Journal Club 2014 | Tanabe Photonic Structure Group

Journal Club

Nach Jahr (Apr-Dez)

GJ2014.

Präsentation :

Die Forderung nach hoher Geräteintegration und niedrigem Stromverbrauch hat zu einem Bedarf an elektronischen Komponenten im Nanomaßstab geführt. In dieser Studie wurde ein atomarer Schalter durch die Bildung eines Aluminiumkontakts in atomarer Größe am Hals eines Aluminiumdrahtes hergestellt. Dies beruht auf der Änderung der elektrischen Leitfähigkeit, die durch eine Änderung der Position der Atome verursacht wird, der so genannten Elektromigration, die auftritt, wenn ein elektrischer Strom an den Kontakt angelegt wird. In dieser Forschung wird die Bistabilität der elektrischen Leitfähigkeit auch für Speicheranwendungen genutzt.

Präsentation :

Welche Rolle Gasmoleküle im Stoffwechsel lebender Organismen spielen, wann und wo, ist noch weitgehend unbekannt. Dies liegt an der Beschaffenheit der Gase selbst und an der Schwierigkeit ihrer Messung. Raman-Streulicht wird häufig zum Nachweis von Gasmolekülen verwendet, aber die Intensität des Raman-Streulichts ist schwach und schwer zu erkennen. In dieser Arbeit wurde ein neues Gerät zur Messung und Kartierung von Raman-Spektren von Schnitten des Mäusegehirns unter Verwendung von SERS (Serface Enhanced Raman Scattering) erfolgreich zu geringeren Kosten und auf vereinfachte Weise hergestellt.

Präsentation :

In jüngster Zeit wurde die Optomechanik auf der Grundlage des optischen Strahlungsdrucks untersucht, doch gilt ihre Wirkung als sehr gering (einige nm) und für Anwendungen ungeeignet. In dieser Arbeit wird eine "Photonen-Wippe"-Struktur hergestellt und zwei Resonatoren erfolgreich gekoppelt, wobei Photonen durch optomechanische Rotation ausgetauscht werden.

Präsentation :

Die Entwicklung einer stabilen Einzelphotonenquelle ist eine wichtige Herausforderung in der Quantenkommunikation. Quantenpunkte sind eine Lösung für dieses Problem. Die Stabilität der Einzelphotonenerzeugung hängt stark von der Laserintensität ab, da Rabi-Oszillationen in der Anzahl der Einzelphotonenerzeugung aufgrund von Änderungen in der Pulsfläche auftreten. In dieser Studie wurden einzelne Photonen mit Hilfe der adiabatischen Rapid-Passage-Technik stabil erzeugt, bei der positives Chirping auf den einfallenden Puls angewendet wird. Einzelne Photonen derselben Art wurden kontinuierlich mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,51 TP2T erzeugt, was durch die Hong Ou Mandel Die Ergebnisse wurden durch die Hong Ou Mandel-Interferenz bestätigt.

Präsentation :

Hohlraum-QEDs sind ein bekanntes Konzept in der Quantenkommunikation, wo sie als Einzelphotonenquelle und für den optischen Austausch von Quantenzuständen verwendet werden können. Atome in einer Hohlraum-QED haben immer Rabi-Oszillationen, die sich ständig zwischen dem angeregten Niveau und dem Referenzniveau bewegen. Es wird angenommen, dass die Kommunikation von Quanteninformationen durch die Kontrolle dieser Schwingungen gesteuert werden kann. Diese Kontrolle wurde zwar im Mikrowellenbereich erreicht, nicht jedoch im optischen Frequenzbereich. In diesem Beitrag wird beschrieben, wie dies mit Hilfe von photonischen Kristallen und dem Stark-Shift-Effekt erreicht wurde.

Präsentation :

In der Quantenmechanik bestimmt die Fähigkeit, Überlagerungszustände zu erkennen, ob Quanteninterferenz auftritt oder nicht. Wenn man einen der verschränkten Zustände beobachtet, kann man auch den anderen Zustand erkennen. In diesem Beitrag stellen wir das Konzept der Quantenbildgebung vor, das sich diese beiden interessanten Eigenschaften zunutze macht. Konkret handelt es sich um ein System, mit dem die Abbildung eines Objekts erfasst werden kann, ohne dass das Licht selbst, das mit dem Objekt in Wechselwirkung tritt, erfasst wird. Dies wird voraussichtlich die Auswahl an Detektoren und Lichtquellen erweitern. Außerdem hat diese Methode gegenüber anderen Methoden der Quantenbildgebung den Vorteil, dass keine Koinzidenzmessungen erforderlich sind.

Präsentation :

Man geht davon aus, dass Metamaterialien in der Tarntechnologie und bei Hyperlinsen zum Einsatz kommen werden, aber ihr Verhalten wird durch die Materialien bestimmt, aus denen sie bestehen, und durch die Art und Weise, wie sie angeordnet sind. Daher wurde es als schwierig angesehen, Materialien herzustellen, die einen hohen Brechungsindex und andere Materialien erfordern, die in der Natur nur selten vorkommen. In diesem Beitrag wird gezeigt, dass Metamaterial-Bytes mit beliebiger Dielektrizitätskonstante durch die Kombination von nur zwei Materialien, den so genannten Metamaterial-Bits, erzeugt werden können und dass Hyperlinsen und andere Geräte durch eine geeignete Anordnung dieser Materialien hergestellt werden können.

Präsentation :

Die Herstellung von photonischen Bauelementen auf dünnen, weichen Kunststoffsubstraten ist nützlich für Anwendungen wie Sensoren, die auf der menschlichen Hautoberfläche eingesetzt werden können. In dieser Studie haben die Autoren weiche einteilige photonische Bauelemente aus Chalkogenidgläsern mit hohem Brechungsindexkontrast hergestellt. Es wird erwartet, dass die Entwicklung einer solchen Technologie auf verschiedene photonische Geräte angewendet wird. In diesem Vortrag werden mehrere Experimente mit dieser Technik vorgestellt.

Präsentation :

Obwohl metamaterialbasierte ultradünne Filmlinsen aus Gold bereits untersucht wurden, wird in dieser Studie eine ultradünne Filmlinse entworfen und hergestellt, die nur aus Silizium besteht, was Vorteile in Bezug auf die Einfachheit des Prozesses und die wirtschaftliche Effizienz hat. Normalerweise werden Wellenfronten durch räumliche Modulation der Phase von 0 bis 2π geformt, aber in dieser Studie wird die Linse durch eine Kombination aus Modulation von 0 bis π und zirkularer Polarisation entworfen. In der Präsentation werden wir auch weitere Forschungsarbeiten zu ultradünnen Filmlinsen auf Siliziumbasis vorstellen.

Präsentation :

Photonen sind neutrale Teilchen, die nicht direkt mit Magnetfeldern wechselwirken, aber neuere theoretische Studien haben gezeigt, dass ein effektives Magnetfeld für Photonen existieren kann, wenn sich die Phase des Lichts mit der Ausbreitungsrichtung ändert. In der vorliegenden Studie wurde die Wirkung dieses effektiven Magnetfelds experimentell mit einem Ramsey-Interferometer auf Siliziumbasis beobachtet. Ein effektiver magnetischer Fluss zwischen 0 und 2π, der einer nicht reziproken 2π-Phasenverschiebung mit einem Interferenzstreifen-Extinktionsverhältnis von 2,4 dB entspricht, wurde bei einer Interferometerlänge von 8,35 mm erzielt, was mit den Werten vergleichbar ist, die in monolithisch integrierten Bauelementen mit üblichen magneto-optischen Materialien erzielt werden. In dem Vortrag werden auch die theoretischen Arbeiten zu effektiven Magnetfeldern von S. Fan et al.

Präsentation :

Es wird erwartet, dass Terahertz-Licht für die Sensorik und die drahtlose Kommunikation verwendet wird, aber die zur Erkennung verwendeten Geräte haben ein Größenproblem. Es wurden Forschungen zur Erkennung von Terahertz-Licht mit winzigen Geräten unter Verwendung von Metamaterialien durchgeführt, aber die erkennbare Frequenzbandbreite ist zu gering. In diesem Beitrag werden photonische Kristalle verwendet und einige Verbesserungen an der Struktur vorgenommen, um die Erfassung in einem breiten Frequenzband in kleinen Geräten zu ermöglichen.

Präsentation :

In den letzten Jahren hat die Forschung auf dem Gebiet der Informationsübertragung mit Hilfe von Licht Fortschritte gemacht, und die optische Signalspeicherung mit Hilfe von optischen Mikroresonatoren und EITs hat viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. In dieser Forschung wurde gezeigt, dass der mechanische Zustand der Bausteinstruktur durch die Steuerung des auf den Baustein einfallenden Lichts verändert werden kann, und durch die tatsächliche Identifizierung und Speicherung von Signalen entsprechend diesem Zustandsunterschied wurden die Signalspeicherzeit und der Betrieb bei Raumtemperatur verbessert.

Präsentation :

Der optische Nachweis kleiner Einheiten wie Moleküle oder Atome wurde bei kryogenen Temperaturen mit Hilfe von Raman-Streuung und -Absorption erbracht, Was jedoch bereits entdeckt wird, sind die Ensemblesignale einzelner Moleküle, die aufgrund der Dekohärenz der emittierten Signale rasch im Pikosekundenbereich abklingen. Daher wird in diesem Beitrag erstmals über die wahre Bedeutung der Erkennung von Schwingungen einzelner Moleküle berichtet. Aus persönlichen Gründen wird der Vortrag diesmal auf Englisch gehalten.

Präsentation :

In den letzten Jahren haben enorme Datenübertragungen, wie z. B. das Herunterladen von Videos, zugenommen, so dass eine höhere Kommunikationskapazität erforderlich ist. In der optischen Kommunikation wurden verschiedene Multiplexverfahren wie Wellenlängenmultiplex, Zeitmultiplex und Polarisationsmultiplex in Betracht gezogen, um die Übertragungskapazität zu erhöhen. In dieser Studie wird die orbitale Winkelfrequenz als zusätzliches Element verwendet, das zu diesen Multiplexing-Methoden hinzugefügt werden kann, und durch das Multiplexing in Verbindung mit der Polarisation wurde eine Kommunikation mit hoher Kapazität in der Größenordnung von Terabits realisiert.

Präsentation :

Nanopartikel mit Aufwärtskonversion können infrarotes Licht in sichtbares Licht umwandeln und sollen in Solarzellen und in der ökologischen Bildgebung zum Einsatz kommen. Um als Up-Conversion-Nanopartikel zu funktionieren, müssen sie mit einem Sensibilisator, der infrarotes Licht absorbiert, und einem Aktivator, der sichtbares Licht emittiert, dotiert werden. Die Intensität des ausgestrahlten sichtbaren Lichts hängt von der Menge des Aktivators ab, und frühere Forschungen haben bereits gezeigt, dass es eine optimale Menge an Aktivator gibt. Dies bedeutet, dass die Intensität des sichtbaren Lichts, das von Nanopartikeln ausgeht, in der Öffentlichkeit als begrenzt angesehen wird. In dieser Arbeit wurde eine Methode zur Überschreitung dieser Grenze untersucht, und es wurde erfolgreich eine sichtbare Lichtemission erreicht, die 70-mal stärker ist als die Emissionsintensität, die in der Vergangenheit als die höchste angesehen wurde.

Präsentation :

Eine geschweißte Kopplung zwischen einem toroidalen mikrooptischen Resonator und einer sich verjüngenden Faser wurde erfolgreich mit einem CO2-Laser erzielt, und es wurde ein Q-Wert von 3,21×10^5 erreicht. Darüber hinaus wurden optische Messungen des toroidalen mikrooptischen Resonators mit einem dreidimensionalen mikrofluidischen Kanal durchgeführt, der mit einem Femtosekundenlaser erzeugt wurde, und der Brechungsindex, der sich mit der Konzentration des Salzwassers ändert, wurde erfolgreich in der Größenordnung von 10^-4 gemessen. Der Kernpunkt dieses Experiments war das Packaging eines toroidalen mikrooptischen Resonators mit einem hohen Q-Wert und einem dreidimensionalen mikrofluidischen Kanal.

Präsentation :

Mit photonischen Kristallwellenleitern mit eingebetteten pn-Übergängen wurde zum ersten Mal eine optische Modulation von 10 Gb/s erreicht. Die photonischen Kristallwellenleiter werden in einem CMOS-kompatiblen Prozess hergestellt und mit einem Siliziumdioxidmantel versehen. Die optische Modulation wurde mit elektrischen Signalen durchgeführt, die nicht zu Null zurückkehren, und es wurden gute Augenmuster bei Modulationsraten von 10 Gb/s bzw. 2 Gb/s beobachtet. Die Präsentation wird auch verwandte Arbeiten zu photonischen Kristallresonatoren mit langsamem Licht und CMOS-kompatiblen Prozessen umfassen.

Präsentation :

Die Verteilung von Quantenschlüsseln mit Hilfe einzelner Photonen wurde als absolut sichere Kommunikationsmethode vorgeschlagen, aber eines der Probleme bei der Realisierung eines Quantenkommunikationsnetzes besteht darin, dass jeder Empfänger (Detektor) sehr genau sein muss. In dieser Studie wird ein One-to-many-Netzwerk mit mehreren Sendern für einen einzigen Empfänger vorgeschlagen und eine experimentelle Studie durchgeführt. Da nur ein einziger Empfänger verwendet wird, kann das Netz leicht aufgebaut werden, was die Quantenkommunikation voraussichtlich zugänglicher machen wird.

Präsentation :

In den letzten Jahren wurden viele bemerkenswerte Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Geräte mit zufälligen Medien und Strukturen, wie z. B. Zufallslaser, erzielt. Bei Zufallsgeräten sind die Lichtmodi ebenfalls vielfältig und zufällig, aber es wurde gezeigt, dass es theoretisch möglich ist, einen bestimmten Lichtmodus zu wählen. In dieser Studie haben wir solche Geräte tatsächlich hergestellt und die Ergebnisse überprüft. Wir untersuchen auch, welche Phänomene auftreten, wenn das Gerät nachbearbeitet wird. Die Präsentation wird sich auf die Ergebnisse der Experimente konzentrieren.

Präsentation :

In den letzten Jahren wurden viele bemerkenswerte Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Kombination von Atomen und optischen Vorrichtungen, wie Cavity QED, erzielt. In dieser Studie wird ein neuer photonischer Kristallwellenleiter mit einer speziellen Form, der so genannte Alligator Photonic crystal waveguide (APCW), vorgeschlagen. Der APCW zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, Atome in der Nähe des Wellenleiters einzufangen und zu manipulieren. Die Zukunftsperspektive dieser APCW ist, dass es möglich sein wird, Systeme zu konstruieren, die Atome und Photonen auf demselben Chip integrieren. Das detaillierte Prinzip der APCW wird an diesem Tag erläutert.

Präsentation :

Bei der Entwicklung von Raumfahrzeugen werden derzeit Sonnensegel entwickelt, die den leichten Druck der Sonne als Antrieb nutzen. In der Vergangenheit wurde die Antriebskraft in der Regel durch die Änderung der Reflektivität des dünnen Films, der als Segel dient, gesteuert, aber dieses Papier schlägt eine Methode zur Steuerung der Antriebskraft von Lichtdruck durch die Struktur des Objekts, und zeigt die Berechnung und den Nachweis. Dies ist eine Errungenschaft, die als neue Methode zur Konstruktion von Sonnensegeln dienen könnte.

Präsentation :

Optische Systeme mit ausgeglichenen Verlusten und Gewinnen können einzigartige Plattformen bieten, die klassischen Quantensystemen ähneln. In diesem Beitrag zeigen wir, dass die Paritäts-Zeit-Symmetrie (PT) in optischen Resonatoren gebrochen wird, in denen das Licht dicht konzentriert ist, so dass nichtlineare Effekte verstärkt werden. Dies ist ein unbekanntes Gebiet, aber ich werde die Ergebnisse so verständlich wie möglich darstellen.

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.
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