Journal Club 2015 | Tanabe Photonic Structure Group

Journal Club

Nach Jahr (Apr-Dez)

GJ2015.

Präsentation :

Nichtpolarisierende dielektrische Mehrschichtreflektoren sind wichtige optische Bauelemente und finden zahlreiche Anwendungen in Lichtleitfasern, dielektrischen Wellenleitern und Leuchtdioden. In diesem Artikel berichten wir über unsere Analyse der biologischen, nicht polarisierenden optischen Mechanismen in breitbandigen Guanin-Zytoplasma-'silbrigen' Mehrschichtreflektoren von drei Fischarten. In der silbrigen Subkapselschicht dieser Fische befinden sich zwei Arten von doppelbrechenden Guaninkristallen, von denen die eine mit der optischen Achse parallel zur Längsachse des Kristalls und die andere mit der optischen Achse senkrecht zur Kristallebene verläuft. Diese Anordnungen heben die Polarisation der Reflexionen aufgrund der unterschiedlichen Brewster-Winkel an jeder Grenzfläche auf. Der Reflexionsmechanismus in diesen Fischen unterscheidet sich von den bestehenden nicht polarisierenden Spiegeln in dem wichtigen Punkt, dass es keinen Brechungsindexunterschied zwischen der Schicht mit niedrigem Brechungsindex des Reflektors und der äußeren Umgebung gibt. Dieser Mechanismus könnte leicht hergestellt und in künstlichen optischen Geräten verwendet werden.

Präsentation :

Die Lasermikrofabrikation durch Zwei-Photonen-Absorptionsverfahren ist eine der neuesten Technologien, aber es gibt nicht viele Beispiele für die Bewertung der hergestellten Produkte, und die Forschung und der praktische Einsatz der Technologie waren nicht sehr erfolgreich. In dieser Studie wurden kleine Federstrukturen aus PMMA-Polymerdrähten mit einem Durchmesser von einigen hundert Nanometern durch Zwei-Photonen-Absorptionsverfahren hergestellt und die Federstrukturen unter verschiedenen Gesichtspunkten daraufhin untersucht, ob sie sich wie gewöhnliche Federn verhalten.

Präsentation :

In dieser Arbeit wurde ein optischer Modulator, der Graphen und Plasmonen kombiniert, hergestellt und charakterisiert. Durch den Einsatz einer Modulationsmethode über Plasmonen, die eine höhere Wechselwirkung mit Graphen als mit Licht haben, und durch die Verwendung einer Wellenleiterstruktur mit einer höheren Wechselwirkung wird eine Modulationstiefe von über 0,03 dB μm^-1 auf einer Fläche von nur 10 μm^-2 erreicht. Dieser ist vergleichbar mit der Leistung herkömmlicher optischer Modulatoren auf Siliziumbasis, aber kleiner und integrierter, und wird daher voraussichtlich eine wichtige Rolle in der künftigen optischen Kommunikation spielen.

Präsentation :

Die Verwendung von elektromagnetischen Wellen im Bereich von 0,1 bis 1,0 THz als Trägerwelle für drahtlose Signale im freien Raum wurde in Betracht gezogen, aber das Multiplexing von Terahertz-Signalen war ein Problem. Diese Studie berichtet über die Demonstration von Frequenzmultiplexing in einer Bandbreite von mehr als einer Oktave unter Verwendung einer Antenne auf der Basis eines Metall-Parallelplatten-Hohlleiters.

Präsentation :

Obwohl bereits viel über optische Pinzetten für Anwendungen wie Zellmanipulation, Flüssigkeitsdynamik und Mikrorobotik geforscht wurde, galt es als schwierig, große Partikel mit den hauptsächlich verwendeten gaußförmigen Strahlen einzufangen. Im Gegensatz dazu schlagen wir eine Methode (ENTRAPS) zur Erhöhung der Teilchenfangkraft vor, indem wir einfach das Phasenmuster des einfallenden Strahls manipulieren, und berichten, dass in Experimenten tatsächlich eine Verbesserung von mehr als einer Größenordnung beobachtet wurde.

Präsentation :

Ein wichtiger nichtlinearer Prozess in optischen Fasern ist die Vierwellenmischung aufgrund der Intensitätsabhängigkeit des Brechungsindexes. In dieser Arbeit berichten wir über einen neuen nichtlinearen Selbsteffekt, d.h. eine selbstparametrische Verstärkung, bei der die Verengung des optischen Spektrums in einer Normaldispersionsfaser zu einer sehr stabilen Ausbreitung mit einer einzigartigen spektralen Verteilung führt, die auf eine inverse Vierwellenmischung zurückzuführen ist und einer effektiven parametrischen Verstärkung des zentralen Teils des Spektrums durch Energietransfer aus dem spektralen Schwanz ähnelt. ähnlich der effektiven parametrischen Verstärkung in der Mitte des Spektrums aufgrund der Energieübertragung vom Ende des Spektrums. Selbstparametrische Verstärkung und stabile nichtlineare spektrale Ausbreitung mit beobachteten zufälligen Zeitwellenformen finden Anwendung in der optischen Kommunikation und in Hochleistungs-Faserlasern, die eine nichtlineare Dynamik im Hohlraum aufweisen.

Präsentation :

Der zunehmende Datenverkehr in Rechenzentren und Computern erfordert heute Übertragungsleitungen mit hoher Bandbreite und Durchsatzleistung. In dieser Arbeit wird ein optischer Polymer-Wellenleiter realisiert, der auf herkömmlichen CMOS-Leiterplatten hergestellt werden kann. Dadurch können optische Übertragungsleitungen zwischen den Chips eingebaut werden, während Glasfasern nur für die Ein- und Ausgabe auf der Plattenseite verwendet werden.

Präsentation :

Für die Farbunterscheidung ist eine spektrale Reaktion mit schmaler Linienbreite erforderlich, aber die derzeitigen Systeme verwenden eine Kombination aus Breitband-Photodioden und optischen Filtern, was den Aufbau verkompliziert und die Qualität der Farberkennung einschränkt.
In diesem Beitrag wird eine Methode zur Realisierung von filterlosen Schmalband-Photodioden durch Modulation der spektralen Empfindlichkeit vorgestellt.
Da hier Perowskit-Einkristalle verwendet werden und es sich um dasselbe Forschungsgebiet handelt wie die von Tamaki am 16. Oktober vorgestellte Arbeit, wird die Präsentation auch die Unterschiede in der Leistung berücksichtigen.

Präsentation :

Derzeit besteht ein immer größerer Bedarf an nichtflüchtigen optischen Speichern, die für die Realisierung der optischen Signalverarbeitung unerlässlich sind. In dieser Studie untersuchen wir ein Material mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften zwischen dem kristallinen und amorphen Zustand, Ge2Sb.2Te5(GST)-basierter nichtflüchtiger rein optischer Speicher wurde entwickelt. Die Übergänge zwischen dem kristallinen und dem amorphen Zustand können durch das Leiten eines Schreibpulses durch einen mit GST versehenen Wellenleiter herbeigeführt werden, und die Durchlässigkeit kann erheblich verändert werden, wenn auch ein Lesepuls durch denselben Wellenleiter geleitet wird. Das Gerät kann bei Raumtemperatur betrieben werden, ist mehrfach verwendbar und kann Daten für mehr als drei Monate speichern.

Präsentation :

Trihalogenierte Organolead-Perowskite ziehen aufgrund ihrer geringen Kosten und der Möglichkeit, Bandlücken in einem Lösungsprozess herzustellen, die Aufmerksamkeit als neues Material für elektronische Geräte auf sich. In diesem Beitrag wird über einen Perowskit-Einkristall-Photodetektor berichtet, der eine sehr schmale spektrale Empfindlichkeit mit einer Halbwertsbreite von 20 nm aufweist. Diese sehr schmale spektrale Empfindlichkeit lässt sich durch die Rekombination von Oberflächenladungen erklären und wird voraussichtlich in allen Bereichen der Sensorik und Bildgebung Anwendung finden, in denen der Einfluss von Rauschen unterdrückt werden soll.

Präsentation :

Ein optischer Kerr-Kamm wurde erfolgreich erzeugt und durch intermodale Wechselwirkungen im normalen Dispersionsbereich modengekoppelt. Die Spektren und Zeitverläufe wurden gemessen, und es wurde bestätigt, dass Dunkelpulse erzeugt wurden. Wenn die Modenkopplung im normalen Dispersionsbereich erreicht werden kann, z. B. im sichtbaren Band, wo die Materialdispersion groß ist, ermöglicht dies mehr Freiheit bei der Konstruktion des Resonators und führt zu einer weiteren Verbreiterung der Kamm-Bandbreite.

Präsentation :

In diesem Beitrag zeigen wir, dass chirale photonische Schaltkreise aus Quantenpunkten und asymmetrischen photonischen Strukturen die Realisierung von asymmetrischen photonischen Bauelementen auf dem Chip ermöglichen.
Solche Bauelemente sind asymmetrisch in Bezug auf die Richtung des Photonenverkehrs und können daher für Einzelphotonendioden verwendet werden und können auch wichtige Komponenten von Einzelphotonentransistoren und deterministischen Quantengattern sein.

Präsentation :

Optische Mikrokavitäten, die Licht in einem winzigen Resonator einschließen, werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, die von der Realisierung von Lasern und nichtlinearen Geräten bis hin zur biochemischen und optomechanischen Sensorik reichen. In dieser Arbeit demonstrieren wir verschiedene optische Funktionen, wie z. B. die Laseroszillation, in vitro mit Hilfe von Mikrokavitäten und geeigneten optischen Verstärkungsmaterialien in lebenden Zellen. Wir untersuchen zwei Arten von Mikrokavitäten, weiche und harte, die einen Flüstergalerie-Modus nutzen. Intrazelluläre Laseroperationen wurden mit weichen Tröpfchen erreicht, die durch Injektion von Öltröpfchen und natürlichen Lipidtröpfchen gebildet wurden. Das Laserspektrum des Öltröpfchen-Mikrolasers veranschaulichte die inneren Spannungen im Zytoplasma (etwa 500 pN/μm^2 ) und ihre dynamischen Schwankungen mit einer Empfindlichkeit von 20 pN/μm^2 (20 Pa). Ein anderer harter Typ, der den Flüstergalerie-Modus in phagozytierten Polystyrolkügelchen verschiedener Größe nutzt, könnte leicht Tausende von Zellen einzeln markieren und könnte im Prinzip mit verschiedenen Farbstoffen multiplexiert werden, um noch mehr Zellen zu markieren.

Präsentation :

Um den Ausbreitungswinkel des Lichts zu verringern, wurde eine Struktur untersucht und hergestellt, bei der Mikrolinsen und Wellenleiter mittels Photolithographie und Reflow auf einem Chip integriert sind, und ihre optische Bewertung wurde durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass der in dieser Studie hergestellte Wellenleiter einen deutlich verbesserten Spreizwinkel von 1,85° aufweist, verglichen mit dem Spreizwinkel von 12,4° eines typischen Wellenleiters. Obwohl einige frühere Studien Linsen und Wellenleiter zur Verringerung des Streuwinkels verwendet haben, besteht ein weiterer großer Vorteil dieser Methode darin, dass sie auch für die Herstellung anderer Wellenleiter als SiON-Wellenleiter verwendet werden kann.

Präsentation :

Mit Hilfe der Silizium-Photonik-Technologie wurde ein HF-Signalgenerator realisiert, der 50-GHz-Signale ausgeben kann und der mit acht Mikroringen beliebig abgestimmt werden kann, um π-Phasenverschiebung und Amplitudenmodulation zu ermöglichen. Das Besondere an der Forschung ist auch, dass sie auf einem Chip realisiert wurde, während früher eine dispersionskompensierende Faser von mehreren Kilometern Länge für die Pulsformung verwendet werden musste.

Präsentation :

Es wird eine 1×2-Umschaltung von modemultiplexierter und wellenlängenmultiplexierter Übertragung unter Verwendung von Single- und Multimode-Wellenleitern gezeigt, die auf einem photonischen Chip integriert sind. Der Switch zeigt einen Leistungsverlust von weniger als 1,4 dB bei einer BER von weniger als 10^-9, wenn 10 Gb/s-Daten getrennt übertragen werden. Bei gleichzeitiger Übertragung betrug der zusätzliche Leistungsverlust weniger als 2,4 dB.

Präsentation :

Nanodrahtlaser haben das gleiche Oszillationsprinzip wie herkömmliche Halbleiter, aber es wird erwartet, dass sie die nächste Generation der Halbleitertechnologie sein werden, z. B. Laseroszillation bei 1/10.000 des Volumens. In dieser Studie wurden jedoch Nanodrahtlaser mit Quantenpunkten als aktive Schicht hergestellt und eine Laseroszillation bei Raumtemperatur erreicht.

Präsentation :

Durch Ausnutzung der Interferenz zwischen zwei Resonatoren mit unterschiedlichem FSR aufgrund des Vernier-Effekts ist es möglich, die Interferenzstreifenspitze selbst bei einer kleinen Änderung des FSR um einen Kanal zu verschieben und die anzuregenden Moden zu begrenzen. Bei der herkömmlichen Methode wird die Resonanzfrequenz jedoch durch die Kopplung der beiden Resonatoren aufgespalten.
In dieser Studie werden zwei Ringresonatoren indirekt über einen Hohlleiter gekoppelt, und es wird ein System vorgeschlagen, bei dem der Phasenzustand innerhalb des Resonators (Imaginärteil der Resonanzfrequenz) aufgespalten wird, ohne die Resonanzfrequenz aufzuspalten. Wenn die Laseroszillation im geteilten Zustand, dem so genannten dunklen Zustand, durchgeführt wird, kann der gleiche Effekt wie beim herkömmlichen Vernier-Effekt erwartet werden, und die Resonanzfrequenz wird nicht geteilt, wie in dieser Arbeit beschrieben.

Präsentation :

Metamaterialien ziehen die Aufmerksamkeit als neue optische Geräte auf sich, weil sie Eigenschaften aufweisen, die bei natürlich vorkommenden Materialien nicht möglich sind, wie z. B. einen negativen Brechungsindex. Da der Ausbreitungsverlust in einer dreidimensionalen Struktur jedoch groß ist, wurden Metamaterialien mit einer zweidimensionalen Struktur, der sogenannten hyperbolischen Metasurface, untersucht. In diesem Artikel werden die einzigartigen Eigenschaften und das Verhalten der Plasmonenausbreitung im sichtbaren Lichtband unter Verwendung einer hyperbolischen Metasurface vorgestellt.

Präsentation :

Während viele technische Forschungsarbeiten zu Singlemode-Fasern durchgeführt wurden, gab es nur wenige Untersuchungen, insbesondere Experimente, zu den komplexen nichtlinearen Phänomenen, die in Multimode-Fasern auftreten. In dieser Studie wird experimentell nachgewiesen, dass verschiedene nichtlineare Phänomene durch räumliche Variation der Impulseingangsbedingungen für Multimode-Fasern kontrolliert werden können.

Präsentation :

Die aktuelle Herausforderung für die praktische quantenkryptografische Kommunikation besteht darin, sichere und skalierbare Quantennetze zu schaffen. Eine Lösung für dieses Problem ist die Einführung eines messgeräteunabhängigen Protokolls, das die Schlüsselübermittlung über große Entfernungen ermöglicht, aber eine niedrige Schlüsselrate aufweist. In diesem Papier wird sowohl theoretisch als auch experimentell gezeigt, dass dieses Problem durch die Verwendung eines Systems mit kontinuierlichen Variablen gelöst werden kann und eine Schlüsselrate erreicht wird, die um drei Größenordnungen höher ist als die derzeit erreichte.

Präsentation :

Das Papier sagt die Existenz von flachspitzigen dissipativen Solitonen oder Platicons aufgrund normaler Dispersion in Mikrokavitäten voraus; es beschreibt, wie Platicons aus cw-Anregungslicht erzeugt werden können und legt nahe, dass ihre Persistenz weitgehend von der Verstimmung abhängt; durch die Lugiato-Lefever-Gleichung Wir argumentieren, dass das diskrete Energiespektrum dunkler Solitonen in ein quasi-kontinuierliches Spektrum von Platyonen umgewandelt wird. Ähnliche Strukturen können auch durch phasen- und amplitudenmoduliertes Anregungslicht oder durch Fixierung des Lasereinfalls erzeugt werden.

Präsentation :

In diesem Beitrag wird eine neuartige, ultrakompakte Multiplexer-Struktur auf der Basis von dielektrisch geladenen Oberflächenplasmonen-Polariton-Wellenleitern (DLSPPWs) vorgeschlagen, die Bragg-Graduierung und Richtungskopplung kombiniert. Der hergestellte Multiplexer hat eine Länge von 20 µm und seine Fähigkeit, Licht in Telekommunikationswellenlängenbändern mit einem Abstand von 70 nm zu trennen, wird durch Simulation und Experiment demonstriert.

Präsentation :

Ein optischer Isolator mit kleiner Elementfläche, der für die Realisierung optischer integrierter Schaltungen unerlässlich ist, wurde realisiert. Das Fano-Spektrum, das von einem photonischen Kristall mit asymmetrischer Struktur erzeugt wird, wurde zur Realisierung der Vorrichtung verwendet. Der optische Isolator arbeitet mit 10 Gbps und verbraucht 4,5 fJ/Bit.

Präsentation :

Optische Frequenzkämme werden aufgrund ihrer Genauigkeit und Kohärenz für die optische Frequenzmessung und Spektroskopie verwendet. Bei der Spektroskopie werden optische Frequenzkämme mit einer Verstärkung der Gesamtwiederholrate und Anregungsresonatoren kombiniert, um Pulse mit einer Energie im Mikrojoule-Bereich zu erzeugen. In diesem Beitrag berichten wir über eine Spektroskopiemethode, die selektiv zwei Pulse mit Energien im Millijoule-Bereich erzeugt. Diese Spektroskopie ist genauso genau wie herkömmliche Methoden und in einigen Fällen bis zu 30-mal genauer als diese.

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.

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