Klub Jurnal 2019 | Kelompok Struktur Fotonik Tanabe

Klub Jurnal

Berdasarkan tahun (Apr-Des)

FISKAL 2019

Dipersembahkan oleh.

Pembangkitan soliton menggunakan serat dan resonator optik mikro digunakan dalam berbagai bidang. Namun demikian, ketika sumber cahaya eksternal digunakan, masalah tetap ada dalam hal koherensi, kontrol jarak mode dan pengoperasian yang lama. Dalam penelitian ini, efek Kerr optik dihasilkan dengan menggunakan hamburan Brillouin dalam resonator. Dengan menggunakan teknik ini, laju pengulangan dapat divariasikan dari GHz ke THz tanpa mengubah panjang resonator.

Tinjauan Laser & Fotonik 13(2) - Januari 2019
Zachary L. Newman, Vincent Maurice, Tara Drake, Jordan R. Stone, Travis C. Briles, Daryl T. Spencer, Connor Fredrick, Qing Li, Daron Westly, B. R. Ilic,. Boqiang Shen, Myoung-Gyun Suh, Ki Youl Yang, Cort Johnson, David M. S. Johnson, Leo Hollberg, Kerry J. Vahala, Kartik Srinivasan, Scott A. Diddams, John Kitching, Scott B. Papp, dan Matthew T. Hummon

Dipersembahkan oleh.

Jam atom optik telah mencapai akurasi sangat tinggi lebih dari 18 kali lipat dalam beberapa tahun terakhir, tetapi ukurannya yang besar dan penggunaan kemasan massal telah menghalangi penerapannya secara luas. Dalam penelitian ini, jam atom optik dengan stabilitas mendekati 10^-13 berhasil dibuat dengan menggunakan dua resonator optik mikro silikon nitrida dan silika, sisir yang dikunci frekuensinya untuk menghasilkan sinyal jam dan membagi frekuensi transisi optik dalam sel uap Rb.

Dipersembahkan oleh.

Metode yang layak untuk mengintegrasikan beberapa perangkat fotonik silikon (Si) dengan panjang gelombang operasi yang dipisahkan oleh beberapa ratus nanometer pada satu Karya ini menunjukkan integrasi dua kristal fotonik Karya ini menunjukkan integrasi dua perangkat nanocavity kristal fotonik yang menunjukkan faktor kualitas sangat tinggi (Q) dan beroperasi pada pita 1,31 dan 1,55 µm. Dua pola rongga nano ditentukan oleh litografi berkas elektron pada daerah substrat tebal dan tipis dan Semua dimensi dari nanocavity 1,31-µm yang difabrikasi adalah [1] 15,5% lebih kecil (1 Semua dimensi dari nanocavity 1,31-µm yang difabrikasi adalah [1] 15,5% lebih kecil (1,31/1,55) dibandingkan dengan nanocavity 1,55-µm; yaitu, mereka dapat diperlakukan dengan diagram pita fotonik yang sama. menunjukkan Q sangat tinggi> 2,0 × 106 dan memungkinkan fabrikasi laser Raman berbasis nanocavity untuk pita 1,31/1,55-µm dengan ambang batas sub-microwatt.

Dipersembahkan oleh.

DP-MZI telah diusulkan sebagai metode untuk mengintegrasikan fungsi utama sisir frekuensi optik mikrokavitas ke dalam satu perangkat.
Selain menghasilkan DKS yang stabil, pendekatan ini memungkinkan fceo dan frep dikendalikan.
Eksperimen menyelidiki efek frekuensi pompa dan modulasi daya melalui DP-MZI pada fceo dan frep, diikuti dengan demonstrasi stabilitas jangka panjang dari sisir soliton resonator mikro.
Selain itu, dengan mereferensikan serat melalui TWDI, jitter waktu dari soliton com dapat ditekan secara signifikan.

Dipersembahkan oleh.

Pulsa ultrashort dari laser serat banyak digunakan dalam penelitian dan industri di mana-mana. Meskipun memiliki banyak keuntungan seperti kekompakan dan biaya rendah, membatasi pulsa intensitas tinggi dalam serat menghasilkan efek nonlinier yang tidak diinginkan. Di sini, penguat berbasis laser serat dibuat dengan menggunakan efek non-linear tersebut. Amplifikasi menghasilkan spektrum dengan bandwidth yang lebih lebar dari bandwidth penguatan dan lebar pulsa sekitar 30 fs.

Dipersembahkan oleh.

Spektroskopi optik adalah teknologi penting yang memungkinkan analisis optik dalam berbagai disiplin ilmu dan bidang penelitian. Dengan meningkatnya permintaan untuk miniaturisasi dan resolusi yang lebih tinggi sebagai perangkat, mencapai keduanya telah menjadi tantangan. Dalam penelitian ini, spektrometer transformasi Fourier dibuat dengan menggunakan struktur pandu gelombang berdasarkan bahan LN-SiN, dan struktur spektrometer beresolusi tinggi dan ringkas diverifikasi dalam rentang panjang gelombang yang lebar yaitu 500 nm di wilayah NIR.

Dipersembahkan oleh.

Realisasi kopling yang kuat antara fonon frekuensi tinggi dan cahaya menggunakan resonator dapat digunakan untuk transfer keadaan kuantum, memori kuantum. Realisasi kopling yang kuat antara fonon frekuensi tinggi dan cahaya dengan menggunakan resonator dapat digunakan untuk transfer keadaan kuantum, memori kuantum, transformasi kuantum, dll. Selain itu, ini juga merupakan bidang yang menarik dalam penelitian fisika fundamental. Namun, sulit untuk mencapai keadaan terkopling kuat dalam resonator dengan mode getaran peluang di atas GHz.
Dalam konteks ini, penelitian ini melaporkan penggabungan kuat pertama antara cahaya dan fonon RF menggunakan hamburan Brillouin dan resonator batang silika pada 11 GHz.

Dipersembahkan oleh.

Dalam makalah ini, kami mengusulkan sebuah struktur untuk mewujudkan multiplekser digital semua optik. Struktur yang diusulkan memiliki dua input, satu port kontrol dan satu port output. Dengan menggunakan port kontrol, seseorang dapat memutuskan port input mana yang dapat dihubungkan ke port output. Struktur yang diusulkan terdiri dari dua resonator cincin kristal fotonik nonlinier, berbentuk L dan T, dan pandu gelombang lurus. Total jejak dan waktu tunda maksimum dari struktur yang diusulkan masing-masing adalah 479 um^2 dan 3 ps.

Dipersembahkan oleh.

Dissipative Kerr solitons (DKS) adalah rangkaian pulsa yang dihasilkan oleh efek optik nonlinier dalam resonator optik mikro, yang kompatibel dengan optik nonlinier dan teknologi integrasi optik. kristal soliton, salah satu jenis DKS, adalah keadaan soliton yang dihasilkan oleh pembangkitan spektrum sisir pada berbagai interval fsr, tetapi dinamikanya Dinamika kristal soliton belum diketahui secara rinci. Dalam penelitian ini, daerah stabil kristal soliton diturunkan dengan menyelesaikan LLE, dan perubahan keadaan kristal soliton diverifikasi dengan memvariasikan detuning dan daya lampu pompa. Hasilnya diharapkan dapat diterapkan pada pembangkitan soliton tunggal yang stabil.

Dipersembahkan oleh.

Serat optik silika sangat diperlukan dalam jaringan telekomunikasi internasional dan IoT karena keberadaannya yang tersebar luas dan tingkat kehilangan yang rendah. Dalam penelitian ini, serat optik silika single-mode dan multimode dibuat dengan pencetakan 3D untuk pertama kalinya. Metode ini memungkinkan desain serat dengan geometri yang tidak mungkin dilakukan dengan metode fabrikasi serat optik konvensional.

Dipersembahkan oleh.

Makalah ini melaporkan penyaringan nonlinier kereta pulsa optik berdasarkan soliton Kerr disipatif waktu dalam rongga mikro. Hasil eksperimen yang dikombinasikan dengan analisis dan pemodelan numerik menunjukkan bahwa dinamika soliton dapat menyimpan informasi tentang keadaan fisik sistem lebih lama daripada waktu konservasi energi rongga, sehingga memungkinkan lebar filter yang dapat menjadi urutan besarnya lebih besar daripada lebar garis intrinsik rongga. Itu bisa menghasilkan. Penyaringan optik non-linear semacam itu memiliki aplikasi langsung dalam metrologi optik dan pembangkitan pulsa optik ultra pendek dengan jitter waktu rendah, yang berpotensi membuka jalan baru dalam fotonik gelombang mikro.

Dipersembahkan oleh.

Lebar pulsa dalam laser pulsa ultrashort solid-state dibatasi oleh bandwidth osilasi kristal laser. Karena alasan ini, upaya untuk memperluas lebar pita osilasi penguatan telah dilakukan selama sekitar setengah abad.
Di sini, kami melaporkan metode baru pelebaran spektral dengan menggunakan hamburan Raman terinduksi, yang secara signifikan memperpendek lebar pulsa. Metode pemompaan sinkron pada umumnya digunakan untuk pelebaran spektral dengan menggunakan hamburan Raman yang diinduksi. Dalam studi ini, pelebaran spektral dicapai dengan memanfaatkan spektrum sumber cahaya berdenyut dan hamburan Raman. Laser yang digunakan adalah laser sinkron mode lensa Kerr yang menggunakan Yb: CALGO sebagai kristal laser, dan lebar pulsa dipersingkat menjadi 1/3 (22 fs) sebagai hasil pelebaran spektrum.

Dipersembahkan oleh.

Laser acak secara tradisional telah menarik perhatian sebagai perangkat yang dapat dikobarkan tanpa menggunakan struktur resonator. Namun demikian, di sisi lain, karena keacakannya, sulit untuk memprediksi dan mengontrol karakteristik perangkat. Dalam penelitian ini, diverifikasi bahwa dengan mengontrol keacakan yang diberikan pada struktur kristal fotonik, maka dimungkinkan untuk mengontrol berbagai properti termasuk panjang gelombang osilasi laser dan jumlah mode.

Dipersembahkan oleh.

Sirkuit terpadu optik skala besar juga akan sangat penting untuk komunikasi informasi kuantum. Namun demikian, fotonik silikon dan sumber foton tunggal sudah sering dipelajari secara terpisah. Alasannya adalah perbedaan bahan, karena sumber foton tunggal tidak dapat dibuat dari bahan yang biasa digunakan dalam fotonik silikon, dan bahan yang berbeda pasti diperlukan.
Oleh karena itu, dalam presentasi ini, metode yang diadopsi oleh kelompok penelitian ini dan keunggulannya akan dijelaskan, memperkenalkan penelitian sebelumnya yang menggabungkan fotonik silikon dan sumber foton tunggal.

Dipersembahkan oleh.

Abstrak: Proses parametrik optik memungkinkan pembangkitan radiasi elektromagnetik yang koheren pada panjang gelombang yang baru. Hal ini memungkinkan modulasi panjang gelombang pada rentang panjang gelombang yang luas, yang diharapkan dapat digunakan dalam berbagai aplikasi mulai dari spektroskopi hingga pemrosesan informasi kuantum. Namun demikian, sumber cahaya parametrik yang dapat ditala yang ada saat ini, memiliki kekurangan yang membatasi aplikasinya. Dalam makalah ini, keterbatasan tersebut diatasi dengan menggunakan resonator mikro-optik kristal magnesium fluorida dengan nilai Q yang sangat tinggi untuk membuat perangkat yang ringkas dan hemat daya yang dapat menghasilkan berbagai macam pita gelombang samping yang dapat dimodulasi. Beberapa resonator yang berbeda dengan profil dispersi yang dirancang secara tepat diselidiki dan pita gelombang samping yang dapat dimodulasi beberapa ratus nanometer dicapai untuk setiap resonator. Selain mengamati kemampuan modulasi di seluruh oktaf optik dari 1.083 nm hingga 2.670 nm, pita samping inframerah menengah diukur pada 4.000 nm. Perangkat yang didemonstrasikan ini diharapkan dapat menyediakan sumber cahaya berbiaya rendah yang dapat dimodulasi pada rentang yang luas.

Dipersembahkan oleh.

Modulator optik idealnya memiliki fitur kehilangan rendah, tegangan drive rendah, bandwidth lebar, linearitas tinggi, footprint kecil, dan biaya produksi rendah. Sayangnya, sejauh ini sulit untuk mencapai banyak indeks ini secara bersamaan.
Dalam penelitian ini, berdasarkan platform hibrida terintegrasi silikon dan lithium niobate, modulator Mach-Zehnder dibuat sedemikian rupa sehingga indikator yang disebutkan di atas secara simultan terpenuhi.
Evaluasi kinerja menunjukkan bahwa perangkat yang diusulkan menunjukkan kerugian penyisipan sebesar 2,5 dB, produk tegangan-ke-panjang 2,2 V cm dalam operasi dorong-tarik drive tunggal, linearitas tinggi, bandwidth EO minimal 70 GHz, dan kecepatan modulasi hingga 112 Gbit/dtk.
Dengan hasil ini, platform yang diusulkan menawarkan kemungkinan baru untuk jaringan komunikasi optik berkecepatan tinggi, hemat energi dan hemat biaya di masa depan.

Dipersembahkan oleh.

Resonator WGM yang dibuat dengan media aktif laser, bertindak sebagai sumber cahaya koheren yang efisien. Namun, untuk mencapai kinerja output yang tinggi, perlu menggunakan sumber laser yang mahal dengan lebar penjepit, yang tidak sesuai untuk penggunaan praktis. Dalam penelitian ini, kami melaporkan resonator WGM yang beroperasi secara stabil meskipun dipompa dengan dioda laser yang tidak mahal. Masalah resonator WGM konvensional, seperti kekhawatiran tentang mode orde tinggi, arah osilasi, daya output rendah dan stabilitas, telah dipecahkan.

Dipersembahkan oleh.

Kami mendemonstrasikan pengukuran pulsewidth berbasis saturable absorption (SAPM) dengan mengeksplorasi nonlinier yang bergantung pada intensitas Kami mendemonstrasikan pengukuran pulsewidth (SAPM) berbasis penyerapan jenuh yang terbukti dengan mengeksplorasi transmisi nonlinier yang bergantung pada intensitas (yaitu, penyerapan yang dapat diserap) dari tabung nano karbon bahan dimensi rendah (LDM). Energi pulsa minimum yang dapat dideteksi sebesar 10 fJ dengan Pav⋅ Ppk sebesar 1,3 ×Ketebalan tingkat nanometer dan waktu peluruhan tingkat femtosecond dari LDM memungkinkan interaksi cahaya ultra cepat pada tapak yang sangat kecil, yang merupakan faktor kunci dalam pengembangan LDM. Interaksi pada tapak yang sangat kecil, yang berpotensi mendukung karakterisasi skala chip dari pulsa ultra cepat dengan distorsi minimum.

Dipersembahkan oleh.

Ada banyak jenis fenomena dan prinsip fisik yang berbeda, yang memunculkan warna. Contohnya termasuk penyerapan optik dalam spektrum selektif oleh pewarna, dispersi dan interferensi dalam struktur periodik skala mikro dan nano. Dalam penelitian ini, metode baru untuk menciptakan warna struktural yang beraneka ragam diwujudkan. Untuk tujuan ini, prediksi dan validasi teoretis baru telah dibuat dengan menggunakan tetesan berlapis-lapis, polimer 3D dan partikel padat. Hal ini menunjukkan bahwa warna struktural yang dapat dikontrol dapat didesain pada skala mikro.

Dipersembahkan oleh.

Untuk mempercepat komunikasi informasi dan pemrosesan informasi pada chip, ada kebutuhan untuk memperkenalkan teknologi fotonik ke dalam sirkuit elektronik yang telah dikembangkan selama ini. Masalahnya adalah kapasitansi pada bagian konversi EO dan OE, di mana nilai kapasitansi yang besar berarti lebih banyak muatan yang dibutuhkan, sehingga efisiensi konversi menjadi lebih rendah. Dalam penelitian ini, kristal fotonik digunakan untuk mewujudkan kapasitansi yang sangat rendah. Hal ini menyebabkan keberhasilan fabrikasi modulator EO dan photoreceiver bebas amplifier yang beroperasi dengan energi terendah di dunia. Selain itu, dengan menggabungkan kedua elemen ini pada satu chip, transistor OEO orde femtoFarad dibuat, memungkinkan konversi panjang gelombang, amplifikasi optik, dan peralihan optik dengan konsumsi daya yang sangat rendah.

Dipersembahkan oleh.

Kami menyajikan fotodetektor graphene untuk aplikasi datacom berdasarkan pandu gelombang cacat kristal fotonik silikon. Selain itu, ini digunakan sebagai elektroda gerbang terpisah untuk membuat sambungan p-n. Selain itu, ini digunakan sebagai elektroda gerbang terpisah untuk membuat sambungan p-n di sekitar wilayah penyerapan optik. Pandu gelombang cacat kristal fotonik memungkinkan konversi foto-termoelektrik yang optimal dari profil suhu yang terjadi dalam graphene menjadi fotovoltase karena adanya tambahan silikon. Pandu gelombang cacat kristal fotonik memungkinkan konversi foto-termoelektrik yang optimal dari profil suhu yang terjadi dalam graphene menjadi tegangan foto karena lempengan silikon tambahan di kedua sisi pandu gelombang, meningkatkan respons perangkat dibandingkan dengan desain pandu gelombang slot konvensional. Di bawah bias moderat 0,4 V, kami memperoleh responsifitas fotokonduktif 0,17 A/W.

Dipersembahkan oleh.

Sambungan fotonik analog memerlukan konversi optik-ke-listrik berkecepatan tinggi dan akurat untuk aplikasi seperti komunikasi nirkabel serat, sinkronisasi dalam fasilitas skala kilometer, dan pembangkitan sinyal elektronik dengan derau rendah. Non-linearitas pada fotodetektor merupakan masalah yang sangat merepotkan, menyebabkan distorsi sinyal dan derau yang berlebihan pada sistem yang menggunakan pulsa optik ultra pendek. Di sini kami menunjukkan bahwa fotodetektor yang dirancang untuk pemrosesan daya tinggi dan linearitas tinggi dapat melakukan konversi optik-ke-listrik dari pulsa optik ultrashort dengan linearitas yang belum pernah terjadi sebelumnya pada rentang arus foto yang luas.
Penelitian ini telah menghasilkan peningkatan performa yang signifikan dan peningkatan yang signifikan dalam daya gelombang mikro yang dapat dicapai dibandingkan dengan fotodioda yang canggih.

Dipersembahkan oleh.

MIXSEL (laser pemancar permukaan rongga eksternal yang dikunci modenya) adalah jenis laser semikonduktor yang relatif baru. Resonator dibuat dengan menumpuk penguatan dan media penyerapan jenuh yang diperlukan untuk osilasi laser dan penguncian mode pada satu wafer. Meskipun biaya fabrikasi tinggi, panjang resonator dapat dikontrol oleh jumlah lapisan, memungkinkan tingkat pengulangan dari 5 GHz hingga 100 GHz, dan daya keluaran setinggi beberapa 100 mW.
Dalam penelitian ini, MIXSEL dengan laju pengulangan 2,7 GHz, lebar pulsa 150 fs, lebar spektral 13 nm (FWHM) dan daya output 30 mW dibuat dengan metode yang berbeda dari metode manufaktur konvensional dan dicapai dengan meningkatkan kompensasi regangan, media penguatan dan metode perlakuan panas. Dalam presentasi ini, struktur dan mekanisme MIXSEL, perbandingan dengan VECSEL (laser pemancar permukaan rongga vertikal) dan aplikasinya akan dijelaskan.

Dipersembahkan oleh.

Sisir frekuensi optik (microcomb) berdasarkan resonator optik mikro yang menggunakan teknologi fotonik terintegrasi adalah sumber cahaya yang menjanjikan dengan berbagai aplikasi dalam metrologi, komunikasi dan penginderaan. Khususnya, resonator cincin yang terbuat dari silikon nitrida (Si3N4) telah digunakan secara luas dalam beberapa tahun terakhir karena mencakup integrasi dan non-linearitas yang tinggi.
Dalam penelitian ini, microcomb pita lebar lebih dari satu oktaf dengan panjang gelombang 767-1556 nm dihasilkan dengan mengendalikan dispersi resonator silikon nitrida, yang dipompa oleh laser dengan panjang gelombang 1064 nm. Untuk menyetel frekuensi mode sisir mikro, sebuah chip yang berisi 75 resonator cincin dengan dimensi yang bervariasi, didesain. Sumber sisir frekuensi chip tunggal ini memungkinkan akses ke semua panjang gelombang dari daerah inframerah dekat ke pita panjang gelombang telekomunikasi, yang penting untuk spektroskopi atom.

Dipersembahkan oleh.

Lithium niobate LN (LiNbO3) adalah bahan optik yang terkenal dengan nonlinieritas orde dua yang tinggi. Secara khusus, ada sejarah panjang lebih dari 25 tahun penelitian tentang LN untuk menyisir efek elektro-optik. Namun, LN tidak dapat ditumbuhkan pada substrat silika dan sulit untuk menghasilkan sisir broadband karena kelemahan strukturalnya.
Dalam beberapa tahun terakhir, teknik untuk mengikat LN pada substrat silika telah dicapai, dan dalam penelitian ini, pandu gelombang LN pada substrat silika digunakan untuk menghasilkan sisir pada rentang panjang gelombang yang sangat lebar (1560 nm - 1640 nm) dengan membiaskan tegangan gelombang mikro. Selanjutnya, lebar sisir dapat diubah secara bebas dengan memvariasikan frekuensi tegangan bias, dan teknik ini dapat diterapkan pada pembuatan sisir ganda dalam chip.

Kami akan menginformasikan kepada Anda secara berkala tentang acara-acara tersebut.
Siapa pun dapat mendaftar.

Apa yang dimaksud dengan Klub Jurnal?
Ini adalah seri kuliah terbuka yang diadakan di Laboratorium Struktur Fotonik Tanabe. Mahasiswa pascasarjana ke atas menelaah makalah yang berkaitan dengan optik dan teknologi terkait, seperti fotonik, material, biosains, dll., dan menjelaskannya dengan cara yang mudah dipahami.

Tentang audit
Kehadirannya gratis, baik di dalam maupun di luar kampus. Konferensi ini akan diadakan secara rutin, jadi jika Anda tertarik dengan salah satu topik, silakan datang dan hadir. Tidak diperlukan pemberitahuan untuk hadir, tetapi jika Anda menghubungi kami terlebih dahulu, kami akan menyiapkan materi untuk Anda.

Pengumuman acara.
Journal Club diselenggarakan di situs web dan milis kami. Jika Anda berlangganan milis, Anda akan menerima undangan email secara berkala untuk menghadiri pertemuan.

Untuk mendaftar, kirimkan email kosong ke alamat email di bawah ini.