CLEO: 2015 Kou Yoshiki.

 [STu1I.4] Interruttore all-optical Kerr on-chip a basso consumo con microcavità di silice

La mattina del 12 ho tenuto una presentazione nella sessione "Ottica non lineare". La mia presentazione riguardava la commutazione ottica utilizzando l'effetto Kerr ottico nei risonatori silicatroidi. Oltre alla mia presentazione, ci sono state molte altre presentazioni che hanno utilizzato micro-risonatori ottici in questa sessione. Tuttavia, la maggior parte di esse erano relative alla conversione di lunghezza d'onda e al pettine ottico di Kerr, e nessuna riguardava applicazioni nel dominio del tempo come la mia. Nella stessa sessione, ci sono state presentazioni di gruppi illustri come il gruppo Purdue univ./Weiner, il gruppo Conrnell univ./Gaeta e il gruppo Caltech/Vahala. Ci sono state anche molte presentazioni di ricerca di alta qualità, come "Brillouin-scattering-induced transparency and non-reciprocal light storage", che è stato recentemente pubblicato su Nature Communications. Ci sono state anche molte presentazioni di alta qualità.

La mia presentazione è stata la quarta della sessione e ha avuto inizio alle 8:45, giusto in tempo per una grande folla. In effetti, questa sessione era così affollata che c'era un pubblico solo in piedi, a causa delle numerose presentazioni di alto profilo legate al mondo delle comunicazioni. Durante la sessione di domande e risposte sono state poste le seguenti domande.

• Qual è l'ampiezza temporale dell'impulso di luce controllato in cui si manifestano gli effetti termici?
• Viene utilizzato un metodo per stabilizzare la lunghezza d'onda di risonanza?
• Qual è la relazione tra la modalità utilizzata e la potenza ottica di controllo necessaria per il commutatore (poiché modalità diverse richiedono volumi di modalità diversi)?
• Cosa limita la velocità di commutazione?
• L'intervallo di tempo degli impulsi di ingresso è determinato tenendo conto dell'FSR del risonatore?

Sono stato in grado di rispondere senza problemi ai punti da (1) a (4) perché si trattava di domande presunte (credo), ma non sono riuscito a rispondere al punto (5) perché non capivo né l'inglese né il contenuto. Ripensandoci, la domanda riguardava l'FSR e gli intervalli di tempo, quindi posso immaginare che l'autore della domanda si sia confuso con la ricerca sul carcom ottico, ma in quel momento non potevo pensare così lontano. La prossima volta vorrei essere più diligente nel rispondere alla domanda, tenendo conto dell'intenzione dell'interrogante.

3. sulle presentazioni che hanno catturato la nostra attenzione

 [SM1l.4] Analizzatore di spettro ottico in banda C integrato su chip con risonatore a doppio anello.

Studio di una funzione di tipo spare su un chip di silicio. Le componenti di lunghezza d'onda sono risolte utilizzando microring di silicio accoppiati con FSR leggermente diversi; poiché gli FSR sono leggermente diversi, la luce può essere trasmessa solo da una coppia di picchi con lunghezze d'onda corrispondenti. La sintonizzazione termica della lunghezza d'onda di risonanza di uno dei microring modifica la coppia di modi con lunghezze d'onda corrispondenti, consentendo di spaziare le lunghezze d'onda. L'aspetto fondamentale è che la lunghezza d'onda può essere regolata in modo significativo modificando leggermente la lunghezza d'onda di risonanza di uno dei microanelli. Questo dispositivo è dotato di un modulatore Mach-Zehnder incorporato nella porta di ingresso per consentire il rilevamento lock-in e di un fotorilevatore incorporato. Il dispositivo ha lo svantaggio che la risoluzione della lunghezza d'onda non può essere aumentata di molto a causa dell'uso di un microring, ma è stato interessante in quanto sono stati realizzati i dispositivi fini di cui sopra.

[STu1I.3] Miscelazione a quattro onde altamente efficiente in una nano-guida d'onda AlGaAs-On-Insulator (AlGaAsOI) (Università Tecnica di Danimarca).

Quando si utilizzano fenomeni ottici non lineari nel silicio, la generazione di portatori per assorbimento a due fotoni è sempre un problema (a meno che non si utilizzi l'estrazione dei portatori). Negli ultimi anni sono stati studiati SiN e a-Si:H come materiali alternativi al silicio. Tuttavia, sebbene il SiN abbia un ampio band gap, la sua non linearità è inferiore a quella del silicio. Sebbene l'a-Si:H abbia una non-linearità superiore a quella del silicio, non è in grado di sopprimere completamente la generazione di portatori attraverso l'assorbimento a due fotoni. D'altra parte, l'AlGaAs utilizzato in questo studio presenta una non linearità superiore a quella del silicio e, allo stesso tempo, il band gap può essere controllato dalla concentrazione di Al. L'efficienza di conversione della lunghezza d'onda è stata migliorata grazie alla struttura della guida d'onda.

[FTu4B.8] Controllo della meccanica dei nanotubi di carbonio con microcavità ottiche (Lipson, Cornell Univ.).

Risonatore indipendente con nitruro di silicio (Q=5×10⁶I CNT vibrano termicamente e l'ampiezza della vibrazione è pari a pm. Pertanto, portandoli in prossimità del risonatore, è possibile rilevare i minimi spostamenti dei CNT dovuti alle loro vibrazioni meccaniche attraverso l'uscita del risonatore. I CNT sono portati meccanicamente in prossimità del risonatore per mezzo di una dima. Modulatore elettro-ottico a grafene), iniziando chiaramente a spostarsi verso i materiali a base di carbonio.

[SM3O.1] Interazioni di singoli acidi nucleici monitorate con biosensori a microcavità ottica (Vollmer, MPI).

Intervento su invito di Vollmer. I punti principali di questa presentazione sono i due seguenti. In primo luogo, come discusso nel workshop tenutosi a Keio l'anno scorso, per l'accoppiamento vengono utilizzati prismi anziché fusi. Ciò è dovuto alla sua elevata stabilità meccanica. Inoltre, per facilitare l'accoppiamento prismatico, utilizziamo microsfere invece di toroidi. Un altro punto è l'uso di microparticelle plasmoniche per migliorare il campo elettrico e aumentare la sensibilità. Come verrà descritto in seguito, la tendenza recente nel campo del rilevamento mediante micro-risonatori ottici sembra essere la combinazione di plasmoni, optomeccanica e optofluidica per ottenere una maggiore sensibilità e funzionalità.

[AW3K.1] Oscillatori ottomeccanici accoppiati a fluidi (H. Tang, Univ. di Yale).

[AW3K.2] Sensori microfluidici opto-meccanici ad anello sensibili alla superficie (X. Fan, Michigan Univ.).

Il principio del rilevamento con l'Optomeccanica è molto semplice: un piccolo risonatore ottico + Optomeccanica + Optofluidica. Quando alcune particelle aderiscono al risonatore, la massa effettiva del risonatore cambia e la frequenza di risonanza meccanica si sposta. Lo spostamento della frequenza meccanica può essere osservato iniettando luce CW nel risonatore e risolvendo in frequenza la luce in uscita con uno spettrometro RF. Questo metodo presenta un vantaggio rispetto ai metodi di rilevamento convenzionali che utilizzano le variazioni dell'indice di rifrazione, in quanto può misurare il "peso".

Il primo utilizza un risonatore a disco SiN integrato con una guida d'onda. L'acqua è trasparente alla luce visibile, mentre il Si è opaco. Il risonatore è stato quindi apparentemente fabbricato con SiN, che è trasparente nella gamma della luce visibile. La misura in un liquido viene effettuata realizzando un percorso di flusso, ma lo smorzamento causato dal liquido rappresenta un problema. Nel liquido, il Q_MegaSi dice che lo smorzamento sia ridotto a circa ~1. In questo studio, lo smorzamento nel liquido viene annullato amplificando le oscillazioni optomeccaniche con luce di potenza sufficientemente elevata. Di conseguenza, il Q_MegaÈ stato ottenuto un valore di ~12, estremamente elevato per un liquido. L'ingresso e l'uscita della luce avvengono tramite un accoppiatore a griglia.

Quest'ultimo è un risonatore a bottiglia di silice cava (simile all'OIST?). Quest'ultimo utilizza un risonatore a bottiglia di silice cava (simile a OIST?). Quest'ultimo ha un canale di flusso nella bottiglia di silice, quindi il cono non è bagnato dal liquido. In questo studio, il target di misura è una soluzione di HF e si osserva la variazione della massa effettiva dovuta al raschiamento dell'HF sulla parete interna della bottiglia di silice.

[STu2I.3] Miscelazione a quattro onde in cascata in microresonatori di silicio su zaffiro a λ=4,5 μm (Loncar, Univ. di Harvard).

[SW4F.2] Generazione di un pettine di frequenza Kerr basato su laser a cascata quantistica (Kippenberg, EPFL).

Infine, vorrei introdurre alcune presentazioni relative ai pettini di auto, anche se non è un campo con cui ho molta familiarità. I due studi sopra citati hanno tentato di generare pettini nel Mid-IR utilizzando il QCL come sorgente luminosa, utile per il rilevamento perché nella regione del Mid-IR esistono linee di assorbimento di vari gas. Il primo (Harvard) ha tentato di generare un pettine utilizzando microring di Si fabbricati su zaffiro. Il motivo della crescita su zaffiro invece che su silice è che la silice ha un assorbimento nel Mid-IR. D'altra parte, il secondo (EPFL) utilizza un risonatore MgF2 come nel pettine di bande di lunghezza d'onda per le telecomunicazioni, ma il cono di silice, che ha un assorbimento nel Mid-IR, non può essere utilizzato per l'accoppiamento, quindi è stata fabbricata una fibra conica in fibra di calcogenuro. L'accoppiamento con i prismi sarebbe stata un'opzione, ma non esisteva un materiale per i prismi che fosse trasparente nel Mid-IR? In ogni caso, probabilmente è necessario un qualche tipo di dispositivo per produrre pettini nel Mid-IR.