Journal Club 2012 | Tanabe Photonic Structure Group

Journal Club

Nach Jahr (Apr-Dez)

GJ 2012.

Präsentation :

Optische Dioden (optische Isolatoren) sind sehr wichtige Bauelemente, wenn optische Schaltungen durch die Kombination optischer Elemente hergestellt werden. Optische Dioden, die in optische Schaltkreise integriert werden können, müssen mit dem COMS-Verfahren auf Si-Substraten hergestellt werden und eine geringe Baugröße aufweisen. Es gibt jedoch keine Studien über optische Dioden, die diese Bedingungen erfüllen. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag eine optische Diode beschrieben, die auf einem Mikroringresonator basiert und in einem CMOS-Prozess auf Si hergestellt werden kann.
In diesem Journal Club geht es um die Funktionsweise der in diesem Beitrag vorgestellten Fotodioden.

Präsentation :

Für die Quanteninformationsverarbeitung wird eine Photonenquelle benötigt, die stabil einzelne Photonen erzeugen kann. In den letzten Jahren hat die Lumineszenz aus den NV-Zentren von Diamant als stabile Einzelphotonenquelle bei Raumtemperatur Aufmerksamkeit erregt. Es hat sich auch gezeigt, dass die Kombination von Plasmonen mit der Lumineszenz von NV-Zentren die Erzeugung von Einzelphotonen verstärken kann.
Die hier vorgestellte Arbeit berichtet über die Herstellung eines Bauelements, das eine effizientere Einzelphotonenerzeugung ermöglicht, indem eine zylindrische Struktur mit NV-Zentren auf einem Diamantsubstrat erzeugt und mit einer Silberbeschichtung versehen wird. Der verwendete Top-Down-Ansatz ermöglicht die Massenproduktion von Einzelphotonenquellen, und diese Forschung ist ein Sprungbrett für künftige groß angelegte Experimente mit Einzelphotonenquellen.
Schlüsselwort; Stickstoff-Vakanzzentrum, Plasmon, Einzelphoton, Quamtum-Optik

Präsentation :

Das ultimative Ziel bei der Kontrolle von Licht ist die Verwendung einzelner Photonen. Die nichtlinearen optischen Effekte einzelner Photonen sind jedoch so klein, dass ihre Realisierung eine Herausforderung darstellt. Diese Art von Forschung wurde bereits im Bereich der Hohlraum-QEDs durchgeführt, aber es wurde noch keine praktische und robuste Methode entwickelt.

In der hier vorgestellten Arbeit wird ein optischer Ein-Photonen-Transistor auf Nanodrähten mit Größen unterhalb der Beugungsgrenze vorgeschlagen, der die Eigenschaften von Oberflächenplasmonen nutzt. Der Inhalt wird vollständig durch Simulationen erklärt und wird durch die Kombination mit dem konventionellen Cavity-QED-System weiter entwickelt.

Schlüsselwort; Oberflächenplasmon, Einzelphoton, Quamtum-Optik

Präsentation :

Es ist allgemein bekannt, dass "die Lichtgeschwindigkeit nicht überschritten werden kann", aber das gilt nur im Vakuum und in einem einzigen Stoff. Mit Hilfe des Konzepts der Gruppengeschwindigkeit ist es möglich, einen Wert für die Geschwindigkeit abzuleiten, die schneller als die Lichtgeschwindigkeit ist. In dieser Arbeit wurde ein Experiment durchgeführt, um einen Lichtimpuls zu erzeugen, der sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, genannt "schnelles Licht", und um digitale Informationen "1 oder 0" mit diesem Impuls zu übertragen. Die Informationsübertragung mit Lichtgeschwindigkeit wurde mit derjenigen mit "schnellem Licht" verglichen, und das seit den 1960er Jahren diskutierte Problem, dass die Lichtgeschwindigkeit auch bei der "Informationsübertragung" nicht überschritten werden kann, wurde experimentell nachgewiesen.
In diesem Journal Club möchte ich mich auf das Konzept des "schnellen Lichts" und experimentelle Techniken konzentrieren.

Präsentation :

Es gibt photonische Kristalle, die sich durch ihre Fähigkeit auszeichnen, Licht zu bündeln und in mikro-optische Resonatoren zu integrieren. Die Inkompatibilität dieser Resonatoren mit optischen Fasern erschwert jedoch den Anschluss an andere Geräte. In diesem Beitrag stellen wir eine Vorrichtung vor, die einen photonischen Kristall und eine optische Faser integriert, indem der photonische Kristall mit Hilfe von Epoxidharz direkt auf die optische Faser geklebt wird. Der Inhalt besteht hauptsächlich aus vier optischen Messungen mit diesem Gerät, wobei das vierte und letzte optische System vollständig durch eine optische Faser integriert ist.
Der Journal Club wird sich auf die Herstellungsmethoden und die optischen Messungen der Geräte konzentrieren, aber auch darauf, wie sich diese Geräte in Zukunft entwickeln werden.

Präsentation :

Die Technik der Unsichtbarmachung von Objekten, die als "Tarnung" bezeichnet wird, hat in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Die Verwendung von Strukturen, deren Größe kleiner als eine Wellenlänge ist, ermöglicht die freie Gestaltung der Brechungsindexverteilung und damit die freie Manipulation des Ausbreitungsweges von Lichtstrahlen. In dieser Arbeit wurde die Tarnwirkung im optischen Bereich mit Hilfe von Mikrostrukturen auf Silizium erfolgreich experimentell verifiziert.
Der Journal Club wird sich mit den Fortschritten der Tarntechnologie und ihren Prinzipien befassen.

Präsentation :

Realisierung von Atomeinfang auf der Oberfläche von konischen optischen Fasern.
Die Verwendung von Laser-Atomfallen ist weit verbreitet. Atomfallen sind für die Beobachtung und Nutzung von Quanteneffekten unerlässlich. Die Verbindung von Atomfallen mit optischen Fasern war bisher schwierig, da sie innen hohl sind und die Atome darin platziert werden. In dieser Arbeit ist es uns gelungen, Cäsiumatome in einem evaneszenten Feld mit Hilfe einer sich verjüngenden optischen Faser einzufangen. Durch Anpassung der Wellenlänge und der Intensität des Lasereingangs in die sich verjüngende optische Faser wurde in der Nähe der Faseroberfläche eine Potenzialfalle erzeugt, in der etwa 2000 Cäsiumatome gefangen wurden.
Im Journal Club wird die Technik des optischen Einfangens im Detail erläutert.

Präsentation :

Quantenkohärente Kopplung zwischen mechanischen Oszillator- und optischen Resonatormoden In jüngster Zeit wurden Versuche unternommen, Licht und mechanische Schwingungsmoden mit Hilfe von optischen Mikroresonatoren zu koppeln, die Licht auf sehr kleinem Raum einschließen. Dabei handelt es sich um eine kohärente Kopplung, bei der der Strahlungsdruck des Lichts genutzt wird, um mechanische Schwingungen anzuregen, die ihrerseits Licht aus den mechanischen Schwingungen anregen. Während bisher nur eine kohärente Kopplung von Mikrowellen und mechanischen Schwingungen erreicht wurde, zielen wir in dieser Arbeit auf eine kohärente Kopplung von Licht und mechanischen Schwingungen auf Quantenebene ab. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass die Anregung mit schwachen klassischen Lichtpulsen zu einem Energieaustausch zwischen Licht und mikromechanischen Oszillatoren auf einem Niveau von durchschnittlich weniger als einem Quant im Zeitbereich führt.
In diesem Journal Club möchte ich über EIT und OMIT sprechen, wobei der Schwerpunkt auf Anit-Crossing liegt.

Präsentation :

Quantenschaltungen, die auf räumlicher Optik beruhen, galten bisher aufgrund der Instabilität ihrer Interferenzen und der Komplexität ihrer Anpassung als problematisch. Vor diesem Hintergrund wurde in dieser Studie ein CNOT-Gatter, eines der grundlegenden Gatter von Quantencomputern, mit Hilfe bestehender Halbleiterprozesse auf einem Si-Chip hergestellt. Diese Forschung soll nicht nur zur Stabilisierung der Photoneninterferenz beitragen, sondern auch zur Miniaturisierung und Integration von Quantenschaltungen.
Dieser Journal Club wird sich auf die Grundlagen konzentrieren, wie z. B. den historischen Hintergrund der Realisierung von CNOT-Gattern mit Photonen und das Funktionsprinzip der Gatter.

Präsentation :

Quantenkohärente Kopplung zwischen mechanischen Oszillatoren und optischen Resonanzmoden.
In den letzten Jahren hat man versucht, Licht und mechanische Schwingungsmoden zu koppeln, indem man optische Mikroresonatoren verwendet, die Licht auf sehr kleinem Raum einschließen. Dabei handelt es sich um eine kohärente Kopplung, bei der der Strahlungsdruck des Lichts genutzt wird, um mechanische Schwingungen anzuregen, die ihrerseits Licht aus den mechanischen Schwingungen anregen. Während bisher nur eine kohärente Kopplung von Mikrowellen und mechanischen Schwingungen erreicht wurde, zielen wir in dieser Arbeit auf eine kohärente Kopplung von Licht und mechanischen Schwingungen auf Quantenebene ab. Experimente zeigen, dass die Anregung mit schwachen klassischen Lichtpulsen zu einem Energieaustausch zwischen Licht und mikromechanischen Oszillatoren auf einem Niveau von durchschnittlich weniger als einem Quant im Zeitbereich führt.
In diesem Journal Club möchten wir die grundlegenden Konzepte dieses Bereichs, der so genannten Optomechanik, erläutern, was in diesem Experiment erreicht wurde und welche Zukunftsaussichten bestehen.

Präsentation :

In diesem Beitrag wird ein Artikel über Pressure Sensitive Paint (PSP) vorgestellt, eine kürzlich entwickelte Technologie zur Messung des Drucks auf Flugzeugoberflächen, die hauptsächlich in Windkanalversuchen eingesetzt wird. Bei der konventionellen Oberflächenmessung werden zahlreiche Löcher (Drucklöcher) in die Oberfläche des Modells gebohrt und von diesen Löchern ausgehende Rohre angeschlossen. Es hat auch den Vorteil, dass es eine Fläche messen kann, anstatt die herkömmliche Punktmessung. In diesem Bericht wurde das PSP auf die Tragflächen eines Flugzeugs vom Typ Beechcraft 65 gesprüht und das Flugzeug anschließend zwischen dem Flughafen Sendai und Fukushima geflogen. Ich habe mich entschlossen, diese Arbeit zu präsentieren, weil ich derzeit ein Praktikum bei der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) absolviere. Deshalb möchte ich auch ein wenig über JAXA sprechen.

Präsentation :

Bei optischen Schaltkreisen, die Oberflächenplasmonenpolaritonen (SPPs) verwenden, war es bisher schwierig, gleichzeitig die Lokalisierungs- und die Detektionseffizienz der SPPs zu erhöhen. In dieser Studie wird eine neue SPP-Detektionsmethode vorgeschlagen, die auf der Nahfeldkopplung zwischen Plasmonen und Nanodraht-FETs basiert. Die Nachweisleistung von 10% ist trotz der Nanogröße hoch, und das Signal kann für den Nachweis auch verstärkt werden. In diesem Vortrag werden das Prinzip und die Vorteile der Verwendung von Plasmonen mit besonderem Nachdruck erläutert.

Präsentation :

In diesem Beitrag stellen wir das Erreichen einer hohen Leistung von 110 K in einem Laser mit keramischen YAGs vor, was einem einkristallinen YAG entspricht. Im Prinzip sind Keramiken nicht für Einkristalle geeignet, aber dieses Ergebnis wurde erreicht, weil die Methode zur Herstellung von Einkristallen noch nicht vollständig etabliert ist und weil das Keramikherstellungsverfahren verbessert wurde. Im Mittelpunkt des Vortrags steht ein Vergleich der Leistungs- und Produktionsaspekte von keramischen und einkristallinen YAG-Lasern und Geräten.

Präsentation :

Aufgrund der Unschärferelation ist es prinzipiell unmöglich, die Flugbahn eines einzelnen Photons beim Durchgang durch einen Doppelspalt zu beobachten. In dieser Arbeit ist es uns jedoch gelungen, die durchschnittliche Photonenbahn mit einer Methode namens "schwache Messung" zu beobachten. In dieser Präsentation wird besonders auf das Prinzip und die Versuchsmethode eingegangen.

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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