Journal Club 2017 | Gruppo di struttura fotonica Tanabe

Club del giornale

Per anno (aprile-dicembre)

＜Sessione di ascolto del "Journal Club".

Anno fiscale 2017.

Presentato da.

Il silicio è un materiale eccellente per la microelettronica e la fotonica integrata, ma la tecnologia per litografare strutture 3D direttamente sui chip di silicio non è ancora disponibile.
Abbiamo dimostrato l'uso del laser per fabbricare strutture tridimensionali complesse con punti di 1 µm e strutture a bastoncino di lunghezza arbitraria come unità di base. Il silicio modificato al laser non solo può formare vari elementi ottici all'interno del chip, ma può anche essere inciso chimicamente per formare strutture tridimensionali arbitrarie.

Presentato da.

Ai fini della riproduzione dei colori su scala nanometrica per un'ampia gamma di palette cromatiche vivaci, le proprietà dei nanodischi di silicio sono confrontate con quelle degli elementi plasmonici di alluminio e argento. Le varie proprietà di questi risonatori metallici e dielettrici vengono evidenziate in diverse condizioni geometriche e di illuminazione, portando all'ottimizzazione degli array di nanodischi di silicio per la produzione di caratteristiche cromatiche ad alta risoluzione e repliche pittoriche millimetriche.

Presentato da.

In questo studio è stata dimostrata la conversione della quantità di moto ottico a banda larga utilizzando alcuni risonatori micro-ottici asimmetrici. La traiettoria caotica della luce in ingresso al risonatore genera un accoppiamento efficiente tra diversi modi della galleria dei sussurri in pochi picosecondi. Abbiamo anche riportato il successo della generazione di terze armoniche con un'efficienza di tre ordini di grandezza superiore a quella dei sistemi convenzionali che utilizzano questa conversione di momento.

Presentato da.

È stata analizzata e dimostrata sperimentalmente la struttura di assorbimento perfetto della luce a lunghezza d'onda inferiore basata sul grafene monostrato. Il meccanismo dell'assorbimento perfetto è dovuto all'accoppiamento critico con il modo bidimensionale della guida d'onda. È stato evidenziato un picco di assorbimento con una FWHM di 18 nm a una lunghezza d'onda di 1526,5 nm e un tasso di assorbimento superiore a 991 TP3T, in buon accordo con i risultati della struttura fabbricata (spaziatura di periodo 1230 nm) e della simulazione. Inoltre, i parametri geometrici della struttura e l'effetto dell'angolo di incidenza della luce sono stati analizzati mediante simulazione. Le strutture di assorbimento qui presentate hanno un grande potenziale nella ricerca attuale per quanto riguarda la progettazione di fotorivelatori e modulatori ottici.

Presentato da.

I colori strutturali hanno il potenziale per sostituire gli ossidi metallici tossici e i pigmenti organici sintetici e consentono di produrre spettri non sbiaditi senza l'uso di coloranti. Tuttavia, rimangono ancora importanti sfide per ottenere il contrasto richiesto per l'intera gamma di colori e processi compatibili con le applicazioni industriali. In questo studio presentiamo una soluzione semplice per creare colori strutturali ispirati alle piume degli uccelli. Abbiamo progettato nanoparticelle core-shell con un nucleo di melanina altamente rifrangente e un guscio di silice a bassa rifrazione. La progettazione di queste nanoparticelle è stata effettuata utilizzando un metodo del dominio del tempo alla differenza finita. Queste nanoparticelle sono state auto-assemblate con un processo di emulsione inversa one-pot, ottenendo un aggregato di particelle luminose e non sfocate. La combinazione di due soli materiali - melanina sintetica e silice - può generare uno spettro completo di colori. Questi aggregati possono essere aggiunti direttamente a vernici, plastiche e rivestimenti e potrebbero essere utilizzati anche in inchiostri e cosmetici resistenti ai raggi UV.

Presentato da.

In questo studio, la generazione di carcomb e solitoni ottici è ottenuta mediante eccitazione con un treno di impulsi invece che con luce CW. Il solitone è generato dall'eccitazione a una frequenza di ripetizione vicina alla FSR del centro di pompa del risonatore. Il solitone è bloccato all'impulso di eccitazione, quindi la frequenza di ripetizione del solitone e la frequenza di offset dell'inviluppo portante possono essere controllate otticamente sintonizzando l'impulso di eccitazione. I vantaggi sono che la generazione di solitoni è possibile a una potenza inferiore (potenza media) rispetto al caso dell'eccitazione ottica CW e che la generazione di solitoni singoli o multipli può essere controllata in modo deterministico sintonizzando gli impulsi di eccitazione.

Presentato da.

I nanofili di semiconduttori composti III-V, come il GaAs, hanno potenziali applicazioni in fotorivelatori, laser e sensori, ecc. Poiché il band gap può essere controllato cambiando la struttura cristallina, come il tipo WZ o ZB, sono necessarie tecniche di osservazione per determinare la struttura cristallina dei dispositivi fabbricati. In questo studio, la struttura cristallina è stata determinata mappando la distribuzione dell'intensità dalla dipendenza dalla polarizzazione della generazione della seconda armonica. A differenza dei metodi convenzionali, questo metodo di osservazione non è distruttivo e può essere utilizzato a temperatura ambiente e in ambiente atmosferico.

Presentato da.

I solitoni ottici generati da risonatori micro-ottici sono molto utili per le comunicazioni ottiche coerenti su larga scala. Sono state raggiunte capacità di comunicazione superiori a 50 terabit al secondo modulando il segnale su ciascuna portante di un pettine di solitoni a basso rumore, liscio e a banda larga generato da una sorgente di luce continua. È stata inoltre dimostrata la fattibilità dell'uso di pettini di solitoni per la ricezione coerente. Questo lavoro dimostra la possibilità di sostituire gli array di laser CW utilizzati nel WDM con risonatori micro-ottici on-chip.

Presentato da.

I materiali vibranti che adattano la loro forma in risposta a stimoli esterni sono interessanti per nuove applicazioni in medicina e robotica. Ad esempio, le reti di cristalli liquidi possono essere programmate per deformarsi in forme diverse indotte da stimoli, ad esempio in risposta alla luce. L'incorporazione di molecole di azobenzene in film di polimeri cristallini liquidi rende spesso i film fotoreattivi, ma nella maggior parte dei casi è stata studiata solo la risposta alla flessione dei film, mentre il rilassamento dopo la fotoisomerizzazione è molto più lento. In questo studio, riportiamo la fabbricazione di membrane polimeriche fotoattive che mostrano onde meccaniche continue, macroscopiche e direzionali sotto l'irradiazione costante di luce e guidano un ciclo di feedback per autoschermatura, incorporando derivati dell'azobenzene in una rete di cristalli liquidi con un rapido rilassamento termico dalla forma cis a quella trans. .

Presentato da.

Il controllo ultraveloce dello stato di polarizzazione della luce potrebbe portare a una varietà di applicazioni in ottica, chimica e biologia. Tuttavia, gli elementi polarizzanti convenzionali, come i polarizzatori e le piastre di ritardo, sono statici o hanno una velocità di commutazione lenta, di soli gigahertz. In questo lavoro abbiamo utilizzato l'ossido di cadmio (CdO) drogato con indio ad alta mobilità come materiale plasmonico di passaggio per realizzare un assorbitore perfetto di tipo Beleman ad alto Q a una lunghezza d'onda di 2,08 µm. Il pompaggio ottico subband-gap provoca un forte redshift della risonanza di assorbimento perfetto a causa di un aumento temporaneo della massa media effettiva degli elettroni dell'ensemble del CdO. Ciò provoca una variazione della riflettanza assoluta nella polarizzazione p dall'1,0% all'86,3%. Combiniamo questa modulazione estremamente elevata con la selettività di polarizzazione dell'assorbitore perfetto per dimostrare sperimentalmente un polarizzatore riflettente con un rapporto di estinzione della polarizzazione di 91 che può essere acceso e spento entro 800 fs.

Presentato da.

La tecnologia di riconoscimento del parlato e delle immagini che utilizza l'apprendimento automatico con le reti neurali artificiali è diventata di recente un tema caldo grazie alle sue elevate prestazioni, ma l'hardware di calcolo esistente non è ottimizzato per le reti neurali e quindi non è stato in grado di eseguire i calcoli in modo efficiente. In questo studio viene proposta una rete neurale interamente ottica basata su una nuova architettura e viene dimostrato che il riconoscimento delle vocali può essere effettivamente eseguito utilizzando un processore ottico controllabile da programma.

Presentato da.

L'energia solare è una forma rappresentativa di energia rinnovabile che si prevede sostituirà l'energia fossile e il suo immagazzinamento dovrebbe essere utilizzato in dispositivi indossabili e altre applicazioni. Recentemente è stato studiato l'immagazzinamento di energia con elettrodi di grafene fabbricati mediante lavorazione laser, ma le sue prestazioni non sono sufficienti rispetto alle batterie convenzionali. In questo studio, la struttura fogliare delle felci, che immagazzina l'energia in modo efficiente, è stata applicata agli elettrodi di grafene, ottenendo una densità di immagazzinamento dell'energia circa 30 volte superiore a quella degli studi precedenti.

Presentato da.

I nanotubi di carbonio hanno una miriade di strutture in termini di diametro e disposizione del carbonio e le proprietà, come quelle semiconduttrici e la fotoresponsività, differiscono notevolmente a seconda della struttura. Sebbene ci sia stata una forte richiesta di un metodo per sintetizzare nanotubi di carbonio con una singola struttura specifica, i metodi attuali consentono di sintetizzare simultaneamente solo nanotubi di carbonio con diverse strutture, quindi possono essere ottenuti solo come miscela, e non è stato stabilito un metodo per separare i nanotubi di carbonio con una singola struttura dalla miscela. Non è stato stabilito un metodo per separare i nanotubi di carbonio con una singola struttura dalla miscela. Per risolvere questo problema, ci si aspetta un metodo per allungare i nanotubi di carbonio da molecole modello a nanotubi di carbonio a struttura singola e in questo studio sono stati sintetizzati con successo per la prima volta i nanobolt di carbonio che fungono da molecole modello.

Presentato da.

La polarizzazione è una delle proprietà chiave della luce e uno stato "statico" (tutti gli stati di polarizzazione si verificano con uguale probabilità) e "dinamico" (nessuna correlazione tra le polarizzazioni di fotoni vicini nel tempo) non polarizzato. Le sorgenti a fotone singolo "dinamiche" (nessuna correlazione tra le polarizzazioni di fotoni vicini nel tempo) e "non polarizzate" (nessuna correlazione tra le polarizzazioni di fotoni vicini nel tempo) dovrebbero essere utili nei generatori di numeri casuali reali basati sulla luce, nella crittografia quantistica e nella verifica di problemi fondamentali della meccanica quantistica. Finora sono stati valutati gli stati non polarizzati statici, ma non gli stati non polarizzati dinamici. In questo studio proponiamo un metodo per la valutazione degli stati impolarizzati dinamici e dimostriamo che i singoli fotoni generati dai centri di vacancy di azoto (centri NV) nel diamante sono impolarizzati sia staticamente che dinamicamente.

Presentato da.

I sensori a fibre ottiche dispersive che sfruttano l'effetto Brillouin possono rilevare variazioni di deformazione e temperatura con una risoluzione spaziale di diversi centimetri su lunghe distanze di alcune decine di chilometri e si prevede che saranno utilizzati per determinare lo stato di invecchiamento di strutture su larga scala come dighe e ponti. In questo studio, il metodo di sweep nell'analisi ottica Brillouin del dominio del tempo (BOTDA) è stato diverso dal metodo abituale per sopprimere la degradazione della luce di pompa ed è riuscito a rilevare un milione di trame con una risoluzione spaziale di 1 cm su 10 km in meno di 20 minuti di tempo di misura.

Presentato da.

Il vetro è uno dei più importanti materiali ad alte prestazioni utilizzati nella ricerca scientifica, nell'industria e nella società, ma è ben noto per essere difficile da modellare, richiedendo processi di fusione e colata ad alta temperatura e l'uso di sostanze chimiche tossiche. Pertanto, le moderne tecniche di produzione come la stampa tridimensionale (3D) non sono state applicate al vetro. In questo studio, parti trasparenti in vetro di silice fusa con una risoluzione di decine di micrometri sono state prodotte da una stampante 3D stereolitografica utilizzando nanocompositi per la fusione. Il processo utilizza nanocompositi di silice fotopolimerizzabili, che vengono stampati in 3D e trasformati in vetro di silice fuso di alta qualità mediante trattamento termico. Il vetro di silice fusa stampato non è poroso, presenta una trasmissione della luce simile a quella del vetro di silice fusa disponibile in commercio e ha una superficie liscia con una rugosità di pochi nanometri. I vetri colorati possono essere prodotti anche con l'aggiunta di sali metallici.

Vi informeremo regolarmente sugli eventi.
Chiunque può iscriversi.

Che cos'è il Journal Club?
Si tratta di una serie di conferenze aperte che si tengono nel Tanabe Photonic Structures Laboratory. Gli studenti, a partire dal livello post-laurea, esaminano documenti relativi all'ottica e alle tecnologie correlate, come la fotonica, i materiali, le bioscienze, ecc. e li spiegano in modo semplice e comprensibile.

Informazioni sull'auditing
Le conferenze sono gratuite, indipendentemente dal fatto che ci si trovi all'interno o all'esterno del campus. Le conferenze si terranno regolarmente, quindi se siete interessati a qualche argomento, venite e partecipate. Non è necessario un preavviso per partecipare, ma se ci contattate in anticipo, prepareremo il materiale per voi.

Annuncio dell'evento.
Il Journal Club è organizzato sul nostro sito web e sulla mailing list. Se vi iscrivete alla mailing list, riceverete periodicamente via e-mail gli inviti alle riunioni.

Per iscriversi, inviare un'e-mail vuota all'indirizzo e-mail indicato di seguito.