Journal Club 2015 | Grupo de estructuras fotónicas de Tanabe

Club de la revista

Por año (abril-diciembre)

EJERCICIO 2015.

Presentación :

Los reflectores multicapa dieléctricos no polarizantes son importantes dispositivos ópticos y tienen numerosas aplicaciones en fibras ópticas, guías de onda dieléctricas y diodos emisores de luz. En este artículo, informamos sobre nuestro análisis de los mecanismos ópticos biológicos no polarizantes en los reflectores multicapa "plateados" de banda ancha de guanina y citoplasma de tres especies de peces. En la capa subcapsular plateada de esos peces hay dos tipos de cristales de guanina birrefringentes, uno con el eje óptico paralelo al eje largo del cristal y otro con el eje óptico perpendicular al plano del cristal. Estas disposiciones anulan la polarización de las reflexiones debido a los diferentes ángulos de Brewster en cada interfaz. El mecanismo de reflexión de estos peces difiere de los diseños de espejos no polarizantes existentes en el importante aspecto de que no hay diferencia de índice de refracción entre la capa de bajo índice de refracción del reflector y el entorno exterior. Este mecanismo podría fabricarse fácilmente y utilizarse en dispositivos ópticos artificiales.

Presentación :

La microfabricación por láser mediante el procesamiento por absorción de dos fotones es una de las tecnologías recientemente avanzadas, pero no ha habido muchos ejemplos de evaluación de los productos fabricados, y la investigación y el uso práctico de la tecnología no han tenido mucho éxito. En este estudio, se fabricaron pequeñas estructuras de muelles hechas de hilos de polímero PMMA con un diámetro de varios cientos de nm mediante el procesamiento de absorción de dos fotones, y se evaluaron las estructuras de muelles desde varias perspectivas para ver si se comportaban de la misma manera que los muelles ordinarios.

Presentación :

En este trabajo se ha fabricado y caracterizado un modulador óptico que combina grafeno y plasmones. Empleando un método de modulación a través de plasmones, que tienen una mayor interacción con el grafeno que con la luz, y utilizando una estructura de guía de ondas con una mayor interacción, se consigue una profundidad de modulación de más de 0,03 dB μm^-1 en un área de sólo 10 μm^-2. Es comparable al rendimiento de los moduladores ópticos convencionales basados en el silicio, pero más pequeño e integrado, por lo que se espera que desempeñe un papel importante en las futuras comunicaciones ópticas.

Presentación :

Se ha considerado el uso de ondas electromagnéticas en el rango de 0,1 a 1,0 THz como onda portadora para señales inalámbricas en el espacio libre, pero la multiplexación de las señales de terahercios ha sido un problema. Este estudio informa sobre la demostración de la multiplexación de frecuencias en un ancho de banda de más de una octava utilizando una antena basada en una guía de ondas metálica de placas paralelas.

Presentación :

Aunque se ha investigado mucho sobre las pinzas ópticas para aplicaciones como la manipulación de células, la dinámica de fluidos y la microrobótica, se ha considerado difícil atrapar partículas grandes con los haces de forma gaussiana que se utilizan principalmente. Por el contrario, proponemos un método (ENTRAPS) para aumentar la fuerza de atrapamiento de las partículas simplemente manipulando el patrón de fase del haz incidente, e informamos de que se observó realmente una mejora de más de un orden de magnitud en los experimentos.

Presentación :

Un importante proceso no lineal en las fibras ópticas es la mezcla de cuatro ondas debido a la dependencia de la intensidad del índice de refracción. En este trabajo, informamos de un nuevo efecto de autoacción no lineal, es decir, de amplificación autoparamétrica, en el que un estrechamiento del espectro óptico en una fibra de dispersión normal conduce a una propagación muy estable con una distribución espectral única, que se debe a la mezcla inversa de cuatro ondas, similar a una amplificación paramétrica efectiva de la parte central del espectro por transferencia de energía desde la cola espectral. similar a la amplificación paramétrica efectiva en el centro del espectro debido a la transferencia de energía desde la cola. La amplificación autoparamétrica y la propagación espectral no lineal estable con formas de onda temporales aleatorias observadas tienen aplicaciones en las comunicaciones ópticas y en los láseres de fibra de alta potencia que presentan una dinámica intracavitaria no lineal.

Presentación :

El creciente tráfico de datos en los centros de datos y los ordenadores requiere hoy en día líneas de transmisión con un gran ancho de banda y rendimiento. En este trabajo se realiza una guía de ondas de polímero óptico que puede fabricarse en placas de circuitos eléctricos CMOS convencionales. Esto permite incorporar líneas de transmisión óptica entre los chips, mientras que las fibras ópticas sólo se utilizan para la entrada/salida del extremo de la placa.

Presentación :

Para la discriminación del color es necesaria una respuesta espectral de ancho de línea estrecho, pero los sistemas actuales utilizan una combinación de fotodiodos de banda ancha y filtros ópticos, lo que complica la estructura y limita la calidad de la detección del color.
En este trabajo se presenta un método para realizar fotodiodos de banda estrecha sin filtro mediante la modulación de la respuesta espectral.
Como utiliza monocristales de perovskita y está en el mismo campo de investigación que el trabajo presentado por Tamaki el 16 de octubre, la presentación incluirá las diferencias de rendimiento.

Presentación :

En la actualidad existe una necesidad cada vez mayor de memoria no volátil totalmente óptica, que es esencial para la realización del procesamiento de señales totalmente ópticas. En este estudio, investigamos un material con diferentes propiedades ópticas entre los estados cristalino y amorfo, el Ge2Sb.2Te5(GST) se diseñó una memoria no volátil totalmente óptica. Las transiciones entre los estados cristalino y amorfo pueden inducirse guiando un pulso de escritura a través de una guía de ondas añadida con GST, y la transmitancia puede cambiar significativamente cuando un pulso de lectura se guía también a través de la misma guía de ondas. El dispositivo puede funcionar a temperatura ambiente, puede utilizarse repetidamente y puede almacenar datos durante más de tres meses.

Presentación :

Las perovskitas organoleadas trihalogenadas están atrayendo la atención como nuevo material para dispositivos electrónicos debido a su bajo coste y a la capacidad de preparar y fabricar huecos de banda en un proceso de solución. En este artículo se presenta un fotodetector monocristalino de perovskita que presenta una respuesta espectral muy estrecha con una anchura total a medio máximo de 20 nm. Esta estrechísima sensibilidad espectral puede explicarse por la recombinación de la carga superficial y se espera que tenga aplicaciones en todos los campos de la detección y la obtención de imágenes, en los que debe suprimirse la influencia del ruido.

Presentación :

Se generó con éxito un peine óptico Kerr y se bloqueó el modo en el régimen de dispersión normal utilizando interacciones intermodales. Se midieron los espectros y las formas de onda temporales, y se confirmó que se generaban pulsos oscuros. Si se puede lograr el bloqueo de modo en la región de dispersión normal, por ejemplo en la banda visible, donde la dispersión del material es grande, esto permitirá una mayor libertad en el diseño del resonador y conducirá a una mayor ampliación del ancho de banda del peine.

Presentación :

En este trabajo, mostramos que los circuitos fotónicos quirales compuestos por puntos cuánticos y estructuras fotónicas asimétricas permiten la realización de dispositivos fotónicos asimétricos en chip.
Estos dispositivos son asimétricos en cuanto a la dirección del tráfico de fotones y, por tanto, pueden aplicarse a los diodos monofotónicos, y también pueden ser componentes importantes de los transistores monofotónicos y las puertas cuánticas deterministas.

Presentación :

Las microcavidades ópticas, que confinan la luz dentro de un diminuto resonador, se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones que van desde la realización de láseres y dispositivos no lineales hasta la detección bioquímica y optomecánica. En este trabajo, demostramos varias funciones ópticas, como la oscilación láser, in vitro utilizando microcavidades y materiales de ganancia óptica adecuados dentro de células vivas. Estamos investigando dos tipos de microcavidades, blandas y duras, que utilizan un modo de galería susurrante. El funcionamiento del láser intracelular se ha logrado con gotas blandas formadas por la inyección de gotas de aceite y gotas de lípidos naturales. El espectro láser del microláser de gotas de aceite ilustró las tensiones internas en el citoplasma (aproximadamente 500 pN/μm^2) y sus fluctuaciones dinámicas, con una sensibilidad de 20 pN/μm^2 (20 Pa). Otro tipo duro, que utiliza el modo de galería susurrante dentro de perlas de poliestireno fagocitadas de varios tamaños, podría marcar fácilmente miles de células individualmente y, en principio, podría multiplexarse con varios colorantes para marcar aún más células.

Presentación :

Con el fin de reducir el ángulo de propagación de la luz, se investigó y fabricó una estructura en la que se integran microlentes y guías de onda en un chip mediante fotolitografía y reflujo, y se evaluaron sus características ópticas. Como resultado, el ángulo de propagación de la nueva estructura fabricada es de 1,85°, lo que supone una mejora significativa respecto al ángulo de propagación de 12,4° de las guías de onda convencionales. Además, aunque algunos estudios anteriores han utilizado lentes y guías de onda para reducir el ángulo de propagación, otra ventaja importante de este método es que puede utilizarse para fabricar guías de onda distintas de las de SiON.

Presentación :

Utilizando la tecnología fotónica de silicio, se ha realizado un generador de señales de RF capaz de emitir señales de 50 GHz, que puede sintonizarse arbitrariamente con ocho microanillos para permitir el desplazamiento de fase π y la modulación de amplitud. La investigación también destaca porque se ha realizado en un chip, mientras que antes había que utilizar varios kilómetros de fibras compensadoras de dispersión para dar forma a los pulsos.

Presentación :

Se muestra la conmutación 1×2 de la transmisión con multiplicidad de modos y longitudes de onda utilizando guías de onda monomodo y multimodo integradas en un chip fotónico. El conmutador muestra una penalización de potencia inferior a 1,4 dB con una BER inferior a 10^-9 al transmitir datos de 10 Gb/s por separado. Cuando se transmite simultáneamente, la penalización de potencia adicional fue inferior a 2,4 dB.

Presentación :

Los láseres de nanocables tienen el mismo principio de oscilación que los semiconductores convencionales, pero se espera que sean la próxima generación de tecnología de semiconductores, como la oscilación láser a 1/10.000 del volumen. Los láseres de nanocables convencionales han utilizado la ganancia óptica de los materiales a granel, pero en este estudio se fabricaron láseres de nanocables con puntos cuánticos como capa activa y se consiguió la oscilación del láser a temperatura ambiente.

Presentación :

Utilizando la interferencia entre dos resonadores con diferentes FSRs debido al efecto Vernier, es posible desplazar el pico de la franja de interferencia en un canal incluso con un pequeño cambio en el FSR, y limitar los modos a excitar. Sin embargo, en el método convencional, la frecuencia de resonancia se divide debido al acoplamiento de los dos resonadores.
En este estudio, dos resonadores anulares están acoplados indirectamente por una guía de ondas, y se propone un sistema en el que el estado de fase dentro del resonador (parte imaginaria de la frecuencia de resonancia) se divide sin dividir la frecuencia de resonancia. Al realizar la oscilación del láser en el estado dividido, llamado estado oscuro, se puede esperar el mismo efecto que el efecto Vernier convencional y la frecuencia de resonancia no se divide, como se describe en este trabajo.

Presentación :

Los metamateriales atraen la atención como nuevos dispositivos ópticos porque presentan propiedades que no son posibles con los materiales naturales, como un índice de refracción negativo. Sin embargo, como la pérdida de propagación es grande en una estructura tridimensional, se han estudiado metamateriales con una estructura bidimensional denominada metasuperficie hiperbólica. En este artículo, se presentarán las propiedades y el comportamiento únicos de la propagación del plasmón en la banda de luz visible utilizando una metasuperficie hiperbólica.

Presentación :

Mientras que se ha realizado mucha investigación técnica sobre las fibras monomodo, se ha investigado poco, sobre todo la experimentación, sobre los complejos fenómenos no lineales que se producen en las fibras multimodo. En este estudio se demuestra experimentalmente que varios fenómenos no lineales pueden ser controlados variando espacialmente las condiciones de entrada del pulso para fibras multimodo.

Presentación :

El reto actual de la comunicación criptográfica cuántica práctica es crear redes cuánticas seguras y escalables. Una solución a este problema es la introducción de un protocolo independiente del dispositivo de medición, que permite la entrega de claves a larga distancia, pero que adolece de una baja tasa de claves. En este trabajo se demuestra, tanto teórica como experimentalmente, que este problema puede resolverse utilizando un sistema de variable continua, y se obtiene con éxito una tasa de clave tres órdenes de magnitud superior a la actual.

Presentación :

El artículo predice la existencia de solitones disipativos de pico plano, o platicones, debido a la dispersión normal en microcavidades; describe cómo se pueden generar los platicones a partir de la luz de excitación cw y sugiere que su persistencia puede depender en gran medida de la desintonía; por la ecuación Lugiato-Lefever Argumentamos que el espectro energético discreto de los solitones oscuros se transforma en un espectro cuasi-continuo de platícones. También se pueden producir estructuras similares mediante luz de excitación modulada en fase y amplitud o fijando la incidencia del láser.

Presentación :

En este trabajo se propone una novedosa estructura multiplexora ultracompacta basada en guías de ondas de plasmones superficiales cargadas de dieléctrico (DLSPPWs), que combina la gradación de Bragg y el acoplamiento direccional. El multiplexor fabricado tiene una longitud de 20 µm y su capacidad para separar la luz en las bandas de longitud de onda de las telecomunicaciones, con una separación de 70 nm, se demuestra mediante simulación y experimento.

Presentación :

Se ha realizado un aislador óptico con un área de elementos pequeña, esencial para la realización de circuitos integrados ópticos. Para realizar el dispositivo se utilizó el espectro de Fano generado a partir de un cristal fotónico con estructura asimétrica. El aislador óptico funciona a 10 Gbps y consume 4,5 fJ/bit.

Presentación :

Los peines de frecuencias ópticas se utilizan para la medición de frecuencias ópticas y la espectroscopia debido a su precisión y coherencia. Al realizar la espectroscopia, se han combinado los peines de frecuencias ópticas con la amplificación de la tasa de repetición total y los resonadores de excitación para producir pulsos con energía a nivel de microjulios. En este trabajo, informamos de un método de espectroscopia que realiza selectivamente dos pulsos con energía de nivel de milijulios. Esta espectroscopia es tan precisa como los métodos convencionales y, en algunos casos, se logró una precisión hasta 30 veces mayor.

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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