Journal Club 2013 | Tanabe Photonic Structure Group

Journal Club

Nach Jahr (Apr-Dez)

GJ 2013.

Präsentation :

Die Quantenforschung, die auf der Kopplung von Atomen und Photonen beruht, wurde hauptsächlich mit Hilfe der Hohlraum-QED unter Verwendung optischer Resonatoren untersucht. In dieser Studie haben wir gezeigt, dass durch geeignete Anordnung eines Atomgitters um einen nanoskaligen Wellenleiter ein Resonator, in dem das Atomgitter als Bragg-Spiegel betrachtet wird, auf dem Wellenleiter hergestellt und für die Hohlraum-QED und die Quanteninformationsverarbeitung eingesetzt werden kann. Es wird erwartet, dass die weitere Anwendung dieser Technologie die Grundlage für den Aufbau von Quanteninformationsnetzen bilden wird. Das Prinzip wird in der Präsentation im Detail erläutert.

Präsentation :

Mit der hochempfindlichen Sensortechnik können viele Phänomene beobachtet und untersucht werden, die bisher nicht beobachtet werden konnten. Die Empfindlichkeit hängt weitgehend mit dem Q-Wert der mechanischen Schwingung zusammen, und in dieser Studie wurde ein extrem hoher Q-Wert durch die Verwendung von lichtgeschützten Siliziumdioxidpartikeln erreicht. Mit dem Gerät haben wir eine Nichtlinearität bei thermischen Schwingungen beobachtet, die zuvor nicht zu beobachten war. Mit der Kühltechnik soll eine noch höhere Empfindlichkeit erreicht werden.

Präsentation :

Bei der Spektroskopie mit herkömmlichen Beugungsgittern besteht das Problem, dass die Größe des Spektrometers zunimmt, da die Wellenlängen räumlich aufgelöst werden müssen. Wenn jedoch das in den letzten Jahren viel erforschte Disordered-System anstelle von Beugungsgittern verwendet werden kann, lässt sich ein kleineres Spektrometer realisieren, da die Lichtweglänge durch zufällige Streuung vergrößert werden kann. In diesem Beitrag berichten wir über die Realisierung eines Spektrometers mit geringem Platzbedarf auf einem Chip durch die Verwendung ungeordneter photonischer Kristalle.

Präsentation :

Es wird erwartet, dass photonische Kristalle aufgrund ihrer kompakten Größe und ihres hohen optischen Einschlusses für optische Schaltungen eingesetzt werden. Die jüngste Zunahme des Informations- und Kommunikationsvolumens erfordert eine Integration, d. h. eine flexible dreidimensionale optische Verbindung, die jedoch aufgrund der schwierigen Herstellung und des Fehlens klarer Gestaltungsrichtlinien noch nicht erreicht werden konnte. In dieser Arbeit wird zum ersten Mal eine optische 3D-Verbindung unter Verwendung von schrägen Wellenleitern realisiert.

Präsentation :

Eine der Herausforderungen in der optischen Technologie ist die Beugungsgrenze, die die Miniaturisierung optischer Elemente auf die Wellenlängenskala beschränkt. Oberflächenplasmonenpolaritonen, die die Kopplung zwischen elektromagnetischen Wellen und Elektronen nutzen, sind eine Lösung für dieses Problem. Kürzlich wurden Forschungsarbeiten über Plasmonenlaser veröffentlicht, die diese Technologie nutzen, aber eines dieser Probleme ist die notwendige Abkühlung auf etwa 10 K. In dieser Studie wurde ein Plasmonenlaser, der bei Raumtemperatur betrieben werden kann, unter Verwendung eines Resonators mit einer Struktur hergestellt, in der CdS und Ag durch MgF2 getrennt sind. In dieser Präsentation versuchen wir, eine möglichst leicht verständliche Erklärung für diejenigen zu geben, die nicht auf Biologie spezialisiert sind.

Präsentation :

Bei der Erforschung von Quantenemittern ist es wichtig, die Kopplung zwischen dem Emitter und der Strahlungsmode zu verstärken, und es wurde versucht, die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie durch die Verwendung von Resonatoren mit hohen Q-Werten und Plasmonen mit kleinen Modenvolumina zu verbessern. In dieser Studie wurden Plasmonenresonatoren hergestellt, die beide Effekte nutzen können, und es wurde experimentell nachgewiesen, dass spontan emittiertes Licht von Quantenpunkten verstärkt werden kann und dass wellenlängenselektive Einzelphotonenquellen aus breitbandigen Quantenemittern erzeugt werden können. Die Präsentation wird eine Diskussion über die Grundlagen von Plasmonen und andere angewandte Forschung beinhalten.

Präsentation :

Die Analyse des Zellzyklus ist für viele zellphysiologische Prozesse von großer Bedeutung und hat in den letzten Jahrzehnten zunehmendes Interesse gefunden. In diesem Zusammenhang haben Technologien zur Echtzeit- und Raum-Zeit-Analyse des Zellzyklus, wie z. B. die Fucci-Technologie, viel Aufmerksamkeit erregt, aber eine markierungsfreie Zellzyklusanalyse ist noch nicht erreicht worden. Diese Arbeit ist die erste Studie, die den Zellzyklus markierungsfrei und ohne fluoreszierende Proteine analysiert, und ihre akademische Bedeutung ist erheblich. In dieser Präsentation versuchen wir, die Ergebnisse so zu erläutern, dass sie auch für Nicht-Biologen möglichst leicht verständlich sind.

Präsentation :

Durch den Einsatz von photonischen Kristallen konnte jedoch die Größe des Bauelements verringert und der Schwellenwert gesenkt werden. Durch die Verwendung photonischer Kristalle konnte jedoch die Größe des Elements verringert und der Schwellenwert gesenkt werden.

Präsentation :

Die Quantenschlüsselverteilung ist eine Technologie, die bereits in der Praxis eingesetzt wird. Die Übertragungsdistanz und die Generierungsrate des geheimen Schlüssels sind jedoch aufgrund der Anfälligkeit des bestehenden BB84-Protokolls gegen Abhören und der geringen Leistung der APD-basierten Einzelphotonendetektoren begrenzt. In diesem Beitrag berichten wir über ein differentielles Phasenverschiebungs-Quantenschlüsselverteilungsprotokoll und einen supraleitenden Ein-Photonen-Detektor, der eine Übertragungsdistanz erreicht, die mehr als doppelt so groß ist wie bei herkömmlichen Protokollen. Im Mittelpunkt des Tages stehen das differentielle Phasenverschiebungsprotokoll und der supraleitende Einzelphotonendetektor, wobei der Schwerpunkt auf den Gründen liegt, warum längere Entfernungen möglich waren.

Präsentation :

Bei optischen Resonatoren hängen die Stabilität und die Empfindlichkeit des Resonators von der Genauigkeit der Spiegel an beiden Enden ab. Der Einfluss des thermischen Rauschens nimmt bei optischen Atomuhren und bei der Beobachtung von Gravitationswellen zu, und es werden Spiegelbeschichtungen mit höherer Stabilität als bei herkömmlichen Spiegeln benötigt. Die Gruppe hat daher eine neue einkristalline Mehrschichtfolie mit geringen mechanischen Verlusten und hoher optischer Qualität hergestellt. Bei der Bildung eines Fabry-Perot-Resonators wurde eine Feinheit von 150 000 beobachtet. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass das thermische Rauschen bei Raumtemperatur auf 1/10 desjenigen eines herkömmlichen Spiegels reduziert wurde. Dies soll die Entwicklung von empfindlicheren Resonatoren und stabileren Lasern ermöglichen. Im Mittelpunkt der Präsentation stehen die Ergebnisse von Verifikationsexperimenten mit den hergestellten Spiegeln.

Präsentation :

Der empfindliche Nachweis von Temperaturänderungen im Nanometerbereich ist eine große Herausforderung für die moderne Wissenschaft. Ein Thermometer mit einer Temperaturauflösung von weniger als 1 °C über einen weiten Temperaturbereich, das in vivo integriert werden kann, würde insbesondere bei biologischen Anwendungen (z. B. Regulierung der Genexpression und des Tumorstoffwechsels durch die Temperatur) einen wichtigen Beitrag leisten. In dieser Studie schlagen wir eine neue Methode zur Temperaturmessung im Nanometerbereich vor, die auf der kohärenten Manipulation von Elektronenspins im Stickstoff-Vakanz-Farbzentrum (NV-Zentrum) von Diamant beruht. Wir demonstrieren die Temperaturmessung mit Hilfe des NV-Zentrums und die Ergebnisse von In-vivo-Experimenten. Die Präsentation wird auch experimentelle Ergebnisse enthalten. Die Präsentation wird sich auf die Versuchsmethode und die Ergebnisse konzentrieren.

Präsentation :

Muneaki Hase, Masayuki Katsuragawa, Anca Monia Constantinescu & Hrvoje Petek Zusammenfassung: Optische Nichtlinearitäten in festen Materialien sind von großem Interesse, da sie es ermöglichen, optische und elektronische Funktionen in der Informationsverarbeitung mit hoher Bandbreite zu kombinieren. Nichtlineare optische Prozesse dritter Ordnung in Silizium wurden für die optische Signalverarbeitung im Gigahertz-Bereich genutzt, aber es gab keine Studien zur optischen Modulation im Terahertz-Bereich. In dieser Studie wurden kohärente longitudinale optische Phononen mit hoher Amplitude durch Bestrahlung von Silizium mit intensiven Femtosekundenpulsen angeregt und eine ultraschnelle Modulation des optischen Brechungsindex von Silizium erreicht, um einen Frequenzkamm mit einer Bandbreite von über 100 THz in Intervallen der Grundfrequenz (15,6 THz) der longitudinalen optischen Phononen zu erzeugen.

Präsentation :

Multiphotonen-Absorptionstechniken haben potenzielle Anwendungen in der Biobildgebung und der dreidimensionalen optischen Aufzeichnung. In dieser Studie berichten wir über die erste experimentelle Beobachtung von induzierter Emission aus einem neuen Leuchtstoff durch Fünf-Photonen-Absorption. Im Vergleich zur nichtlinearen Absorption niedrigerer Ordnung bietet der Fünf-Photonen-Absorptionsprozess eine starke räumliche Begrenzung und einen sehr hohen Bildkontrast. Darüber hinaus wurde die induzierte Emission von Zwei- bis Vier-Photonen-Absorption auch unter Nahinfrarot-Laseranregung erreicht, was sie zu einer vielversprechenden Multiphotonen-Bildgebungssonde mit Eigenschaften wie keine Autofluoreszenz der biologischen Probe, große Eindringtiefe, hohe Empfindlichkeit und Auflösung machen würde.

Präsentation :

Die Fokussierung von Licht jenseits der Beugungsgrenze wurde intensiv erforscht, und es ist bekannt, dass dieses Problem mit Hilfe von evaneszentem Licht gelöst werden kann. In den letzten Jahren gab es verschiedene Techniken zur Steuerung der Fokussierung von Nahfeldlicht, wie z. B. die Verwendung kleiner Aperturen, plasmonischer Kristalle und Metamaterialien. Sie alle erfordern jedoch die Herstellung feiner und präziser Strukturen und haben den Nachteil, dass der Grad der Lichtfokussierung strukturabhängig ist. Im Gegensatz dazu wird in dieser Arbeit über die Entdeckung einer Methode berichtet, mit der der Grad der Lichtfokussierung beliebig gesteuert werden kann, ohne dass eine Feinstruktur erforderlich ist.

Präsentation :

Der optische Spin-Hall-Effekt, der auf den Spin eines Photons zurückzuführen ist, wird schon seit einiger Zeit beobachtet, aber die Verschiebung in Bezug auf die Richtung des Spins ist klein, so dass die Beobachtung nicht einfach war. In der vorliegenden Arbeit ist es gelungen, die Auslenkung durch die Verwendung eines Metamaterials mit Goldantennen, die auf einer dielektrischen Oberfläche angeordnet sind, zu erhöhen und damit die Beobachtung zu erleichtern.

Präsentation :

Es wird erwartet, dass Metamaterialien mit negativem Index (NIMs) für perfekte Linsen verwendet werden können. Eine dreidimensionale NIM ist notwendig, um eine perfekte Linse zu realisieren, aber herkömmliche NIMs haben hohe Verluste und verfügen nicht über ausreichende optische Eigenschaften. In diesem Beitrag berichten wir über die experimentelle Realisierung einer dreidimensionalen NIM mit geringem Verlust durch Verwendung einer fischnetzartigen Struktur. Die Präsentation wird sich auf die Geschichte der NIM-Forschung und ihre Grundsätze konzentrieren.

Präsentation :

Die Umwandlung von elektrischen Signalen in optische Signale mit Hilfe der Nanophotonik wird die Integration von Elektronik und Photonik ermöglichen. In dieser Studie wurde die Resonanzwellenlänge des Resonators erfolgreich um bis zu 2 nm und die Resonatorreflexion um bis zu 400 % verändert, indem eine Kombination aus L3-Resonatoren und Graphen verwendet wurde. Theoretische Untersuchungen haben gezeigt, dass das Gerät das Potenzial hat, bei zehn fJ und 250 GHz zu arbeiten. Der Graphen-Resonator soll trotz seiner geringen Größe elektrische und optische Hochgeschwindigkeitsumwandlungen bei geringerer Leistung ermöglichen.

Präsentation :

Modengekoppelte Laser sind eine der Methoden zur Erzeugung optischer Kämme, aber es ist schwierig, Modenkopplungsoperationen in Quantenkaskadenlasern durchzuführen, da die Wiedergewinnungszeit viel kürzer ist als die erwartete optische Pulslaufzeit für einen Resonatorzyklus. Dies liegt daran, dass die Erholungszeit der Verstärkung viel kürzer ist als die angenommene optische Pulslaufzeit von einem Resonatorzyklus, was zu einer weiteren Schwingung führt. In dieser Studie wurde ein optischer Kamm mit einem Quantenkaskadenlaser erzeugt, dessen Struktur eine flache Gruppengeschwindigkeitsdispersion aufweist, wobei FWM anstelle von Modenkopplung verwendet wurde. Dies soll eine breitbandige, kompakte und strominjektionsgesteuerte optische Kammquelle im mittleren Infrarotbereich sein.

Präsentation :

Es gibt zwei Hauptansätze für das Drucken an der Beugungsgrenze (250 nm): Tintenstrahl- und Laserstrahlverfahren sowie Oberflächenplasmonen, die in dieser Studie verwendet werden. Das Tintenstrahlverfahren hat eine hervorragende Auflösung, kann aber nur monochrome Bilder erzeugen. Andererseits erfordern Nanolochfilter, die Oberflächenplasmonen verwenden, eine periodische Struktur, was zu einer Auflösung im Mikrobereich führt. Im vorliegenden Bericht ist es uns gelungen, durch Einlegen einer reflektierenden Folie unter die Nanostruktur die Struktur ohne periodische Abhängigkeit einzufärben und eine beugungsbegrenzte Auflösung mit Hilfe von Oberflächenplasmonen zu erreichen. Die Färbung wurde durch die Steuerung der Wechselwirkung zwischen Oberflächenplasmonen und Fano-Resonanz durch Änderung der Geometrie der Nanostruktur erreicht. Die Präsentation wird im Großen und Ganzen beschrieben, einschließlich Berichten über Plasmonics bei CLEO-PR & OECC/PS.

Präsentation :

Es wurde mathematisch bewiesen, dass Multilayer mit einer treppenartigen Brechungsindexverteilung über eine große Bandbreite antireflektierende Eigenschaften aufweisen. Breitbandige Antireflexionsschichten konnten jedoch bisher nicht realisiert werden, da es an Materialien mit niedrigem Brechungsindex fehlt, die dem Brechungsindex von Luft sehr nahe kommen. In dieser Studie wurden dünne Schichten aus TiO2 und SiO2 durch Schrägverdampfung hergestellt und ihre Brechungsindizes so angepasst, dass Fresnel-Reflexionen in einem breiten Spektrum eliminiert werden. In der SiO2-Schicht wurde ein minimaler Brechungsindex von n = 1,05 erreicht.

Präsentation :

Mitsuru Saito, Kouji Taniguchi und Taka-hisa Arima Zusammenfassung: Trotz der jüngsten Entdeckung multiferroischer Materialien liegt der maximale Richtungsdichroismus dieser Materialien bei 0,1%. In dieser Studie gelang es uns, einen sehr großen Wert für den Richtungsdichroismus von 100% zu erzielen, indem wir ein Material mit einem relativ geringen Grad an zeitlicher Objektivität und räumlicher Symmetriebrechung verwendeten, was eine Voraussetzung für ein multiferroisches Material ist. Dies ist auf eine größere Kopplung zwischen den elektrischen und magnetischen Dipolübergängen zurückzuführen. In der Präsentation wird eine ausführliche Erklärung gegeben, ausgehend von den grundlegenden Inhalten des elektromagnetischen Effekts.

Präsentation :

Die Absorptionsbildgebung wurde in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, angefangen bei der Entdeckung roter Blutkörperchen bis hin zur Beobachtung von Staubwolken in Sternen und der Bose-Einstein-Kondensation in der Neuzeit. In dieser Arbeit wird ein einzelnes, im Vakuum isoliertes Atom durch RF-Paul-Fallen eingefangen und mit einer Phasen-Fresnel-Linse wellenlängenaufgelöst abgebildet. Es handelt sich um die erste Bildgebung durch Absorption in der Welt. Da die optischen Eigenschaften von Atomen gut bekannt sind, sind Atome ideale Proben, um die Grenzen der Absorptionsabbildung zu verstehen. Die Ergebnisse werden neue Methoden zur Abbildung lichtempfindlicher Proben im sichtbaren und Röntgenbereich ermöglichen.

Präsentation :

Für die Quanteninformationsverarbeitung ist es wichtig, ein Quantennetzwerk zu bilden, das jedes Quantensystem verbindet. Die Bildung von Quantenknoten im Netz stellt jedoch eine große Herausforderung dar. In dieser Studie wurde ein Knoten aus einem System von Rubidium-Atomen gebildet, das in einem optischen Resonator ergänzt wurde. Die Quantenzustände der Atome wurden erfolgreich kommuniziert und die Verschränkung zwischen zwei entfernten Quantensystemen wurde erfolgreich gebildet. Die Präsentation in diesem Journal Club wird sich auf die Demonstration der Verschränkung in zwei isolierten Quantensystemen konzentrieren.

Präsentation :

Durch die Anordnung von Goldantennen auf einer dielektrischen Oberfläche kann eine einfallende ebene Welle in jede beliebige Richtung übertragen oder reflektiert werden, indem ihre Phase auf der Oberfläche verändert wird. Es wird eine "V-Antenne" vorgeschlagen, da ein einfacher Dipol nicht in der Lage ist, eine Phasenänderungsbreite von 360° zu erzeugen. Durch die Optimierung der Länge der Kanten und der Winkel zwischen ihnen kann eine große Bandbreite an Phasenänderungen bei gleichbleibender Streuintensität erreicht werden. Darüber hinaus wurde die Erzeugung von Laguerre-Gaußschen Strahlen durch eine punktsymmetrische Phasenänderung in Bezug auf das Zentrum bestätigt.

Wir werden Sie regelmäßig über die anstehenden Veranstaltungen informieren.
Jeder kann sich anmelden.

Was ist der Journal Club?
Dies ist eine offene Vortragsreihe, die im Tanabe Photonic Structures Laboratory stattfindet. Studenten ab der Postgraduiertenstufe erhalten einen Überblick über Arbeiten aus dem Bereich der Optik und verwandter Technologien wie Photonik, Werkstoffe, Biowissenschaften usw. und können diese auf leicht verständliche Weise erklären.

Über die Rechnungsprüfung
Die Teilnahme an den Vorlesungen ist kostenlos, sowohl auf dem Campus als auch außerhalb. Die Konferenz wird regelmäßig stattfinden. Wenn Sie also an einem der Themen interessiert sind, kommen Sie bitte vorbei. Sie brauchen sich nicht anzumelden, aber wenn Sie sich im Voraus mit uns in Verbindung setzen, werden wir die Unterlagen für Sie vorbereiten.

Ankündigung der Veranstaltung.
Der Journal Club wird über unsere Website und die Mailingliste organisiert. Wenn Sie sich in die Mailingliste eintragen, erhalten Sie regelmäßig per E-Mail Einladungen zu den Treffen.

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