Journal Club 2016 | Grupo de estructuras fotónicas de Tanabe

Club de la revista

Por año (abril-diciembre)

EJERCICIO 2016.

Presentación :

A diferencia de los láseres Raman y Brillouin, los láseres Lipron se producen mediante un intercambio de energía entre la luz y las ondas capilares. Las ondas capilares son inherentes a los líquidos y oscilan utilizando la tensión superficial como fuerza restauradora. La interacción entre la luz y las ondas capilares se midió utilizando una microgranada de octano atrapada en agua con pinzas ópticas como resonador optocapilar. Los resultados muestran que se espera un enfriamiento opto-capilar a temperatura ambiente hacia el estado básico.

Presentación :

Se logró la sintonización continua del nivel de luz exprimida generado por dos resonadores de anillo de nitruro de silicio con microcalentadores integrados. Se observaron variaciones en el nivel exprimido en un rango de 0,9 dB~3,9 dB al variar el estado de acoplamiento con la guía de ondas. Estos resultados pueden desempeñar un papel importante en aplicaciones en las que se requiere un nivel de exprimido adecuado.

Presentación :

Las futuras tecnologías de la información, como la grabación ultrarrápida de datos, la computación cuántica y la espintrónica, requerirán un control de espín sin precedentes mediante la luz. Los pulsos intensos de terahercios pueden acoplarse a los espines en la escala de energía inherente a la excitación magnética. En este trabajo, investigamos un nuevo mecanismo de acoplamiento no lineal terahercio-espín mediado por dipolos eléctricos, que es mucho más fuerte que el acoplamiento lineal Zeeman con campos magnéticos de terahercios. Demostramos que la excitación resonante en terahercios de las transiciones orbitales electrónicas en un antiferromagneto típico de ortoferrita de tulio (TmFeO 3 ) modula la anisotropía magnética de los espines ordenados de Fe 3+, produciendo oscilaciones de espín coherentes con gran amplitud. El mecanismo es intrínsecamente no lineal, puede modularse mediante la conformación espectral de la forma de onda de terahercios, y la eficacia supera el par Zeeman en un orden de magnitud. Como los estados orbitales dominan la anisotropía magnética en todos los óxidos de metales de transición, se espera que el esquema de control demostrado aquí sea aplicable a muchos materiales magnéticos.

Presentación :

Se utilizó un par de dos resonadores de cristal fotónico 1D paralelos, un par para cada luz de bombeo y de sondeo, para fabricar una estructura en la que se influyen mutuamente mediante oscilaciones mecánicas. La ventaja de esta estructura es que las trayectorias ópticas de la luz de la bomba y de la sonda son diferentes. Las frecuencias de oscilación observadas de la optomecánica a partir de los resultados experimentales coinciden con los resultados de los cálculos del MEF. También se han obtenido resultados experimentales en los que la luz de bombeo cambia dinámicamente el espectro de transmisión del resonador de cristal fotónico correspondiente a la luz de la sonda, que se espera aplicar a los osciladores.

Presentación :

Se ha realizado un supercontinuum con un centro de 1550 nm y una dispersión de una octava utilizando guías de onda InGaP fabricadas sobre un sustrato de silicio. La ventaja del bajo consumo de energía y la pequeña superficie en comparación con los estudios anteriores también contribuye a la alta coherencia de los espectros generados.

Presentación :

Se propone y demuestra un sistema resonante acoplado basado en el microrrelieve de paso total que presenta propiedades de transmisión similares a las del EIT. El acoplamiento entre un "resonador microring" y un "resonador Fabry-Perot compuesto por una rejilla de Bragg de dos secciones" induce un espectro de tipo EIT. El sistema tiene una configuración sencilla de un resonador microring y una guía de ondas de bus, lo que tiene grandes ventajas en cuanto a los errores de fabricación. Los resultados muestran una tasa de extinción (ER) de 12 dB, un FWHM de 0,077 y un valor Q de 20200, en buen acuerdo con la simulación.

Presentación :

La conversión y el control de las frecuencias ópticas es una tecnología muy importante para muchas aplicaciones. En este estudio, se demuestra que es posible la conversión de frecuencia a través de las oscilaciones de Bloch utilizando resonadores de anillo modulados dinámicamente. También se demuestra que es posible la conversión de frecuencia en una sola dirección aplicando una modulación periódica. Estos resultados demuestran la posibilidad de manipular la frecuencia óptica mediante sistemas de resonadores dinámicos.

Presentación :

La tecnología de control de la frecuencia de un solo fotón es indispensable para las comunicaciones cuánticas, pero los métodos convencionales basados en efectos ópticos no lineales tienen problemas de ruido y ancho de banda, lo que dificulta su aplicación práctica. En este trabajo se fabrica un variador de frecuencia monofotónico basado en la optomecánica, y se demuestra que se puede conseguir una modulación de hasta 150 GHz con una eficiencia de conversión cercana a la unidad sin añadir ruido.

Presentación :

El teletransporte cuántico permite transferir fielmente estados cuánticos entre nodos remotos de una red, lo que permite aplicaciones innovadoras de procesamiento de información. Esto ha motivado una gran actividad de investigación. Sin embargo, hasta ahora no se han realizado experimentos de teletransporte cuántico que utilicen fuentes de luz cuántica independientes, entrega de enredos antes de la medición del estado de campana (BSM) y operaciones de avance simultáneas, ni siquiera en un entorno de laboratorio. En este artículo, abordamos este reto e informamos sobre la construcción de una red cuántica de fibra óptica de 30 km desplegada en un área de 12,5 km. La red es robusta frente al ruido del mundo real gracias a los métodos de estabilización activa, lo que hace viable el teletransporte cuántico, que satisface todos los factores simultáneamente. Tanto las mediciones de tomografía de estados y procesos cuánticos como las pruebas de hipótesis estadísticas independientes confirman la naturaleza cuántica del teletransporte cuántico en esta red. Este experimento es un paso importante hacia la realización de una "Internet cuántica" global en el mundo real.

Presentación :

El modo de galería de susurros es difícil de aplicar como fuente de luz direccional debido a su simetría rotacional. Para romper la simetría rotacional, se han propuesto métodos como la deformación de la forma del resonador, pero estos métodos tienen el inconveniente de que el valor Q del resonador se reduce considerablemente. Este artículo presenta un método para realizar la emisión de luz direccional manteniendo el valor Q mediante el ajuste libre de las características del modo de galería de susurros utilizando la óptica de conversión.

Presentación :

Dado que los láseres de anillo tienen modos en el sentido de las agujas del reloj (CW) y en sentido contrario (CCW), existe el problema de que los haces láser con intensidad inestable se emiten en ambas direcciones en la guía de ondas de silicio. En este trabajo, se demuestra mediante cálculos que la relación entre CW y CCW puede manipularse empleando una estructura localmente deformada del láser en forma de anillo, y mediante experimentos utilizando el láser en forma de anillo realmente fabricado, se demuestra que puede obtenerse un haz láser con intensidad estable desde una sola dirección de la guía de ondas de silicio.

Presentación :

En los últimos años, la dinámica de los fluidos ópticos se ha convertido en una técnica importante en el bioanálisis. En particular, se considera que los láseres basados en la hidrodinámica óptica son superiores a los láseres basados en la fluorescencia en términos de sensibilidad y resolución de la imagen, pero se trata de un área en la que se ha investigado poco. En este estudio se utilizaron tintes de infrarrojo cercano llamados verde de indocianina para obtener imágenes de los principales componentes de la sangre humana. Además, por primera vez, se utilizó el verde de indocianina para el racionamiento de la sangre humana.

Presentación :

Los procesos actuales de fabricación de lentes limitan el rendimiento óptico debido al tamaño y la forma limitados de las lentes. Para lograr un alto rendimiento óptico y la corrección de las aberraciones, se necesitan elementos multilentes con forma asférica Timo Gissibl y sus colaboradores imprimieron en 3D un sistema multilente con un tamaño de aproximadamente 0,1 mm utilizando un sistema de escritura directa con láser de femtosegundo. El sistema multilente consta de varias lentes simples (lentes individuales) combinadas en una estructura de lente compuesta en un soporte tipo contenedor, que se imprime a una velocidad de varios centímetros por segundo.

Presentación :

Los relojes ópticos no sólo son una poderosa herramienta para la investigación básica importante, sino que también se considera que pueden utilizarse para redefinir la unidad del SI "segundo", ya que su precisión y estabilidad son un orden de magnitud mejor que las de los relojes atómicos de cesio. Sin embargo, un obstáculo importante para esta transición es la falta de fiabilidad de los relojes ópticos, que hace poco práctica la realización continua de escalas de tiempo. En el presente trabajo, mostramos cómo se puede resolver esta situación y demostramos que es posible establecer una escala de tiempo fotométrica superior a la del reloj de resorte atómico de cesio.

Presentación :

Un filamento láser es un estado estable resultante del equilibrio de dos efectos: la convergencia del efecto Kerr debido a un láser intenso y la divergencia debida a la generación de plasma. En este estudio se demuestra por primera vez la filamentación láser a una velocidad de repetición de kHz en la banda del infrarrojo medio.
Además, se cree que los filamentos en la banda del infrarrojo medio son útiles para detectar diversas sustancias químicas, y se ha confirmado la espectroscopia de absorción del CO2 atmosférico, por lo que también se informa de ellos.

Presentación :

Se han fabricado por primera vez detectores de rayos X basados en monocristales de perovskita de bromuro de metilamonio (MAPbBr3). La dosis mínima de rayos X detectable fue de 0,5 µGy aire s-1, que es cuatro veces más sensible que el detector de rayos X α-Se, conocido como detector de rayos X muy sensible. Se espera que estos resultados sean útiles en las inspecciones médicas y de seguridad. En la presentación se hablará de la fabricación del detector.

Presentación :

La transformada de Fourier de señales en tiempo real (RTFT) es un concepto fundamental que permite un análisis de Fourier más rápido que los límites de los motores convencionales de procesamiento de señales digitales. En óptica, la RTFT se suele utilizar para excitar grandes cantidades de dispersión de la velocidad de grupo, donde es importante mapear el espectro de frecuencias de la señal a lo largo del dominio del tiempo. Sin embargo, la resolución de frecuencia óptica de esta técnica suele estar limitada a gigahercios o más, lo que dificulta aplicaciones como la espectroscopia en tiempo real, la detección ultrarrápida, la obtención de imágenes y la detección, y especialmente la generación y el procesamiento de señales de RF con asistencia óptica. Hemos implementado experimentalmente el nuevo concepto de RTFT utilizando un láser de retroalimentación con desplazamiento de frecuencia y hemos logrado una resolución de frecuencia de aproximadamente 30 kHz y un producto de ancho de banda de tiempo superior a 400.

Presentación :

Las burbujas generadas por filamentación en el agua mediante láseres de femtosegundo tienen aplicaciones potenciales como la conmutación de microcanales y la clasificación de células. En este estudio, el movimiento de las burbujas generadas por la filamentación se observó directamente bajo un microscopio, y se observó que las burbujas se movían a lo largo del flujo de agua generado por la filamentación. El ángulo entre la dirección de movimiento de las burbujas y la dirección de propagación del láser cambiaba con la distancia al filamento, y se aclaró el proceso de convección en el agua causado por la filamentación.

Presentación :

Se ha desarrollado una nueva plataforma que combina un resonador optomecánico que mantiene la luz a una longitud de onda de 1550 nm y los fonones a una frecuencia de 2,4 GHz con guías de ondas fotónicas y fonónicas; mediante el uso de ondas de RF y de luz para excitar o leer los modos mecánicos, se ha demostrado que los modos ópticos y Se demuestra que las señales coherentes pueden convertirse entre los dominios óptico, de RF y mecánico utilizando ondas de RF y de luz para excitar o leer los modos mecánicos.

Presentación :

Algunas de las mediciones más precisas que se han realizado, desde la espectroscopia en el dominio del tiempo de attosegundos hasta las mediciones del peine de frecuencias, han sido posibles gracias a los láseres con bloqueo de modo. Sin embargo, esta precisión extrema oculta la complejidad de la dinámica subyacente del bloqueo de modo. Esta complejidad es particularmente evidente en la aparición de estados de bloqueo de modo, que son esencialmente transiciones singulares no repetitivas. Aunque muchos de los detalles del bloqueo de modo se conocen bien, la espectroscopia convencional no puede resolver la dinámica inicial en el bloqueo de modo pasivo en la escala de tiempo natural de nanosegundos de un solo periodo de pulso. En el presente trabajo hemos captado la evolución espectral resuelta por pulsos de los trenes de pulsos de femtosegundos a partir de las fluctuaciones iniciales, registradas de forma continua a lo largo de unos 900 000 períodos. Observamos directamente fenómenos críticos en escalas de tiempo de decenas a miles de viajes de ida y vuelta, incluyendo la aparición de espectros de banda ancha, los cambios de longitud de onda que los acompañan y la dinámica de interferencia transitoria representada como bloqueo de modo de pulso auxiliar. Los presentes resultados, posibles gracias a las transformaciones de estiramiento del tiempo, pueden tener implicaciones para el diseño de láseres, el diagnóstico ultrarrápido y la óptica no lineal.

Presentación :

Se investigó el caos creado por la optomecánica no acoplada linealmente. La investigación reveló dos puntos principales: primero, que los estados caóticos se transfieren por vías mecánicas, y segundo, que la presencia de estados caóticos puede mejorar la relación señal-ruido. En el transcurso del día, se dará una descripción detallada de lo que hemos utilizado en este estudio entra en la categoría de resonancia estocástica.

Le informaremos periódicamente de los acontecimientos.
Cualquiera puede inscribirse.

¿Qué es el Journal Club?
Se trata de una serie de conferencias abiertas que se celebran en el Laboratorio de Estructuras Fotónicas de Tanabe. Los estudiantes del nivel de posgrado y superior estudian los trabajos relacionados con la óptica y las tecnologías relacionadas, como la fotónica, los materiales, la biociencia, etc., y los explican de forma fácil de entender.

Sobre la auditoría
La asistencia a las conferencias es gratuita, tanto si se encuentra dentro como fuera del campus. La conferencia se celebrará periódicamente, así que si está interesado en alguno de los temas, no dude en acudir. No es necesario avisar para asistir, pero si se pone en contacto con nosotros con antelación, le prepararemos el material.

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