Journal Club 2014 | Tanabe Photonic Structure Group

Journal Club

Par année (avril-décembre)

FY2014.

Présentation :

La demande d'une intégration élevée des dispositifs et d'une faible consommation d'énergie a conduit à la nécessité de composants électroniques à l'échelle nanométrique. Dans cette étude, un commutateur atomique a été formé en formant un contact en aluminium de taille atomique au niveau du col d'un fil d'aluminium. Elle est basée sur la modification de la conductivité électrique causée par un changement de position des atomes, appelé électromigration, qui se produit lorsqu'un courant électrique est appliqué au contact. Dans cette recherche, la bistabilité de la conductivité électrique est également utilisée pour des applications de mémoire.

Présentation :

Le rôle des molécules de gaz dans le métabolisme des organismes vivants, quand et où, est encore largement inconnu. Cela est dû à la nature des gaz eux-mêmes et à la difficulté de leur mesure. La lumière de diffusion Raman est souvent utilisée pour détecter les molécules de gaz, mais l'intensité de la lumière de diffusion Raman est faible et difficile à détecter. Dans cet article, un nouveau dispositif pour mesurer et cartographier les spectres Raman de sections de cerveau de souris en utilisant la diffusion Raman améliorée par la surface (SERS) a été fabriqué avec succès, à moindre coût et de manière simplifiée.

Présentation :

Récemment, l'optomécanique basée sur la pression de radiation optique a été étudiée, mais son fonctionnement est considéré comme très petit (quelques nm) et non adapté aux applications. Dans cet article, une structure de "balançoire à photons" est fabriquée et deux résonateurs sont couplés avec succès et les photons sont échangés en utilisant la rotation optomécanique.

Présentation :

Le développement d'une source stable de photons uniques est un défi important pour les communications quantiques. Les points quantiques constituent une solution à ce problème. La stabilité de la génération de photons uniques dépend fortement de l'intensité du laser, car des oscillations de Rabi se produisent dans le nombre de générations de photons uniques en raison des changements dans la zone d'impulsion. Dans cette étude, des photons uniques ont été générés de manière stable en utilisant la technique du passage rapide adiabatique, dans laquelle une modulation positive est appliquée à l'impulsion incidente, et des photons uniques de même nature ont été générés en continu avec une probabilité de 99,51 TP2T, comme le confirme la méthode de Hong Ou Mandel Les résultats ont été confirmés par l'interférence Hong Ou Mandel.

Présentation :

Dans le domaine de la communication quantique, la DEQ de cavité est un concept bien connu qui peut être utilisé comme source de photons uniques et pour l'échange optique d'états quantiques. Les atomes dans une DEQ de cavité ont toujours des oscillations de Rabi, qui se déplacent constamment entre le niveau excité et le niveau de référence. On pense que la communication d'informations quantiques peut être contrôlée en maîtrisant ces oscillations. Cependant, si ce contrôle a été réalisé dans le régime des micro-ondes, il ne l'a pas été dans le régime des fréquences optiques. Cet article décrit comment cela a été réalisé en utilisant des cristaux photoniques et l'effet de décalage de Stark.

Présentation :

En mécanique quantique, la capacité à identifier les états de superposition détermine si des interférences quantiques se produisent ou non. De même, en observant l'un des états quantiques intriqués, on peut connaître l'autre état. Dans cet article, nous présentons le concept d'imagerie quantique, qui exploite ces deux propriétés intéressantes. Plus précisément, il s'agit d'un système qui permet de détecter l'image de l'objet, sans détecter la lumière elle-même qui interagit avec l'objet. Cela devrait permettre d'élargir le choix de détecteurs et de sources lumineuses. En outre, cette méthode présente l'avantage, par rapport aux autres méthodes d'imagerie quantique, de ne pas nécessiter de mesures de coïncidence.

Présentation :

Les métamatériaux devraient être appliqués à la technologie de l'occultation et aux hyperlentilles, mais leur comportement est déterminé par les matériaux qui les composent et la façon dont ils sont agencés. Il a donc été jugé difficile de fabriquer des matériaux qui nécessitent des indices de réfraction élevés et d'autres matériaux qui existent rarement dans la nature. Dans cet article, nous montrons que des octets métamatériaux avec n'importe quelle constante diélectrique peuvent être créés en combinant seulement deux matériaux appelés bits métamatériaux, et que des hyperlentilles peuvent être fabriquées en les agençant de manière appropriée.

Présentation :

La fabrication de dispositifs photoniques sur des substrats plastiques souples et minces est utile pour des applications telles que les capteurs pouvant être utilisés à la surface de la peau humaine, mais les méthodes de fabrication classiques sont difficiles à intégrer de manière complexe et ont une capacité limitée. Dans le présent travail, les auteurs ont fabriqué des dispositifs photoniques souples d'une seule pièce en utilisant des verres de chalcogénure à fort contraste d'indice de réfraction. Le développement de cette technologie devrait être appliqué à divers dispositifs photoniques. Dans cette présentation, plusieurs expériences utilisant cette technique seront présentées.

Présentation :

Bien que des lentilles à film ultrafin en or basées sur des métamatériaux aient déjà été étudiées, cette étude conçoit et crée une lentille à film ultrafin en utilisant uniquement du silicium, ce qui présente des avantages en termes de simplicité du processus et d'efficacité économique. Normalement, les fronts d'onde sont façonnés en modulant spatialement la phase de 0 à 2π, mais dans cette étude, la lentille est conçue en combinant la modulation de 0 à π et la polarisation circulaire. Dans la présentation, nous présenterons également d'autres recherches sur les lentilles à film ultra-fin fabriquées sur une base de silicium.

Présentation :

Les photons sont des particules neutres qui n'interagissent pas directement avec les champs magnétiques, mais des études théoriques récentes ont montré qu'un champ magnétique effectif peut exister pour les photons si la phase de la lumière change avec la direction de la propagation. Dans la présente étude, l'effet de ce champ magnétique effectif a été observé expérimentalement en utilisant un interféromètre de type Ramsey à base de silicium. Un flux magnétique effectif entre 0 et 2π correspondant à un déphasage non réciproque de 2π avec un rapport d'extinction des franges d'interférence de 2,4 dB a été obtenu pour une longueur d'interféromètre de 8,35 mm, ce qui est comparable à celui obtenu dans des dispositifs intégrés monolithiques utilisant des matériaux magnéto-optiques courants. La présentation abordera également les travaux théoriques sur les champs magnétiques effectifs réalisés par S. Fan et al.

Présentation :

La lumière térahertz devrait être utilisée pour la détection et la communication sans fil, mais les dispositifs utilisés pour la détection ont un problème de taille. Des recherches ont été menées sur la détection de la lumière térahertz avec de minuscules dispositifs utilisant des métamatériaux, mais la bande de fréquence détectable est trop étroite. Dans cet article, des cristaux photoniques sont utilisés et certaines améliorations sont apportées à la structure pour permettre la détection dans une large bande de fréquence dans de petits dispositifs.

Présentation :

Ces dernières années, la recherche sur la communication d'informations à l'aide de la lumière a progressé, et la mémoire de signaux optiques utilisant des micro-résonateurs optiques et des EIT a attiré beaucoup d'attention. Dans cette recherche, il a été démontré que l'état mécanique de la structure du dispositif peut être modifié en contrôlant la lumière incidente sur le dispositif, et en identifiant et en stockant réellement les signaux en fonction de cette différence d'état, le temps de stockage des signaux et le fonctionnement à température ambiante ont été améliorés.

Présentation :

La détection optique de petites unités telles que des molécules ou des atomes a été démontrée sous une température cryogénique au moyen de la diffusion Raman, de l'absorption, Cependant, ce qui est déjà détecté, ce sont les signaux d'ensemble de molécules uniques, qui se désintègrent rapidement, de l'ordre de la pico-seconde, en raison de la décohérence des signaux émis. C'est pourquoi cet article présente pour la première fois la signification réelle de la détection des vibrations d'une molécule "unique". La conférence se déroulera en anglais cette fois-ci pour des raisons personnelles.

Présentation :

Ces dernières années, les quantités énormes de données transmises, comme le téléchargement de vidéos, ont augmenté, et une communication de plus grande capacité est souhaitée. Dans le domaine des communications optiques, diverses méthodes de multiplexage, telles que le multiplexage par répartition en longueur d'onde, le multiplexage par répartition dans le temps et le multiplexage par répartition en polarisation, ont été envisagées afin d'augmenter la capacité de transmission. Dans cette étude, la fréquence angulaire orbitale est utilisée comme un élément supplémentaire qui peut être ajouté à ces méthodes de multiplexage. Le multiplexage associé à la polarisation a permis de réaliser des communications à haute capacité de l'ordre du térabit.

Présentation :

Les nanoparticules à conversion ascendante peuvent convertir la lumière infrarouge en lumière visible et devraient être utilisées dans les cellules solaires et l'imagerie écologique. Pour fonctionner comme des nanoparticules à conversion ascendante, elles doivent être dopées avec un sensibilisateur qui absorbe la lumière infrarouge et un activateur qui émet de la lumière visible. L'intensité de la lumière visible émise dépend de la quantité d'activateur, et des recherches antérieures ont déjà montré qu'il existe une quantité optimale d'activateur. Cela signifie que l'intensité de la lumière visible émise par les nanoparticules est considérée par le public comme intrinsèquement limitée. Dans cet article, une méthode permettant de dépasser cette limite a été étudiée et une émission de lumière visible 70 fois plus forte que l'intensité d'émission considérée comme la plus élevée dans le passé a été obtenue avec succès.

Présentation :

Un couplage soudable entre un micro-résonateur optique toroïdal et une fibre conique a été réalisé avec succès à l'aide d'un laser CO2, et une valeur Q de 3,21×10^5 a été obtenue. En outre, des mesures optiques du micro-résonateur optique toroïdal ont été effectuées à l'aide d'un canal microfluidique tridimensionnel créé par un laser femtoseconde, et l'indice de réfraction, qui change avec la concentration d'eau salée, a été mesuré avec succès, de l'ordre de 10^-4. Le point clé de cette expérience était l'encapsulation d'un résonateur micro-optique torique avec une valeur Q élevée et un canal microfluidique tridimensionnel.

Présentation :

La modulation optique à 10 Gb/s a été réalisée pour la première fois en utilisant des guides d'ondes à cristaux photoniques avec des jonctions pn intégrées. Les guides d'ondes à cristaux photoniques sont fabriqués à l'aide d'un procédé compatible CMOS et recouverts d'une gaine en silice. La modulation optique a été réalisée à l'aide de signaux électriques sans retour à zéro et de bons modèles d'yeux ont été observés à des taux de modulation de 10 Gb/s et 2 Gb/s, respectivement. La présentation inclura également des travaux connexes sur les résonateurs à cristaux photoniques utilisant la lumière lente et les processus compatibles CMOS.

Présentation :

La distribution de clés quantiques à l'aide de photons uniques a été proposée comme une méthode de communication absolument sûre, mais l'un des problèmes que pose la réalisation de réseaux de communication quantiques est que chaque récepteur (détecteur) doit être très précis. Dans cette étude, un réseau "un vers plusieurs" avec plusieurs émetteurs pour un seul récepteur est proposé, et une étude expérimentale réelle est menée. Comme un seul récepteur est utilisé, le réseau peut être facilement construit, ce qui devrait rendre la communication quantique plus accessible.

Présentation :

Ces dernières années, de nombreux résultats de recherche remarquables ont été rapportés dans le domaine des dispositifs à milieux et structures aléatoires, tels que les lasers aléatoires. Dans les dispositifs aléatoires, les modes de lumière sont également multiples et aléatoires, mais il a été démontré qu'il est théoriquement possible de sélectionner un certain mode de lumière. Dans cette étude, nous avons effectivement fabriqué de tels dispositifs et vérifié les résultats. Nous examinons également les phénomènes qui se produisent en ajoutant un post-traitement à l'appareil. La présentation se concentrera sur les résultats des expériences.

Présentation :

Ces dernières années, de nombreux résultats de recherche remarquables ont été rapportés dans le domaine de la combinaison des atomes et des dispositifs optiques, tels que la QED par cavité. Cette étude propose un nouveau guide d'ondes à cristaux photoniques de forme particulière, appelé guide d'ondes à cristaux photoniques Alligator (APCW). L'APCW se caractérise par sa capacité à attraper et à manipuler les atomes à proximité du guide d'ondes. La perspective d'avenir de cet APCW est qu'il sera possible de construire des systèmes mêlant atomes et photons intégrés sur la même puce. Le principe détaillé de l'APCW sera expliqué le jour même.

Présentation :

Dans le domaine des engins spatiaux, des voiles solaires, qui utilisent la légère pression du soleil comme moyen de propulsion, sont en cours de développement. Dans le passé, la force de propulsion est généralement contrôlée en modifiant la réflectivité du film mince qui sert de voile, mais cet article propose une méthode de contrôle de la force de propulsion de la pression lumineuse par la structure de l'objet, et démontre le processus de calcul et la preuve. Il s'agit d'une réalisation qui pourrait servir de nouvelle méthode de conception des voiles solaires.

Présentation :

Les systèmes optiques avec des pertes et des gains équilibrés peuvent donner des plateformes uniques similaires aux systèmes quantiques classiques. Dans cet article, nous montrons que la rupture de symétrie parité-temps (PT) se produit dans les résonateurs optiques dans lesquels la lumière est densément concentrée de sorte que les effets non linéaires sont renforcés. Il s'agit d'un domaine peu familier, mais je vais essayer de l'expliquer aussi clairement que possible dans ma présentation.

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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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Les conférences sont gratuites, que vous soyez sur ou hors du campus. La conférence se tiendra régulièrement, donc si vous êtes intéressé par l'un des sujets, n'hésitez pas à venir y assister. Aucun préavis n'est nécessaire pour y assister, mais si vous nous contactez à l'avance, nous préparerons des documents pour vous.

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