Journal Club 2014 | Grupo de estructuras fotónicas de Tanabe

Club de la revista

Por año (abril-diciembre)

EJERCICIO 2014.

Presentación :

La demanda de una alta integración de los dispositivos y un bajo consumo de energía ha llevado a la necesidad de componentes electrónicos a nanoescala. En este estudio, se formó un interruptor atómico formando un contacto de aluminio de tamaño atómico en el cuello de un cable de aluminio. Se basa en el cambio de conductividad eléctrica provocado por el cambio de posición de los átomos, llamado electromigración, que se produce cuando se aplica una corriente eléctrica al contacto. En esta investigación, la biestabilidad de la conductividad eléctrica también se utiliza para aplicaciones de memoria.

Presentación :

El papel de las moléculas de gas en el metabolismo de los organismos vivos, cuándo y dónde, es todavía muy desconocido. Esto se debe a la naturaleza de los propios gases y a la dificultad de su medición. La luz de dispersión Raman se utiliza a menudo para detectar moléculas de gas, pero la intensidad de la luz de dispersión Raman es débil y difícil de detectar. En este trabajo, se fabricó con éxito un nuevo dispositivo para medir y mapear los espectros Raman de secciones de cerebro de ratón utilizando la dispersión Raman mejorada por superficie (SERS) a un coste menor y de forma simplificada.

Presentación :

Recientemente se ha estudiado la optomecánica basada en la presión de la radiación óptica, pero se considera que su funcionamiento es muy pequeño (unos pocos nm) y no es adecuado para las aplicaciones. En este trabajo, se fabrica una estructura de "balancín de fotones" y se acoplan con éxito dos resonadores y se intercambian fotones utilizando la rotación optomecánica.

Presentación :

El desarrollo de una fuente monofotónica estable es un reto importante en las comunicaciones cuánticas. Los puntos cuánticos son una solución a este problema. La estabilidad de la generación de un solo fotón depende en gran medida de la intensidad del láser, ya que se producen oscilaciones Rabi en el número de generación de un solo fotón debido a los cambios en el área del pulso. En este estudio, se generaron fotones individuales de forma estable utilizando la técnica de Paso Rápido Adiabático, en la que se aplica un chirping positivo al pulso incidente, y se generaron fotones individuales de la misma naturaleza de forma continua con una probabilidad de 99,51 TP2T, tal y como confirma el método Hong Ou Mandel Los resultados fueron confirmados por la interferencia de Hong Ou Mandel.

Presentación :

En la comunicación cuántica, la Cavidad QED es un concepto bien conocido que puede utilizarse como fuente de un solo fotón y para el intercambio óptico de estados cuánticos. Los átomos en una Cavidad QED siempre tienen oscilaciones Rabi, que se mueven constantemente entre el nivel excitado y el nivel de referencia. Se cree que la comunicación de la información cuántica puede controlarse mediante el control de estas oscilaciones. Sin embargo, aunque este control se ha logrado en el régimen de microondas, no se ha conseguido en el régimen de frecuencias ópticas. Este artículo describe cómo se ha logrado esto utilizando cristales fotónicos y el efecto de desplazamiento Stark.

Presentación :

En la mecánica cuántica, la capacidad de identificar los estados de superposición determina si se produce o no la interferencia cuántica. Además, al observar uno de los estados cuánticos enredados, se puede conocer el otro estado. En este artículo, presentamos el concepto de imagen cuántica, que explota estas dos interesantes propiedades. En concreto, se trata de un sistema que permite detectar la imagen del objeto, sin detectar la propia luz que interactúa con el objeto. Se espera que esto amplíe la selección de detectores y fuentes de luz. Además, este método tiene la ventaja sobre otros métodos de imagen cuántica de que no es necesario realizar mediciones de coincidencia.

Presentación :

Se espera que los metamateriales se apliquen a la tecnología de camuflaje y a las hiperlentes, pero su comportamiento viene determinado por los materiales que los componen y la forma en que están dispuestos, por lo que se ha considerado difícil fabricar materiales que requieren altos índices de refracción y otros materiales que raramente existen en la naturaleza. Este trabajo muestra que se pueden crear bytes metamateriales con cualquier constante dieléctrica combinando sólo dos materiales llamados bits metamateriales, y que se pueden fabricar hiperlentes y otros dispositivos disponiéndolos adecuadamente.

Presentación :

La fabricación de dispositivos fotónicos en sustratos plásticos finos y blandos es útil para aplicaciones como los sensores que pueden utilizarse en la superficie de la piel humana, pero los métodos de fabricación convencionales son difíciles de integrar de forma compleja y tienen una capacidad limitada. En este estudio, los autores fabricaron dispositivos fotónicos blandos de una sola pieza utilizando vidrios calcogenuros con alto contraste de índice de refracción. Se espera que el desarrollo de esta tecnología se aplique a diversos dispositivos fotónicos. En esta presentación, se expondrán varios experimentos con esta técnica.

Presentación :

Aunque ya se han estudiado las lentes de película ultrafina basadas en metamateriales y fabricadas con oro, en este estudio se diseña y crea una lente de película ultrafina utilizando únicamente silicio, lo que presenta ventajas en cuanto a la simplicidad del proceso y la eficiencia económica. Normalmente, los frentes de onda se modelan modulando espacialmente la fase de 0 a 2π, pero en este estudio, la lente se diseña combinando la modulación de 0 a π y la polarización circular. En la presentación, también expondremos otras investigaciones sobre lentes de película ultrafina fabricadas a base de silicio.

Presentación :

Los fotones son partículas neutras que no interactúan directamente con los campos magnéticos, pero recientes estudios teóricos han demostrado que puede existir un campo magnético efectivo para los fotones si la fase de la luz cambia con la dirección de propagación. En el presente estudio, el efecto de este campo magnético efectivo se observó experimentalmente utilizando un interferómetro de tipo Ramsey basado en silicio. Se obtuvo un flujo magnético efectivo entre 0 y 2π correspondiente a un desplazamiento de fase no recíproco de 2π con una relación de extinción de la franja de interferencia de 2,4 dB a una longitud de interferómetro de 8,35 mm, que es comparable a la obtenida en dispositivos integrados monolíticos que utilizan materiales magneto-ópticos comunes. La presentación también discutirá el trabajo teórico sobre los campos magnéticos efectivos de S. Fan et al.

Presentación :

Se espera que la luz de terahercios se utilice para la detección y la comunicación inalámbrica, pero los dispositivos utilizados para la detección tienen un problema de tamaño. Se ha investigado la detección de la luz de terahercios con dispositivos diminutos que utilizan metamateriales, pero el ancho de banda de frecuencia detectable es demasiado estrecho. En este trabajo se utilizan cristales fotónicos y se introducen algunas mejoras en la estructura para permitir la detección en una amplia banda de frecuencias en dispositivos pequeños.

Presentación :

En los últimos años, la investigación sobre la comunicación de la información mediante la luz ha progresado, y la memoria de señales ópticas mediante microrresonadores ópticos y EITs ha atraído mucha atención. En este estudio, se demostró que el estado mecánico de la estructura del dispositivo puede cambiarse controlando la luz que incide en el dispositivo, y la señal se identifica y almacena realmente según esta diferencia de estado, mejorando así el tiempo de almacenamiento de la señal y el funcionamiento a temperatura ambiente.

Presentación :

Se ha demostrado la detección óptica de pequeñas unidades, como moléculas o átomos, a temperatura criogénica mediante la dispersión y absorción Raman, Sin embargo, lo que ya se detecta es el conjunto de señales de moléculas individuales, que decae rápidamente en el orden del pico-segundo debido a la decoherencia de las señales emitidas. Por lo tanto, en este trabajo se informa por primera vez del verdadero significado de la detección de la vibración de una molécula "única". La charla se celebrará en inglés esta vez por motivos personales.

Presentación :

En los últimos años han aumentado las cantidades de transmisión de datos, como la descarga de vídeos, y se desea una comunicación de mayor capacidad. En las comunicaciones ópticas, se han considerado varios métodos de multiplexación, como la multiplexación por división de longitud de onda, la multiplexación por división de tiempo y la multiplexación por división de polarización, para aumentar la capacidad de transmisión. En este estudio, la frecuencia angular orbital se utiliza como un elemento adicional que puede añadirse a estos métodos de multiplexación, y la multiplexación junto con la polarización ha realizado comunicaciones de alta capacidad del orden de los terabits.

Presentación :

Las nanopartículas de conversión ascendente pueden convertir la luz infrarroja en luz visible y se espera que se utilicen en células solares e imágenes ecológicas. Para que funcionen como nanopartículas de conversión ascendente, es necesario doparlas con un sensibilizador que absorba la luz infrarroja y un activador que emita luz visible. La intensidad de la luz visible emitida depende de la cantidad de activador, y las investigaciones anteriores ya han demostrado que existe una cantidad óptima de activador. Esto significa que la intensidad de la luz visible emitida por las nanopartículas es considerada por el público como inherentemente limitada. En este trabajo se investigó un método para superar este límite y se logró una emisión de luz visible 70 veces más fuerte que la intensidad de emisión considerada como la más alta en el pasado.

Presentación :

Se ha conseguido un acoplamiento soldado entre un micro-resonador óptico toroidal y una fibra cónica utilizando un láser de CO2, y se ha alcanzado un valor Q de 3,21×10^5. Además, se realizaron mediciones ópticas del micro-resonador óptico toroidal utilizando un canal microfluídico tridimensional creado por un láser de femtosegundo, y se midió con éxito el índice de refracción, que cambia con la concentración de agua salada, del orden de 10^-4. El punto clave de este experimento fue el empaquetamiento de un resonador microóptico toroidal con un alto valor Q y un canal microfluídico tridimensional.

Presentación :

Se ha logrado por primera vez la modulación óptica de 10 Gb/s utilizando guías de onda de cristal fotónico con uniones pn incrustadas. Las guías de onda de cristal fotónico se fabrican mediante un proceso compatible con CMOS y se cubren con un revestimiento de sílice. La modulación óptica se llevó a cabo utilizando señales eléctricas sin retorno a cero y se observaron buenos patrones oculares a velocidades de modulación de 10 Gb/s y 2 Gb/s, respectivamente. La presentación también incluirá trabajos relacionados con resonadores de cristal fotónico que utilizan luz lenta y procesos compatibles con CMOS.

Presentación :

La distribución de claves cuánticas mediante fotones individuales se ha propuesto como un método de comunicación absolutamente seguro, pero uno de los problemas para realizar redes de comunicación cuántica es que cada receptor (detector) debe ser muy preciso. En este estudio, se propone una red de uno a muchos con múltiples emisores para un único receptor, y se realiza un estudio experimental real. Como sólo se utiliza un receptor, la red puede construirse fácilmente, y se espera que esto haga más accesible la comunicación cuántica.

Presentación :

En los últimos años, se han comunicado muchos resultados de investigación notables en el campo de los dispositivos con medios y estructuras aleatorias, como los láseres aleatorios. En los dispositivos aleatorios, los modos de luz también son múltiples y aleatorios, pero se ha demostrado que es teóricamente posible seleccionar un determinado modo de luz. En este estudio, hemos fabricado tales dispositivos y verificado los resultados. También estamos examinando qué fenómenos se producen al añadir el posprocesamiento al dispositivo. La presentación se centrará en los resultados de los experimentos.

Presentación :

En los últimos años, se han dado a conocer muchos resultados de investigación notables en el campo de la combinación de átomos y dispositivos ópticos, como la Cavidad QED. En este estudio se propone una nueva guía de onda de cristal fotónico con una forma especial, denominada guía de onda de cristal fotónico Alligator (APCW). La APCW se caracteriza por su capacidad de captar y manipular átomos en las proximidades de la guía de ondas. La perspectiva de futuro de esta APCW es que sea posible construir sistemas que mezclen átomos y fotones integrados en el mismo chip. El principio detallado de la APCW se explicará ese día.

Presentación :

En el desarrollo de naves espaciales, se están desarrollando velas solares, que utilizan la ligera presión del sol como propulsión. En el pasado, la fuerza de propulsión se controla generalmente cambiando la reflectividad de la película delgada que sirve de vela, pero este artículo propone un método de control de la fuerza de propulsión de la presión de la luz por la estructura del objeto, y demuestra el proceso de cálculo y la prueba. Este es un logro que podría servir como un nuevo método de diseño de velas solares.

Presentación :

Los sistemas ópticos con pérdidas y ganancias equilibradas pueden ofrecer plataformas únicas similares a los sistemas cuánticos clásicos. En este trabajo, mostramos que la ruptura de la simetría paridad-tiempo (PT) se produce en resonadores ópticos en los que la luz está densamente concentrada de manera que los efectos no lineales se potencian. Se trata de un campo poco conocido, pero presentaré los resultados de la forma más fácil de entender posible.

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.

Anuncio del evento.
El Journal Club se organiza a través de nuestra página web y nuestra lista de correo. Si se suscribe a la lista de correo, recibirá periódicamente invitaciones por correo electrónico a las reuniones.

Para inscribirse, envíe un mensaje en blanco a la dirección de correo electrónico que figura a continuación.