Journal Club 2015 | Tanabe Photonic Structure Group

Journal Club

Par année (avril-décembre)

ANNÉE FISCALE 2015.

Présentation :

Les réflecteurs multicouches diélectriques non polarisants sont des dispositifs optiques importants et ont de nombreuses applications dans les fibres optiques, les guides d'ondes diélectriques et les diodes électroluminescentes. Dans cet article, nous présentons notre analyse des mécanismes optiques non polarisants biologiques dans les réflecteurs multicouches " argentés " guanine-cytoplasmique à large bande de trois espèces de poissons. Deux types de cristaux de guanine biréfringents sont présents dans la couche subcapsulaire argentée de ces poissons, l'un avec l'axe optique parallèle au grand axe du cristal et l'autre avec l'axe optique perpendiculaire au plan du cristal. Ces arrangements annulent la polarisation des réflexions en raison des différents angles de Brewster à chaque interface. Le mécanisme de réflexion de ces poissons diffère des miroirs non polarisants existants en ce sens qu'il n'y a pas de différence d'indice de réfraction entre la couche à faible indice de réfraction du réflecteur et l'environnement extérieur. Ce mécanisme pourrait être facilement fabriqué et utilisé dans des dispositifs optiques artificiels.

Présentation :

La microfabrication au laser par traitement d'absorption à deux photons est l'une des technologies récemment avancées, mais il n'y a pas eu beaucoup d'exemples d'évaluation des produits fabriqués, et la recherche et l'utilisation pratique de cette technologie n'ont pas été très fructueuses. Dans cette étude, de petites structures à ressort constituées de fils en polymère PMMA d'un diamètre de plusieurs centaines de nm ont été fabriquées par traitement d'absorption à deux photons. Les structures à ressort ont été évaluées sous différents angles pour voir si elles se comportaient de la même manière que des ressorts ordinaires.

Présentation :

Dans cet article, un modulateur optique combinant graphène et plasmons a été fabriqué et caractérisé. En employant une méthode de modulation via les plasmons, qui ont une interaction plus élevée avec le graphène qu'avec la lumière, et en utilisant une structure de guide d'ondes avec une interaction plus élevée, une profondeur de modulation de plus de 0,03 dB μm^-1 est obtenue dans une zone de seulement 10 μm^-2. Ces performances sont comparables à celles des modulateurs optiques classiques à base de silicium, mais elles sont plus petites et plus intégrées, et devraient donc jouer un rôle important dans les futures communications optiques.

Présentation :

L'utilisation d'ondes électromagnétiques dans la gamme de 0,1 à 1,0 THz comme onde porteuse pour les signaux sans fil en espace libre a été envisagée, mais le multiplexage des signaux térahertz a posé problème. Cette étude porte sur la démonstration du multiplexage en fréquence dans une bande passante de plus d'une octave à l'aide d'une antenne basée sur un guide d'ondes métallique à plaques parallèles.

Présentation :

Bien que de nombreuses recherches aient été menées sur les pinces optiques pour des applications telles que la manipulation des cellules, la dynamique des fluides et la microrobotique, il a été jugé difficile de piéger de grandes particules avec les faisceaux de forme gaussienne principalement utilisés dans ces domaines. En revanche, nous proposons une méthode (ENTRAPS) pour augmenter la force de piégeage des particules simplement en manipulant le modèle de phase du faisceau incident, et nous rapportons qu'une amélioration de plus d'un ordre de grandeur a été effectivement observée dans les expériences.

Présentation :

Un processus non linéaire important dans les fibres optiques est le mélange à quatre ondes dû à la dépendance de l'indice de réfraction en fonction de l'intensité. Dans ce travail, nous rapportons un nouvel effet d'auto-action non linéaire, c'est-à-dire une amplification auto-paramétrique, dans lequel le rétrécissement du spectre optique dans une fibre à dispersion normale conduit à une propagation très stable avec une distribution spectrale unique, qui est due à un mélange inverse à quatre ondes et ressemble à une amplification paramétrique effective de la partie centrale du spectre par transfert d'énergie de la queue spectrale. semblable à une amplification paramétrique effective au centre du spectre due au transfert d'énergie de la queue. L'amplification auto-paramétrique et la propagation spectrale non linéaire stable avec des formes d'onde temporelles aléatoires observées ont des applications dans les communications optiques et dans les lasers à fibre de haute puissance présentant une dynamique intracavité non linéaire.

Présentation :

L'augmentation actuelle du trafic de données dans les centres de données et les ordinateurs nécessite des lignes de transmission à large bande passante et à haut débit. Dans cet article, un guide d'ondes optique en polymère qui peut être fabriqué sur des cartes de circuits électriques CMOS conventionnelles est réalisé. Cela permet d'incorporer des lignes de transmission optique entre les puces, alors que les fibres optiques ne sont utilisées que pour les entrées/sorties du côté de la carte.

Présentation :

Une réponse spectrale à largeur de raie étroite est nécessaire pour la discrimination des couleurs, mais les systèmes actuels utilisent une combinaison de photodiodes à large bande et de filtres optiques, ce qui complique la structure et limite la qualité de la détection des couleurs.
Cet article présente une méthode permettant de réaliser des photodiodes à bande étroite sans filtre en modulant la réponse spectrale.
Comme il utilise des monocristaux de pérovskite et qu'il relève du même domaine de recherche que l'article présenté par M. Tamaki le 16 octobre, la présentation inclura les différences de performance.

Présentation :

Il existe actuellement un besoin sans cesse croissant de mémoire non volatile tout-optique, qui est essentielle pour la réalisation du traitement du signal tout-optique. Dans cette étude, nous examinons un matériau aux propriétés optiques différentes entre les états cristallin et amorphe, le Ge2Sb.2Te5(GST) a été conçue pour une mémoire optique non volatile. Les transitions entre les états cristallin et amorphe peuvent être induites en guidant une impulsion d'écriture à travers un guide d'ondes additionné de GST, et la transmittance peut être modifiée de manière significative lorsqu'une impulsion de lecture est également guidée à travers le même guide d'ondes. L'appareil peut fonctionner à température ambiante, peut être utilisé à plusieurs reprises et peut stocker des données pendant plus de trois mois.

Présentation :

Les pérovskites organoleadiques trihalogénées attirent l'attention comme nouveau matériau pour les dispositifs électroniques en raison de leur faible coût et de la possibilité de préparer et de fabriquer des bandes interdites dans un processus de solution. Cet article présente un photodétecteur monocristallin en pérovskite qui présente une réponse spectrale très étroite avec une largeur totale à mi-hauteur de 20 nm. Cette sensibilité spectrale très étroite peut s'expliquer par la recombinaison des charges de surface et devrait avoir des applications dans tous les domaines de la détection et de l'imagerie, où l'influence du bruit doit être supprimée.

Présentation :

Un peigne optique de Kerr a été généré et verrouillé en mode avec succès en utilisant l'interaction intermodale dans le régime dispersif normal. Les spectres et les formes d'onde temporelles ont été mesurés, et il a été confirmé que des impulsions sombres ont été générées. Si le verrouillage de mode peut être réalisé dans la région de dispersion normale, par exemple dans la bande visible, où la dispersion du matériau est importante, cela permettra une plus grande liberté dans la conception du résonateur et conduira à un élargissement supplémentaire de la largeur de bande du peigne.

Présentation :

Dans cet article, nous montrons que les circuits photoniques chiraux composés de points quantiques et de structures photoniques asymétriques permettent de réaliser des dispositifs photoniques asymétriques sur puce.
Ces dispositifs sont asymétriques en termes de direction du trafic de photons et peuvent donc être appliqués aux diodes à photons uniques, et peuvent également être des composants importants des transistors à photons uniques et des portes quantiques déterministes.

Présentation :

Les microcavités optiques, qui confinent la lumière dans un minuscule résonateur, sont largement utilisées dans une variété d'applications allant de la réalisation de lasers et de dispositifs non linéaires à la détection biochimique et optomécanique. Dans ce travail, nous démontrons diverses fonctions optiques, comme l'oscillation laser, in vitro en utilisant des microcavités et des matériaux de gain optique appropriés à l'intérieur de cellules vivantes. Nous étudions deux types de microcavités, douce et dure, qui utilisent un mode de galerie de chuchotement. Le fonctionnement du laser intracellulaire a été réalisé avec des gouttelettes souples formées par l'injection de gouttelettes d'huile et de gouttelettes lipidiques naturelles. Le spectre laser du microlaser à gouttelettes d'huile a illustré les contraintes internes du cytoplasme (environ 500 pN/μm^2) et leurs fluctuations dynamiques, avec une sensibilité de 20 pN/μm^2 (20 Pa). Un autre type dur, utilisant le mode de la galerie de chuchotement dans des billes de polystyrène phagocytées de différentes tailles, pourrait facilement marquer des milliers de cellules individuellement, et en principe pourrait être multiplexé avec divers colorants pour marquer encore plus de cellules.

Présentation :

Afin de réduire l'angle d'étalement de la lumière, une structure dans laquelle des micro-lentilles et des guides d'ondes sont intégrés sur une puce par photolithographie et refusion a été étudiée et fabriquée, et son évaluation optique a été réalisée. Les résultats ont montré que le guide d'ondes fabriqué dans cette étude avait un angle d'étalement considérablement amélioré de 1,85°, comparé à l'angle d'étalement de 12,4° d'un guide d'ondes typique. En outre, bien que certaines études précédentes aient utilisé des lentilles et des guides d'ondes pour réduire l'angle d'étalement, un autre avantage significatif de cette méthode est qu'elle peut être utilisée pour fabriquer des guides d'ondes autres que les guides d'ondes SiON.

Présentation :

Grâce à la technologie de la photonique au silicium, un générateur de signaux RF capable de produire des signaux de 50 GHz a été réalisé. Il peut être accordé de manière arbitraire à l'aide de huit micro-anneaux pour permettre un décalage de phase de π et une modulation d'amplitude. Cette recherche est également exceptionnelle en ce sens qu'elle a été réalisée sur puce, alors qu'auparavant, il fallait utiliser une fibre à compensation de dispersion de plusieurs kilomètres pour la mise en forme des impulsions.

Présentation :

La commutation 1×2 de la transmission en mode multiplexé et en longueur d'onde multiplexée à l'aide de guides d'ondes monomodes et multimodes intégrés sur une puce photonique est présentée. Le commutateur présente une pénalité de puissance de moins de 1,4 dB avec un BER de moins de 10^-9 lors de la transmission de données à 10 Gb/s séparément. En cas de transmission simultanée, la pénalité de puissance supplémentaire était inférieure à 2,4 dB.

Présentation :

Les lasers à nanofils ont le même principe d'oscillation que les semi-conducteurs classiques, mais ils devraient constituer la prochaine génération de technologie des semi-conducteurs, comme l'oscillation du laser à 1/10 000 du volume. Les lasers conventionnels à nanofils ont utilisé le gain optique des matériaux en vrac, mais dans cette étude, des lasers à nanofils avec des points quantiques dans la couche active ont été fabriqués et l'oscillation du laser à température ambiante a été obtenue.

Présentation :

En utilisant l'interférence entre deux résonateurs avec des FSR différents dus à l'effet Vernier, il est possible de décaler le pic de la frange d'interférence d'un canal même avec un petit changement de FSR, et de limiter les modes à exciter. Cependant, dans la méthode conventionnelle, la fréquence de résonance se divise en raison du couplage des deux résonateurs.
Dans cette étude, deux résonateurs en anneau sont indirectement couplés par un guide d'ondes, et un système dans lequel l'état de phase à l'intérieur du résonateur (partie imaginaire de la fréquence de résonance) se divise sans diviser la fréquence de résonance est proposé. En effectuant l'oscillation du laser dans l'état divisé, appelé état sombre, on peut s'attendre au même effet que l'effet Vernier classique et la fréquence de résonance ne se divise pas, comme décrit dans cet article.

Présentation :

Les métamatériaux attirent l'attention en tant que nouveaux dispositifs optiques car ils présentent des propriétés impossibles à obtenir avec les matériaux naturels, comme un indice de réfraction négatif. Cependant, comme la perte de propagation est importante dans une structure tridimensionnelle, des métamatériaux avec une structure bidimensionnelle, appelée métasurface hyperbolique, ont été étudiés. Dans cet article, les propriétés et le comportement uniques de la propagation des plasmons dans la bande de lumière visible à l'aide d'une métasurface hyperbolique seront présentés.

Présentation :

Si de nombreuses recherches techniques ont été menées sur les fibres monomodes, peu de recherches, et surtout d'expériences, ont été réalisées sur les phénomènes non linéaires complexes qui se produisent dans les fibres multimodes. Dans cette étude, il est démontré expérimentalement que divers phénomènes non linéaires peuvent être contrôlés en faisant varier spatialement les conditions d'entrée des impulsions pour les fibres multimodes.

Présentation :

Le défi actuel de la communication cryptographique quantique pratique consiste à créer des réseaux quantiques sûrs et évolutifs. Une solution à ce problème est l'introduction d'un protocole indépendant du dispositif de mesure, qui permet la livraison de clés à longue distance, mais souffre d'un faible taux de clés. Dans cet article, il est démontré à la fois théoriquement et expérimentalement que ce problème peut être résolu en utilisant un système à variables continues, et qu'un taux de clé de trois ordres de grandeur supérieur à celui actuellement atteint est obtenu avec succès.

Présentation :

L'article prédit l'existence de solitons dissipatifs à pics plats, ou platicons, dus à la dispersion normale dans les microcavités ; il décrit comment les platicons peuvent être générés à partir de la lumière d'excitation cw et suggère que leur persistance peut dépendre largement du désaccordage ; par l'équation de Lugiato-Lefever Nous soutenons que le spectre d'énergie discret des solitons sombres se transforme en un spectre quasi-continu de platycons. Des structures similaires peuvent également être produites par une lumière d'excitation modulée en phase et en amplitude ou en fixant l'incidence du laser.

Présentation :

Dans cet article, une nouvelle structure de multiplexeur ultra-compacte basée sur des guides d'ondes à plasmon polariton de surface chargés de diélectrique (DLSPPW) est proposée en combinant un gradient de Bragg et des coupleurs directionnels. Le multiplexeur fabriqué a une longueur de 20 µm et sa capacité à séparer la lumière dans les bandes de longueur d'onde de télécommunication avec des longueurs d'onde séparées de 70 nm est démontrée par simulation et expérience.

Présentation :

Un isolateur optique à faible surface d'élément, indispensable à la réalisation de circuits intégrés optiques, a été réalisé. Le spectre de Fano généré par un cristal photonique à structure asymétrique a été utilisé pour réaliser le dispositif. L'isolateur optique fonctionne à 10 Gbps et consomme 4,5 fJ/bit.

Présentation :

Les peignes de fréquences optiques sont utilisés pour la mesure des fréquences optiques et la spectroscopie en raison de leur précision et de leur cohérence. Lors de la spectroscopie, les peignes de fréquence optiques ont été combinés avec une amplification de la fréquence de répétition totale et des résonateurs d'excitation pour produire des impulsions dont l'énergie est de l'ordre du microJoule. Dans cet article, nous présentons une méthode de spectroscopie qui produit sélectivement deux impulsions avec des énergies de niveau millijoule. Cette spectroscopie est aussi précise que les méthodes conventionnelles et dans certains cas, elle est jusqu'à 30 fois plus précise.

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Qu'est-ce que le Journal Club ?
Il s'agit d'une série de conférences ouvertes organisées dans le laboratoire de structures photoniques Tanabe. Les étudiants de troisième cycle et plus étudient des articles liés à l'optique et aux technologies connexes, telles que la photonique, les matériaux, les biosciences, etc., et les expliquent de manière simple.

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