Journal Club 2012 | Gruppo Struttura Fotonica Tanabe

Club del giornale

Per anno (aprile-dicembre)

＜Sessione di ascolto del "Journal Club".

ESERCIZIO 2012.

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I diodi ottici (isolatori ottici) sono dispositivi molto importanti quando si realizzano circuiti ottici combinando elementi ottici. I diodi ottici che possono essere integrati nei circuiti ottici devono essere fabbricati su substrati di Si con il processo COMS e avere dimensioni ridotte, ma non ci sono stati studi sui diodi ottici che soddisfano queste condizioni. In questo contesto, il presente lavoro descrive un diodo ottico basato su un micro risonatore ad anello che può essere fabbricato su Si con un processo CMOS.
Questo Journal club si concentrerà sul principio di funzionamento dei fotodiodi riportati in questo articolo.

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Per l'elaborazione quantistica delle informazioni è necessaria una sorgente di fotoni in grado di produrre in modo stabile fotoni singoli. Negli ultimi anni, la luminescenza dei centri NV del diamante ha attirato l'attenzione come sorgente stabile di fotoni singoli a temperatura ambiente. È stato inoltre dimostrato che la combinazione dei plasmoni con la luminescenza dei centri NV può migliorare la generazione di fotoni singoli.
Il lavoro qui presentato riporta la fabbricazione di un dispositivo in grado di generare fotoni singoli in modo più efficiente, creando una struttura cilindrica contenente centri NV su un substrato di diamante e applicandovi un rivestimento d'argento. L'approccio top-down utilizzato consente la produzione di massa di sorgenti di fotoni singoli e questa ricerca rappresenta un trampolino di lancio per esperimenti su larga scala con sorgenti di fotoni singoli in futuro.
Parola chiave: centro di vacancy dell'azoto, plasmon, fotone singolo, ottica quamtum

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L'obiettivo finale del controllo della luce è l'utilizzo di singoli fotoni. Tuttavia, gli effetti ottici non lineari dei singoli fotoni sono così piccoli che la loro realizzazione è impegnativa. Questo tipo di ricerca è stato realizzato nei QED a cavità, ma non è ancora stato sviluppato un metodo pratico e robusto.

Il lavoro qui presentato propone un transistor ottico a singolo fotone su nanofili di dimensioni inferiori al limite di diffrazione, sfruttando le proprietà dei plasmoni di superficie. Il contenuto è interamente spiegato da simulazioni e sarà ulteriormente sviluppato combinandolo con il sistema convenzionale Cavity QED.

Parola chiave: plasmon di superficie, fotone singolo, ottica quamtum

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È risaputo che "la velocità della luce non può essere superata", ma questo è vero nel vuoto e in una singola sostanza. Utilizzando il concetto di velocità di gruppo, è possibile ricavare un valore per la velocità superiore a quella della luce. In questo lavoro è stato condotto un esperimento per creare un impulso di luce che si propaghi più velocemente della velocità della luce, chiamato "luce veloce", e per trasmettere informazioni digitali "1 o 0" utilizzando questo impulso. La trasmissione di informazioni alla velocità della luce è stata confrontata con quella della "luce veloce" ed è stato dimostrato sperimentalmente il problema, discusso fin dagli anni '60, che la velocità della luce non può essere superata nemmeno nella "trasmissione di informazioni".
In questo Journal club, vorrei concentrarmi sul concetto di "luce veloce" e sulle tecniche sperimentali.

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Esistono cristalli fotonici che eccellono per la loro capacità di confinare e integrare la luce in risonatori micro-ottici. Tuttavia, l'incompatibilità di questi risonatori con le fibre ottiche rende difficile collegarli ad altri dispositivi. In questo articolo presentiamo un dispositivo che integra un cristallo fotonico e una fibra ottica incollando direttamente il cristallo fotonico alla fibra ottica mediante resina epossidica. Il contenuto consiste principalmente in quattro misure ottiche effettuate con questo dispositivo, dove il quarto e ultimo sistema ottico è interamente integrato da una fibra ottica.
Il Journal Club si concentrerà sui metodi di fabbricazione e sulle misure ottiche dei dispositivi, oltre che sugli sviluppi futuri di questi dispositivi.

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La tecnica di rendere invisibili gli oggetti, nota come "occultamento", ha attirato molta attenzione negli ultimi anni. L'uso di strutture di dimensioni inferiori alla lunghezza d'onda consente di progettare liberamente la distribuzione dell'indice di rifrazione e, di conseguenza, di manipolare liberamente il percorso di propagazione dei raggi luminosi. In questo lavoro, l'occultamento nel dominio ottico è stato verificato sperimentalmente con successo utilizzando microstrutture su silicio.
Il Journal Club si concentrerà sui progressi della tecnologia di occultamento e sui suoi principi.

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Realizzazione dell'intrappolamento atomico sulla superficie delle fibre ottiche coniche.
Le trappole atomiche che utilizzano i laser sono ampiamente utilizzate. Le trappole atomiche sono essenziali per l'osservazione e l'utilizzo degli effetti quantistici. Le trappole atomiche che utilizzano le fibre ottiche sono state difficili da collegare perché sono cave all'interno e gli atomi vengono inseriti in esse. In questo lavoro siamo riusciti a intrappolare atomi di cesio in un campo evanescente utilizzando una fibra ottica affusolata. Regolando la lunghezza d'onda e l'intensità del laser in ingresso alla fibra ottica affusolata, è stata generata una trappola di potenziale vicino alla superficie della fibra, nella quale sono stati intrappolati circa 2000 atomi di cesio.
Nel Journal Club, la tecnica di intrappolamento ottico sarà spiegata in dettaglio.

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Accoppiamento quantistico coerente tra oscillatori meccanici e modi di risonatori ottici Recentemente si è tentato di accoppiare la luce e i modi di vibrazione meccanica utilizzando micro-risonatori ottici, che confinano la luce in uno spazio molto ridotto. Si tratta di un accoppiamento coerente in cui la pressione di radiazione della luce viene utilizzata per eccitare le vibrazioni meccaniche, che a loro volta eccitano la luce dalle vibrazioni meccaniche. Mentre in precedenza è stato raggiunto solo l'accoppiamento coerente di microonde e vibrazioni meccaniche, in questo lavoro si punta all'accoppiamento coerente di luce e vibrazioni meccaniche a livello quantistico. I risultati sperimentali mostrano che l'eccitazione con deboli impulsi di luce classica porta a uno scambio di energia tra luce e oscillatori micromeccanici a un livello medio inferiore a un quanto nel dominio del tempo.
In questo Journal club vorrei parlare di EIT e OMIT, con particolare attenzione all'anit-crossing.

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I circuiti quantistici basati sull'ottica spaziale sono stati tradizionalmente considerati problematici a causa dell'instabilità della loro interferenza e della complessità della loro regolazione. In questo contesto, in questo studio è stato fabbricato un gate CNOT, uno dei gate di base di un computer quantistico, su un chip Si utilizzando i processi di semiconduttori esistenti. Questa ricerca dovrebbe contribuire non solo alla stabilizzazione dell'interferenza dei fotoni, ma anche alla miniaturizzazione e all'integrazione dei circuiti quantistici.
Questo Journal club si concentrerà sui fondamenti, come il contesto storico della realizzazione delle porte CNOT con i fotoni e il principio di funzionamento delle porte.

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Accoppiamento quantistico coerente tra oscillatori meccanici e modi di risonatori ottici.
Negli ultimi anni si è cercato di accoppiare i modi di vibrazione della luce e della meccanica utilizzando micro risonatori ottici che confinano la luce in uno spazio molto ridotto. Si tratta di un accoppiamento coerente in cui la pressione di radiazione della luce viene utilizzata per eccitare le vibrazioni meccaniche, che a loro volta eccitano la luce dalle vibrazioni meccaniche. Mentre in precedenza è stato raggiunto solo l'accoppiamento coerente di microonde e vibrazioni meccaniche, in questo lavoro si punta all'accoppiamento coerente di luce e vibrazioni meccaniche a livello quantistico. Gli esperimenti dimostrano che l'eccitazione con deboli impulsi di luce classica porta a uno scambio di energia tra luce e oscillatori micromeccanici a un livello inferiore a un quanto in media nel dominio del tempo.
In questo Journal club vogliamo spiegare i concetti di base di questo campo, chiamato opto-meccanica, i risultati ottenuti in questo esperimento e le prospettive future.

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Questo articolo presenta un documento sulla vernice sensibile alla pressione (PSP), una tecnologia di recente sviluppo per la misurazione della pressione sulle superfici degli aerei, utilizzata principalmente negli esperimenti in galleria del vento. La misurazione convenzionale della superficie viene effettuata praticando numerosi fori (fori di pressione) sulla superficie del modello e collegando tubi che si estendono da questi fori. Questo metodo ha il vantaggio di consentire la misurazione della superficie invece di quella convenzionale del punto. In questo articolo, riportiamo i risultati ottenuti durante un volo tra l'aeroporto di Sendai e Fukushima dopo aver spruzzato il PSP sulle ali di un aeroplano Beechcraft 65. Ho deciso di presentare questo articolo perché attualmente sto partecipando a uno stage presso la Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Pertanto, vorrei parlare anche un po' della JAXA.

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Nei circuiti ottici che utilizzano i polaritoni plasmonici di superficie (SPP), è stato difficile aumentare contemporaneamente la localizzazione e l'efficienza di rilevamento degli SPP. In questo studio viene proposto un nuovo metodo di rilevamento SPP basato sull'accoppiamento in campo vicino tra plasmoni e FET a nano-filo. L'efficienza di rilevamento di 10% è elevata nonostante le dimensioni nanometriche e il segnale può essere amplificato per il rilevamento. In questa presentazione verranno illustrati il principio e i vantaggi dell'utilizzo dei plasmoni con particolare attenzione.

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In questo articolo presentiamo il raggiungimento di un'elevata potenza di 110 K in un laser che utilizza YAG ceramici, equivalente a uno YAG a cristallo singolo. In linea di principio, le ceramiche non sono adatte ai cristalli singoli, ma questo risultato è stato ottenuto grazie al fatto che il metodo di fabbricazione dei cristalli singoli non è stato completamente stabilito e grazie ai miglioramenti nel processo di fabbricazione delle ceramiche. La conferenza si concentrerà su un confronto delle prestazioni e degli aspetti produttivi dei laser e dei dispositivi YAG in ceramica e in cristallo singolo.

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A causa del principio di indeterminazione, è in linea di principio impossibile osservare la traiettoria di un singolo fotone che passa attraverso una doppia fenditura. Tuttavia, in questo lavoro siamo riusciti a osservare la traiettoria media di un fotone utilizzando un metodo chiamato "misurazione debole". In questa presentazione verrà data particolare enfasi al principio e al metodo sperimentale utilizzato.

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.

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