Club de la revista

Por año (abril-diciembre)

EJERCICIO 2018.

Presentación :

Las tecnologías electrónica y fotónica son tecnologías clave para la industria, pero la integración de estas dos tecnologías en el chip ha sido tradicionalmente un gran reto. Sin embargo, el coste de aplicar estas tecnologías a un gran número de aplicaciones es prohibitivo.
Por ello, este estudio integra la tecnología fotónica en el proceso CMOS introduciendo una capa de silicio policristalino. Se ha comprobado que varios elementos ópticos, como estructuras de guía de ondas, moduladores de alta velocidad y fotodetectores, pueden integrarse en un solo chip en el proceso CMOS junto con los transistores.

Presentación :

En este trabajo, hemos propuesto un sensor de presión metal-aislante-metal (MIM) que consiste en dos guías de onda plasmónicas y un resonador de doble anillo cuadrado. Los dos anillos cuadrados están conectados a través de un parche rectangular situado entre ambos. Para simular el dispositivo se ha utilizado el método de diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD). Aplicando una presión sobre la estructura, ésta se deforma, y se ha calculado un desplazamiento al rojo de 103 nm en la longitud de onda de resonancia. El sensor óptico de presión plasmónico propuesto tiene una sensibilidad de 16,5 nm/MPa que El sensor óptico de presión plasmónico propuesto tiene una sensibilidad de 16,5 nm/MPa, lo que lo hace muy adecuado para su uso en ingeniería biológica y biomédica.

Presentación :

La capacidad de capturar ópticamente partículas a nanoescala de forma fiable y no invasiva ha surgido como una capacidad importante para la nanociencia. Por lo tanto, se han introducido varias técnicas, incluidas las nanoestructuras plasmónicas, para la captura de partículas a nanoescala. Sin embargo, las pinzas nanoópticas basadas en la plasmónica se enfrentan a problemas de calentamiento Joule debido a las elevadas pérdidas en los metales. En este estudio se demuestra experimentalmente un enfoque no plasmónico, es decir, la captura y el transporte ópticos de nanopartículas mediante nanoantenas de silicio. Aquí se capturaron nanopartículas de poliestireno con diámetros de 20 y 100 nm y se utilizó la microscopía de fluorescencia para seguir su posición en función del tiempo. Esto demostró que múltiples nanopartículas pueden ser atrapadas simultáneamente por una sola nanoantena. También se presentan simulaciones de las nanoantenas que predicen fuerzas ópticas mejoradas con una ligera generación de calor. Este estudio demuestra que las nanoantenas de silicio permiten el confinamiento óptico de las nanopartículas sin efectos perjudiciales de calentamiento.

Presentación :

"Las uniones p-n laterales de grafeno son importantes ya que constituyen los componentes centrales en una variedad de Sin embargo, la formación de uniones p-n laterales de grafeno con un nivel de dopaje controlable sigue siendo un gran reto debido a la característica monocapa del grafeno. En este caso, mediante la implantación selectiva de iones y el crecimiento in situ mediante vapor químico dinámico se demuestra la formación directa de uniones p-n laterales de grafeno sin fisuras con control espacial y dopaje sintonizable. La sustitución uniforme de la red con heteroátomos se consigue tanto en las regiones dopadas con boro como con nitrógeno y la evaluación fotoeléctrica Como la implantación de iones es una técnica estándar en microelectrónica, nuestro estudio sugiere una estrategia simple y efectiva para la producción en masa de grafeno p-n con capacidad de carga y controlabilidad espacial, que pueden integrarse fácilmente en la producción de electrónica basada en grafeno y Gang Wang, et al "Seamless lateral graphene p-n junctions formed by selective in situ doping for high-performance photodetectors", Nature Communicationsvolume 9, Article number: 5168 (2018)].

Presentación :

La detección de desplazamientos débiles de la velocidad radial de las estrellas anfitrionas inducidos por planetas en órbita es una técnica importante para descubrir y caracterizar planetas Los peines de frecuencias ópticas permiten calibrar los desplazamientos de la velocidad radial estelar a los niveles necesarios para la detección de análogos de la Tierra. Un nuevo dispositivo basado en un chip, el microcombinado de solitones Kerr, tiene propiedades ideales para su aplicación ubicua fuera del laboratorio e incluso en futuros instrumentos espaciales. Además, los espectros de microcombos son ideales para la calibración de espectrógrafos astronómicos y eliminan los pasos de filtrado. Aquí, para la calibración de los espectrógrafos astronómicos, demostramos un Los esfuerzos de búsqueda del exoplaneta conocido HD 187123b se realizaron en el El telescopio Keck-II como primera demostración sobre el terreno de los microcombos.

Presentación :

El IoT utiliza muchos sensores inalámbricos para obtener datos sobre el entorno físico (temperatura, humedad, presión atmosférica) y tiene muchas aplicaciones posibles, como la medición medioambiental, los sensores sanitarios, las ciudades inteligentes y la agricultura de precisión. Los sensores inalámbricos recogen, analizan y transmiten datos sobre el entorno. En general, los sensores inalámbricos utilizados en el IoT consisten principalmente en dispositivos electrónicos que pueden estar sujetos a interferencias electromagnéticas en muchas situaciones. Los sensores ópticos no se ven afectados por las interferencias electromagnéticas, por lo que ofrecen importantes ventajas en entornos difíciles. Además, al introducir la resonancia óptica para mejorar la interacción de la luz, los sensores ópticos basados en resonadores pueden aumentar significativamente la capacidad y la flexibilidad de los sensores inalámbricos al ofrecer funciones compactas, sensibles y versátiles. En este estudio se presenta la primera demostración de un nodo sensor fotónico inalámbrico basado en un resonador óptico en modo de galería susurrante (WGM).

Presentación :

 En los últimos años, la investigación sobre los haces con momento angular orbital (OAM), como los vórtices ópticos, ha sido activa, pero los dispositivos que no sólo detectan sino que también miden valores específicos se han limitado al tamaño del bulto. En este estudio, se utiliza un nuevo aislante topológico plasmónico Sb2Te3 compatible con CMOS para crear un dispositivo de medición de micro OAM.
El aislante topológico propuesto tiene propiedades superiores en el rango de la luz ultravioleta a la visible en comparación con los materiales utilizados convencionalmente, como el Au, y permite realizar mediciones OAM de gran precisión con una diafonía inferior a -20 dB.
Los aislantes topológicos, los OAM y los polaritones de plasmón superficial también se presentarán brevemente durante la jornada.

Presentación :

Los giroscopios ópticos pueden detectar la velocidad de rotación mediante el efecto Sagnac. Los giroscopios basados en este principio son muy adecuados para la miniaturización en estructuras nanofotónicas. Sin embargo, la relación señal-ruido de los giroscopios suele estar limitada por las fluctuaciones térmicas y los desajustes de fabricación. Debido a esta intensidad de señal relativamente baja a microescala, hasta ahora no se habían realizado giroscopios nanofotónicos integrados.
En este estudio, se utiliza un nuevo método denominado "mejora de la sensibilidad recíproca" para suprimir las fluctuaciones térmicas y los desajustes de fabricación, lo que da lugar a un giroscopio ultracompacto. El giroscopio es 500 veces más pequeño que los giroscopios de fibra óptica convencionales, pero 30 veces más sensible.

Presentación :

El Premio Nobel de Física 2018 ha sido concedido una mitad a Arthur Ashkin por las pinzas ópticas y su aplicación a los sistemas biológicos, y la La Dra. Strickland es la tercera mujer entre los 210 galardonados que han recibido el Premio Nobel. En la presentación se hará un breve recorrido por los trabajos científicos premiados este año presentado, luego se mostrará el trabajo más reciente del grupo del Dr. Strickland, en el que informaron de un compacto de alta potencia media, Láser de fibra de Yb:fibra, bicolor (1025 y 1085 nm), acoplado a la fibra y con amplificación de impulsos en forma de chirrido.

Presentación :

Los resonadores de cristal han atraído la atención como plataforma fundamental para una gama muy amplia de aplicaciones, incluyendo la generación de solitones, la generación de microondas de bajo ruido y la estabilización de la frecuencia.
Por lo tanto, en este estudio, se logró un acoplamiento en el chip y altamente eficiente mediante la inserción de la luz de una guía de ondas de nitruro de silicio en una guía de ondas de sílice con una estructura de puente de aire.
Este método es más robusto y adecuado para el envasado en comparación con el acoplamiento con fibras cónicas.

Presentación :

 Los circuitos osciladores electrónicos se utilizan en muchos ámbitos, desde las telecomunicaciones hasta la generación de relojes. Estas no idealidades de los circuitos osciladores electrónicos son una motivación para el diseño de osciladores opt-electrónicos.

Presentación :

El amplificador de fibra dopada con erbio es un dispositivo clave en la tecnología WDM/DWDM. La tarea de modelar el EDFA es computacionalmente costosa. En este trabajo investigamos la aplicación de una red neuronal multicapa feed-forward para modelar un EDFA.

Presentación :

En los últimos años, los materiales celulósicos han despertado un renovado interés como sustituto de los plásticos convencionales en lo que respecta a cuestiones medioambientales. En este estudio, hemos fabricado estructuras fotónicas y plasmónicas hechas de hidroxipropilcelulosa (HPC) utilizando litografía suave. Los cristales fotónicos de celulosa son bioaplicables y degradables en varios disolventes, como el agua, y pueden ser coloreados por estructuras fotónicas y tener una fotoluminiscencia mejorada. Además, se demuestra que los cristales plasmónicos pueden utilizarse como espectroscopia Raman mejorada en superficie formando cristales plasmónicos con un recubrimiento metálico.

Presentación :

Los láseres de colorante optofluídicos que integran resonadores ópticos en dispositivos microfluídicos permiten la detección sensible de pequeñas cantidades y bajas concentraciones de objetos. En este estudio se realiza un láser multicolor basado en la transferencia de energía de resonancia Förster (FRET) utilizando un resonador óptico de microgotas. Aquí se generaron gotas microfluídicas monodispersas con cumarina 102 introducida. Estas gotitas esféricas actuaron como un resonador óptico en modo de galería susurrante y se rajaron a una longitud de onda de unos 470 nm. La composición del medio de ganancia en el resonador de la gota podía cambiarse, y la longitud de onda podía cambiarse de azul a naranja (~590 nm) introduciendo Rodamina 6G en la gota fluyente. No se observó ninguna emisión de cumarina 102 durante la ración de rodamina 6G. La capacidad de controlar el color de la rabia en el mismo resonador de gotas, como en el presente estudio, permite la detección continua de varios tipos de moléculas objetivo en el resonador o alrededor de él.

Presentación :

Las interfaces entre fibras y chips, chip a chip y chip a chip, etc., han sido tradicionalmente un reto en la integración de dispositivos fotónicos. Los enfoques convencionales requieren una alineación de alta precisión y una consideración precisa del ajuste de las características del modo. En este estudio, los elementos de formación de haces impresos en 3D se forman en las caras extremas de las fibras y los chips para mejorar la eficacia del acoplamiento. Además, la forma del haz y la dirección de propagación se ajustan mediante espejos de forma libre impresos en 3D, y el haz se expande mediante múltiples lentes. Esto ha supuesto una importante mejora del rendimiento en la integración de múltiples chips.

Presentación :

Internet envía cientos de Tbit/s de información y consume 91 TP2T del consumo mundial de electricidad. Se necesitan fuentes de luz de comunicación más eficientes para reducir el consumo de energía, que aumenta a un ritmo de 20-301 TP2T anuales. En esta tendencia actual, se espera que se pueda ahorrar energía y espacio utilizando una sola fuente de luz de peine en lugar de muchas fuentes de luz láser simultáneamente. En esta investigación, se generó con éxito un peine con una eficiencia extremadamente alta de 661 TP2T utilizando una guía de onda hecha de AlGaAs. Utilizando esta fuente de luz en forma de peine para la comunicación de la información, se lograron 661 Tbit/s.

Presentación :

Los elementos ópticos que permiten que la luz se propague en una sola dirección, los aisladores ópticos, son importantes en una amplia gama de aplicaciones. La propagación sin oposición de las ondas sonoras puede lograrse utilizando elementos mecánicos giratorios. En el presente estudio, se ha aplicado una idea similar a las ondas de luz y se ha intentado realizar un aislador óptico. Sin embargo, como las ondas de luz son considerablemente más rápidas que las de sonido, se requiere una velocidad de rotación considerable para conseguir el mismo efecto. La alta velocidad de rotación provoca un desenfoque axial, lo que dificulta el mantenimiento de la distancia entre el resonador y la guía de ondas, y no se puede mantener el acoplamiento crítico. Por ello, se han adoptado otros métodos de aislamiento.
Por lo tanto, utilizando el principio de la cabeza magnética que emerge del disco con una precisión nanométrica en términos de hidrodinámica en HDD, se logró el acoplamiento a una distancia de unos pocos nanómetros del resonador. En este experimento, los modos en el sentido de las agujas del reloj y en sentido contrario a las agujas del reloj se dividieron girando el resonador a gran velocidad para lograr un aislamiento de 99,61 TP2T.

Presentación :

Los Sistemas Inteligentes de Transporte (ITS) son tecnologías de infraestructura utilizadas, por ejemplo, para controlar los semáforos. En este estudio se propone un sensor de radar que puede realizar simultáneamente las tres tareas técnicas necesarias para los STI: medición del volumen de tráfico, medición de la velocidad y distinción del tipo de vehículo.

Presentación :

Los materiales blandos que cambian de forma en respuesta a estímulos como el calor, la luz o los campos magnéticos tienen potencial para numerosas aplicaciones, que van desde la electrónica flexible y la robótica blanda hasta retos biomédicos como la administración de fármacos y la ingeniería de bio-tejidos. En particular, el uso de campos magnéticos es prometedor para aplicaciones médicas en las que es necesario manipular y mover materiales a distancia en espacios cerrados, pero los métodos de fabricación actuales sólo pueden inducir cambios de forma simples.
Este estudio presenta una técnica para imprimir materiales blandos que se activan magnéticamente y se deforman en menos de un segundo: magnetizando la boquilla de una impresora 3D y controlando la disposición de micropartículas ferromagnéticas en una matriz de caucho de silicona, se pueden fabricar estructuras reversibles y dinámicamente deformables. Los materiales fabricados pueden programarse para realizar una serie de acciones útiles, como girar, saltar y agarrar objetos, y se espera que tengan una amplia gama de aplicaciones.

Presentación :

Los peines ópticos de frecuencia con componentes de frecuencia igualmente espaciados son la base de la moderna metrología de frecuencia, la espectroscopia de precisión, la espectroscopia astronómica, la óptica ultrarrápida y la ingeniería de la información cuántica. Los peines de frecuencia a escala de chip que explotan las no linealidades como los efectos Kerr y Raman en microcavidades monolíticas con valores Q ultra elevados han progresado en los últimos años con la observación de solitones resonadores temporales. Sin embargo, generalmente es difícil sintonizar la dispersión de la longitud de onda en la cavidad del láser, que determina la formación del peine óptico, mediante un campo eléctrico, tanto en las microcavidades como en los resonadores de fibra. Este control dinámico eléctrico vincula los peines de frecuencias ópticas con la optoelectrónica y permite la salida de varios peines ópticos en un único resonador con una sintonización rápida y cómoda. Debido a la extraordinaria sintonía Fermi-Dirac y a la movilidad ultrarrápida de los portadores, el grafeno tiene una compleja dispersión óptica determinada por su conductividad óptica, que puede ser sintonizada por el voltaje de puerta. Aquí introducimos la conductividad óptica sintonizable en un resonador micro-óptico de nitruro de silicio y mostramos la sintonización intra-resonador de un peine de frecuencias óptico basado en grafeno mediante la variación de la dispersión de longitud de onda de segundo orden y de orden superior.

Presentación :

En el informe se demuestra cómo, utilizando la luz láser, se pueden atrapar eficazmente las burbujas de gas y transportarlas a través de una fase líquida hasta el destino deseado desplazando la posición del rayo láser. La física subyacente al efecto es compleja pero bastante general, ya que procede del efecto Marangoni, limitado a dos dimensiones y bien conocido. El sistema experimental basado en el microscopio consiste en una fina capa de líquido colocada entre dos placas de vidrio que contienen un colorante Esta fuente de calor puntual modifica localmente la tensión superficial de la interfaz líquido-aire cercana. Debido a los gradientes de temperatura, se induce un flujo Marangoni fotodirigido que conduce a la autoamplificación del efecto y a la formación de remolinos a gran escala. La interfaz se dobla hacia la posición del rayo, lo que permite la formación de una burbuja de gas tras una dirección adecuada del rayo. Mediante diversas técnicas (empleando partículas luminiscentes o cristales líquidos), visualizamos los flujos de líquidos impulsados por las fuerzas tangenciales a la interfaz. Esto nos ayudó a comprender la física del fenómeno y a analizar los efectos acompañantes que conducen al atrapamiento de las burbujas de gas. La manipulación de las gotas sésiles que se mueven en la superficie del vidrio inducida a través de la flexión controlada con luz láser de la interfaz (es decir, "catapulta de gotas") es también lo demostró.

Presentación :

En el tratamiento moderno del cáncer, los métodos de biopsia requieren un análisis molecular y genómico histológico. La localización precisa y el muestreo adecuado en un solo paso en los cánceres con heterogeneidad intratumoral es importante para reducir el riesgo de los pacientes. En este estudio, propusimos una técnica que permite la identificación de células cancerosas in situ durante la recolección mediante espectroscopia Raman y demostramos la detección del cáncer.

Presentación :

Se pueden fabricar dispositivos optoelectrónicos ligeros y mecánicamente flexibles utilizando semiconductores orgánicos. Sin embargo, la mayoría de los láseres semiconductores orgánicos siguen siendo "rígidos", en parte porque necesitan un sustrato que los soporte. En este estudio, se fabricó un láser DFB ultrafino (<500 nm) de tipo película sin sustrato mediante un proceso de fabricación sencillo, consiguiendo un peso ultraligero y una gran flexibilidad. Esta ligereza y alta flexibilidad puede utilizarse para futuras aplicaciones en campos como la seguridad y la medicina, incorporándola a lentes de contacto, billetes, etc.

Presentación :

En este estudio, hemos conseguido producir una quiralidad espontánea en resonadores de silicato sin romper la simetría PT. Este dicroísmo circular se debe a un cambio en el acoplamiento entre el CW y el CCW debido a efectos no lineales. Se demostró experimentalmente que cuando la intensidad de la luz de entrada supera un umbral de varios cientos de uW, el efecto no lineal se ve afectado y se produce un dicroísmo circular de aproximadamente 20:1.

Presentación :

Los robots blandos son robots seguros que se adaptan bien a los humanos y al entorno natural, y se han desarrollado de diversas maneras en los últimos años. Sin embargo, es difícil fabricar todas las piezas de un robot blando con materiales blandos, y ha sido necesario utilizar metal en algunas partes. En este estudio se ha desarrollado un robot blando con forma de pulpo, en el que todas las piezas están hechas de materiales blandos sin utilizar metales. El robot no necesita estar conectado a una fuente de energía externa y puede hacerse autónomo mediante una reacción catalítica.

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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.
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