OSA (FiO/LS) 2015 Takumi Kato

Forschung

Bericht über die Heimkehr 2015 der ASO (FIO/LS)

Takumi Kato

1. Überblick.

Vom 18. bis 22. Oktober nahm ich an der Konferenz Frontiers in Optics 2015 teil, die von der Optical Society of America organisiert wurde. Es war das erste Mal in drei Jahren, seit ich 2012 an der Konferenz teilgenommen hatte. Im Gegensatz zu inländischen Konferenzen gab es viele Berichte im Bereich der mikrooptischen Resonatoren, so dass ich viele Sitzungen besuchte, um die neuesten Forschungstrends zu untersuchen, und ich lernte viel von den eingeladenen Vorträgen prominenter Forscher wie Vuckovic von der Stanford University und Faist von der ETH. Es gab auch einige bekannte Forscher wie die Gruppe von Prof. Morandotti am INRS und die Gruppe von Prof. Nic Chormaic am OIST, die ich in Kanada kennengelernt hatte, und ich stellte fest, dass, obwohl es sich um eine internationale Konferenz handelte, einige feste Mitglieder an der Konferenz teilnahmen. Ich hatte das Gefühl, dass ich auch in Zukunft aktiv zu internationalen Konferenzen beitragen möchte, damit das Tanabe-Labor auch für diese Konferenzen zu einer solchen Präsenz wird.

2. im Hinblick auf ihre eigene Präsentation

FTu2E Ich hielt einen mündlichen Vortrag mit dem Titel "Influence of Raman scattering on Kerr frequency comb in a silica toroidal microcavity" (Einfluss der Raman-Streuung auf den Kerr-Frequenzkamm in einer toroidalen Mikrokavität aus Siliziumdioxid), der der gleiche war wie der, den ich im September bei der Japan Society of Applied Physics hielt. Der Inhalt des Vortrags war derselbe wie der, den ich im September bei der Japan Society of Applied Physics gehalten hatte, aber ich hatte das Gefühl, dass ich dieses Mal einen besseren Vortrag gehalten habe, obwohl er auf Englisch gehalten wurde, und es war gut, dass ich den Vortrag mit einer klaren Vorstellung davon vorbereitet hatte, was ich in den kurzen 10 Minuten vermitteln wollte. Es wurden die folgenden zwei Fragen gestellt.

  • Ist die Vier-Wellen-Mischung bei der Raman-Streuung dominant, wenn der FSR mehrere zehn GHz beträgt?
  • Was die Berechnungsparameter der Simulation betrifft.

Es hat sich gezeigt, dass es sehr einfach zu verstehen ist, wenn Daten mit Parametern für Dispersion und nichtlineare Koeffizienten zur Verfügung stehen, so dass deutlich gezeigt werden kann, ob die Vierwellenmischung oder die Raman-Streuung dominiert, wenn der FSR eine bestimmte Größe hat.

3. Erhebungen über Forschungstrends

Bezogen auf den Kerr-Frequenzkamm
FM1D.2 Stabilisierte optische On-Chip-Frequenzkämme *UCLA Chee Wei Wong et al.
Bericht über die Erzeugung von Kämmen mit SiN-Ringen. Es gibt viele Studien über die Stabilisierung von Autokämmen, aber keine On-Chip-Vorschläge. In dieser Studie wurde ein kleiner FSR-Autokamm (einige zehn GHz) erzeugt und eine hohe Stabilität erreicht, wobei der Faserkamm von Menlo gestört wurde. Es wurde festgestellt, dass die UCLA-Gruppe den Autokamm und nicht den Inhalt präsentierte.

FM2D.3 Automatisierte deterministische Kammgenerierung in Mikroresonatoren: Überwindung der thermischen Verschiebung *Purdue Univ. Weiner et al.
Ein Bericht darüber, wie ein Carcom zuverlässig in einen Soliton-Zustand geführt werden kann. Ausgehend von der Tatsache, dass die Oszillationen der internen Leistung des Resonators im chaotischen Zustand den nachfolgenden Zustand unsicher machen, werden die Bedingungen untersucht, unter denen der Soliton-Zustand unter Vermeidung des chaotischen Zustands erreicht werden kann. Da in den Simulationen keine thermooptischen Effekte berücksichtigt wurden, lag der Schwerpunkt auf der Frage, wie die Auswirkungen der thermooptischen Effekte in den Experimenten vermieden werden können.

FTu3E.2 Quantenkaskadenlaser Kerr-Frequenzkamm-Erzeugung *EPFL Kippenberg et al.
Bericht über einen Autokamm, der auf eine Kammlichtquelle im mittleren Infrarotbereich ausgerichtet ist. Der Resonator besteht aus MgF2Resonator. Das Pumplicht ist ein Quantenkaskadenlaser. Der evaneszente Koppler ist eine Chalkogenidfaser. Die Dispersion ist nicht so gut, aber es ist möglich, sie zu verbessern, indem man die strukturelle Dispersion des Resonators entwickelt.

FW3C.1 Breitbandige Frequenzkämme auf einem photonischen Chip mit Soliton-induzierter Cherenkov-Strahlung *EPFL Kippenberg et al.
Ein Bericht über einen Autokamm mit SiN-Ringen. Der Inhalt des Vortrags war typisch für das Carcom-Feld, wie z.B. die Verwendung von dispersiven Wellen zur Realisierung eines Breitbandkamms, die absolute Messung des Carrier-Envelope-Offsets mit 2f-3f usw. Der interessanteste Teil war der Zusammenbruch des Spektrums aufgrund von Modenkreuzung. Interessant war die Diskussion über den Spektralkollaps aufgrund von Modenkreuzung. Selbst wenn man beispielsweise ein ideales Soliton erhält, wenn nur die TE-Mode erster Ordnung betrachtet wird, bricht das Spektrum zusammen, wenn sich eine longitudinale Mode mit der TE-Mode zweiter Ordnung kreuzt. Daher sollte der Entwurf die Kreuzung von Moden so weit wie möglich vermeiden. Andererseits ist es bei einem dispersiven Design nicht möglich, die Single-Mode-Bedingung einzuhalten, z. B. indem die Breite des Wellenleiters vergrößert wird, so dass eine Kreuzung der Moden bis zu einem gewissen Grad unvermeidlich ist. Es wird gesagt, dass Forschungen durchgeführt werden, um Single-Mode-Bedingungen zu schaffen, indem ein Teil des Wellenleiters auf experimenteller Basis ausgedünnt wird. Theoretisch wäre dies dasselbe wie bei sich verjüngenden Fasern, wo nur Einzelmoden existieren. Wenn das gleiche Phänomen wie bei konischen Fasern auftritt, könnte dies zum Einfangen von Atomen mit Hilfe von breitem evaneszentem Licht und der Erzeugung von einzelnen Photonen führen, die mit konischen Fasern untersucht werden.

FW6C.5 Kerr-Frequenzkämme mit oktavübergreifender Mikrokavität und harmonischer dispersiver Wellenemission auf einem Siliziumchip *NIST Diddams, Papp, Srinivasan et al.
Post-Deadline-Präsentation, die nicht besucht werden konnte, über die Beobachtung eines Verbreiterungskamms von 1~2 µm unter Verwendung eines SiN-Rings. Eine der Neuerungen besteht darin, dass die Wellenlängen, bei denen dispersive Wellen erzeugt werden, im Bereich von 1 µm und 2 µm liegen sollen. Eine weitere Neuerung ist die Abstimmung der Kopplung zwischen dem Wellenleiter und dem Resonator. Normalerweise wird nur die Kopplung der Pumpwellenlänge berücksichtigt und andere Wellenlängen werden eher vernachlässigt, aber dies wird durch die Verwendung eines gebogenen Wellenleiters berücksichtigt. Tatsächlich wurde ein Kamm mit einer Spreizung von 1 bis 2 µm mit einer 1550-nm-Pumpe beobachtet, doch scheint dies nicht zur Bildung von Solitonen geführt zu haben.

4. Sonstiges.

FM2D.1 Nichtlineare Optik mit geringer Leistung in nanophotonischen Strukturen *Stanford Vuckovic
Nanophotonik, aber nicht Silizium, sondern hauptsächlich GaAs, GaP, SiC usw., im Hinblick auf DFGs unter Verwendung von χ(2) in GaAs-Nanostrahlen, die effizient durch die Herstellung von GaAs-Kristalloberflächen auf geniale Weise erzeugt werden können; Photonenblockade ⇔ Photoneninduziertes Tunneln. Es wurden auch viele Studien auf der Einzelphotonen-Ebene durchgeführt, wie z. B. das photoneninduzierte Tunneln. Während er einige der aufsehenerregenden Nanophotonik-Forschungen vorstellte, wie z. B. die mit photonischen Kristallstrukturen, kontrastierte er sie mit Forschungen, die mit konventionellen Methoden brechen, wie z. B. die, die 2015 in Nature Photonics veröffentlicht wurden und für Gelächter im Publikum sorgten. Solche Designs, die auf Optimierungsalgorithmen beruhen, könnten jedoch in Zukunft eine zentrale Rolle in der Nanophotonik spielen.
Inverses Design und Demonstration eines kompakten und breitbandigen On-Chip-Wellenlängen-Demultiplexers.Alexander Y. Piggott, Jesse Lu, Konstantinos G. Lagoudakis, Jan Petykiewicz, Thomas M. Babinec, und Jelena Vučković Natur Photonik (2015) (arXiv:1504.00095)

FM2D.5 Durch stimulierte Brillouin-Streuung erzeugter, ultra-schmalbandiger abstimmbarer Mikrowellenfilter *Sydney Eggleton et al.
Studie mit Forward Brillouin-Streuung. Das Interessante an dieser Forschung ist das Gerät. Die Effizienz der Brillouin-Streuung, d. h. der Wechselwirkung mit akustischen Wellen, kann nicht erhöht werden, wenn Silizium-Nanodrähte in Kontakt mit dem Substrat sind. In dieser Studie wird eine Siliziumdioxid-Säulenstruktur verwendet. Dadurch wird das Entweichen von Phononen verhindert und eine starke Wechselwirkung zwischen der optischen Mode und der Phononenmode gewährleistet. Aus der Sicht der photonischen Kristalle ist die Lösung einer Luftbrückenstruktur jedoch unmittelbar einleuchtend. Ich glaube, ich habe von einem Versuch gelesen, tatsächlich Luftbrücken zu verwenden. Dieser Bericht hat mir das Gefühl gegeben, dass auf demselben Gebiet der Photonik ein Durchbruch möglich ist, wenn man die Richtung ein wenig ändert.

FTu3E.1 Mittelinfrarot- und THz-Quantenkaskadenlaser-Frequenzkämme ETH Faist
Tutorial über Quantenkaskadenlaser (QCLs) von Faist: Ich habe das Design von QCLs überhaupt nicht verstanden, aber es ist klar, dass sie auf den mittleren Infrarot- bis Terahertzbereich abzielen; die Forschung zur Erzeugung von Kämmen direkt aus QCLs wurde 2013 in Nature veröffentlicht und macht seitdem allmählich Fortschritte. Ich persönlich hielt es für wünschenswert, diese Forschung mit QCLs weiterzuentwickeln, ohne mit dem QCL-Bereich zu konkurrieren. In diesem Sinne schien die Verwendung von QCL als Lichtquelle für die Erzeugung von Autokämmen im mittleren Infrarotbereich orthodox zu sein.

FW3E.6 Silizium-NanoDimers für magnetische und elektrische Feld-Hotspots *Data Storage Institute, Singapur
Es ist bekannt, dass bei der Annäherung von Gold und anderen Metallen in einem Nanospalt durch Plasmonen ein starkes elektrisches Feld im Spalt erzeugt wird. Während die Erforschung elektrischer Felder weit verbreitet ist, ist die Forschung zu magnetischen Feldern eher spärlich. In dieser Studie werden die elektrischen und magnetischen Felder analysiert und experimentell untersucht, die entstehen, wenn dielektrische Materialien (Silizium) in einem Nanospalt eng zusammengebracht werden. Je nach Polarisation des angeregten Lichts wird entweder der elektrische Dipol oder der magnetische Dipol angeregt.