليل الموجي النانوي AlGaAs على العازل (AlGaAsOI) (الجامعة التقنية في الدنمارك)

عند استخدام الظواهر الضوئية غير الخطية في السيليكون، يمثل توليد الموجة الحاملة بسبب امتصاص فوتونين مشكلة دائمًا (ما لم يتم استخدام استخراج الموجة الحاملة أيضًا). ولذلك، في السنوات الأخيرة، تمت دراسة SiN وa-Si:H كمواد بديلة للسيليكون. ومع ذلك، على الرغم من أن SiN لديه فجوة نطاق واسعة، إلا أن لا خطيته أقل من تلك الخاصة بالسيليكون. علاوة على ذلك، على الرغم من أن a-Si:H لديه لاخطية أعلى من السيليكون، إلا أنه لا يمكنه قمع توليد الموجة الحاملة تمامًا بسبب امتصاص ثنائي الفوتون. من ناحية أخرى، فإن AlGaAs المستخدمة في هذه الدراسة لديها لاخطية أعلى من السيليكون، وفي نفس الوقت لديها خاصية أنه يمكن التحكم في فجوة النطاق عن طريق ضبط تركيز Al. على الرغم من أنه لم يتم الإبلاغ عن تحويل الطول الموجي غير الخطي باستخدام AlGaAs للمرة الأولى، إلا أن هذا البحث يعمل على تحسين كفاءة تحويل الطول الموجي من خلال ابتكار بنية دليل موجي.

[FTu4B.8] التحكم في ميكانيكا أنابيب الكربون النانوية باستخدام التجاويف الدقيقة الضوئية (ليبسون، جامعة كورنيل.)

مرنان قائم بذاته مصنوع من نيتريد السيليكون (Q=5×10⁶) لتصور الاهتزازات الميكانيكية لأنابيب الكربون النانوية (CNTs)، وللتحكم في تخميد الاهتزازات الميكانيكية لأنابيب الكربون النانوية باستخدام ضوء المجال القريب المتسرب من الرنان. تهتز الأنابيب النانوية الكربونية حرارياً، ويكون سعة الاهتزازات كبيرًا مثل مساءً. لذلك، من خلال وضع CNT بالقرب من الرنان، يمكن اكتشاف الإزاحة الدقيقة لـ CNT بسبب اهتزازه الميكانيكي عبر خرج الرنان. هنا، يتم استخدام الزيادة أو النقصان في الخسارة بسبب إزاحة CNT كإشارة. يتم وضع الأنابيب النانوية الكربونية بين أدوات الرقص ويتم تقريبها ميكانيكيًا من الرنان. بالإضافة إلى هذا البحث، نشر ليبسون أيضًا بحثًا عن المُعدِّلات التي تستخدم الجرافين ([SW4I.4.] مُعدِّل الجرافين الكهروضوئي القائم على زينو بتردد 30 جيجاهرتز)، ومن الواضح أنه بدأ في العمل في المواد القائمة على الكربون.

[SM3O.1] يتم رصد تفاعلات الحمض النووي المفرد باستخدام أجهزة الاستشعار الحيوية ذات التجاويف الدقيقة الضوئية (Vollmer, MPI)

محادثة بدعوة من فولمر. النقاط الرئيسية في هذا العرض هي النقطتين التاليتين. أولاً، كما تحدثت في ورشة العمل التي عقدت في Keio العام الماضي، فإننا نستخدم المنشور بدلاً من المستدق للاتصال. وذلك لأنه يتمتع بثبات ميكانيكي عالي. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الكرات المجهرية بدلاً من الحلقات لتسهيل اقتران المنشور. نقطة أخرى هي أن جزيئات البلازما تستخدم لتعزيز المجال الكهربائي وزيادة الحساسية. كما سيتم مناقشته لاحقًا، يبدو أن الاتجاهات الحديثة في الاستشعار باستخدام الرنانات الضوئية المجهرية تتجه نحو حساسية أعلى ووظائف أعلى من خلال مجموعات مع البلازمونات والميكانيكا الضوئية والموائع الضوئية.

[AW3K.1] المذبذبات الميكانيكية الضوئية المقترنة بالسوائل (H. Tang، جامعة ييل.)

[AW3K.2] مستشعرات الرنان الحلقي الضوئية الميكانيكية الدقيقة الحساسة للسطح (X. Fan، جامعة ميشيغان.)

يدور كلا العرضين التقديميين حول الاستشعار باستخدام مزيج من الرنانات الضوئية الدقيقة + الميكانيكا الضوئية + الموائع الضوئية. مبدأ الاستشعار باستخدام الميكانيكا الضوئية بسيط للغاية. إذا التصقت بعض الجسيمات بالرنان، تتغير الكتلة الفعالة للرنان، مما يتسبب في حدوث تحول في تردد الرنين الميكانيكي. إذا قمت بإدخال ضوء CW في مرنان وقمت بتحليل تردد ضوء الخرج باستخدام محلل طيف الترددات اللاسلكية، فسوف ترى تحولًا ميكانيكيًا في التردد. تتمتع هذه الطريقة بميزة مقارنة بطرق الاستشعار التقليدية التي تستخدم تغيرات معامل الانكسار حيث يمكنها قياس "الوزن".

يستخدم الأول مرنان قرص SiN مدمجًا مع دليل موجي. الماء شفاف بالنسبة للضوء المرئي، لكن Si معتم. ولذلك، يبدو أن الرنان تم تصنيعه باستخدام SiN، وهو شفاف في نطاق الضوء المرئي. يتم إجراء القياسات داخل السائل عن طريق إنشاء مسار تدفق، ولكن المشكلة في ذلك هي التخميد بسبب السائل. ف في السائل_مويبدو أنه سينخفض إلى حوالي 1. ولذلك، في هذا البحث، يتم إلغاء التخميد في السائل عن طريق تضخيم الاهتزازات الميكانيكية الضوئية باستخدام ضوء ذو طاقة عالية بما فيه الكفاية. ونتيجة لذلك، س_ميقال أنه تم الحصول على قيمة عالية للغاية تبلغ ~12 للسائل. لاحظ أنه يتم تنفيذ إدخال وإخراج الضوء باستخدام قارنة التوصيل الشبكية.

يستخدم الأخير مرنانًا مجوفًا لزجاجة السيليكا (على غرار OIST؟). يحتوي هذا على مسار تدفق داخل زجاجة السيليكا، لذلك ليست هناك حاجة إلى تبليل المستدق بالسائل. موضوع القياس في هذا البحث هو محلول HF، وقد لوحظ التغير في الكتلة الفعالة بسبب تآكل الجدار الداخلي لزجاجة السيليكا بواسطة HF.

[STu2I.3] خلط رباعي الموجات متتالي في مرنانات السيليكون على الياقوت عند 4.5 = 4.5 ميكرومتر (Loncar، جامعة هارفارد.)

[SW4F.2] توليد مشط تردد Kerr المعتمد على الليزر الكمي (Kippenberg، EPFL)

أخيرًا، على الرغم من أنني لست على دراية بهذا المجال، إلا أنني أود أن أقدم إعلانات متعلقة بشركة Carcom. حاولت الدراستان المذكورتان أعلاه إنشاء أمشاط متوسطة الأشعة تحت الحمراء باستخدام QCL كمصدر للضوء. تحتوي منطقة منتصف الأشعة تحت الحمراء على خطوط امتصاص للغازات المختلفة، لذا فهي مفيدة للاستشعار. يحاول الأول (هارفارد) توليد أمشاط باستخدام حلقات Si الدقيقة المصنعة على الياقوت. السبب وراء زراعته عمدا على الياقوت بدلا من السيليكا هو أن السيليكا لديها امتصاص في منتصف الأشعة تحت الحمراء. من ناحية أخرى، يستخدم الأخير (EPFL) مرنان MgF2 مثل المشط في نطاق الطول الموجي للاتصال، ولكن نظرًا لأنه لا يمكن استخدام مستدق السيليكا الذي يمتص الأشعة تحت الحمراء المتوسطة في الاقتران، يتم تصنيع ألياف مستدقة من ألياف الكالكوجينيد القيام بذلك. أعتقد أن هناك خيار اقتران المنشور، لكنني أتساءل عما إذا كانت هناك مادة لمنشور شفاف في منتصف الأشعة تحت الحمراء. على أية حال، سيكون هناك حاجة إلى نوع من البراعة لإصدار COM في منتصف الأشعة تحت الحمراء.