Journal Club 2024년도 | 다나베 광구조 그룹

Journal Club

연도별(4월-12월)

2024년도

발표 내용:

양자 흔들림은 소산성 양자 솔리톤의 펄스 열에 지터를 부여하고여러 응용 분야에 영향을 미친다. 본 논문에서는 AlGaAs 기반의 미세한공진기를 이용하여 다크 펄스를 발생시키고, 그 양자 디코히어런스를 측정하였다. 또한 양자한계계면 응집력을 브라이트 솔리톤과 비교했을 때, 다크 펄스가 더 우수하다는 것을 알 수 있습니다.를 명확하게 보여주었다(구체적인 수치로는 지터의 스펙트럼 밀도가 다크 펄스가 같은 조건에서 발생시킨 브라이트 솔리톤보다 13dB 낮다). (13dB 낮다). 본 연구는 소산성카 솔리톤의 중요한 성능평가를 확립하는 것이다....

발표 내용:

통신대역에서 작동하는 에르븀 이온 도핑된 프리티늄늄니트오브산(LN)최근 마이크로캐비티 레이저가 큰 주목을 받고 있다.하지만 그변환 효율과 레이저 임계값은 여전히 크게 개선될 여지가 있다.여기서는 보라색외선 리소그래피, 아르곤 이온 에칭, 화학적 기계 연마, 화학적 기계 연마로세스를 사용에르븀-이테르븀 공도핑된 LN 박막을 기반으로 한마이크로디스크캐비티를 제작했습니다. 에르븀-이테르븀 공도핑을 통해서...의 개선된 이득 계수를 이용하여 980 nm 대역의 광펌프 하에서 제작된 마이크로디바이스초저 임계값(약 1 μW)과 높은 변환 효율(1.8 × 10^-3%)을 가진 레이저 방사선이관찰되었습니다. 이 연구는 LN 박막 레이저의 성능을 향상시키는를 위한 효과적인참고자료입니다.

발표 내용:

본 논문에서는 WGM 미세광공진기에서 단방향 펌프를 이용하여 양방향 라만 솔리톤 콤을 처음으로 실험적으로 입증하였다. 라만 이득의 양방향성을 고려한 이론 모델을 구축하고, 정상 분산 영역에서 구동하는 펌프를 이용하여 비정상 분산 영역에서 발생하는 전방 및 후방 전파 라만 sech²형 솔리톤의 해석적 해답을 찾았다. 라만 솔리톤은 손실과 CW파(양방향 동일)로부터의 라만 증폭, 그리고 분산과 카 효과의 균형에 의해 성립하므로 그 안정성에 대해서도 설명하였다.

발표 내용:

본 논문은 정상분산을 갖는 집적 Si3N4 마이크로 공진기에서 레이저 자기주입 동조화기를 이용한 플라티콘 마이크로컴 생성을 실증하고 있습니다. 이는 기존의 분산 엔디니어링이 필요한 이상분산 기반 DKS 마이크로컴 생성과는 대조적으로 앱의 경우로치입니다.논문에서는 상용 DFB 레이저를 Si3N4 칩에 결합하고 레이저 전류를 조정하기 만하면됩니다.에서 다양한 플라티콘 상태를 직접 생성할 수 있음을 보여줍니다. 자가 주입 동기화를 통해레이저는 일반적으로 불안정한 이격점에 고정되어 안정적인 플라티콘 생성이 가능합니다.가 됩니다.플라티콘 마이크로컴은 DKS 마이크로컴에 비해 광스펙트럼 폭이 좁은 편입니다.의 높은 에너지 변환 효율을 나타내며, 가시광선 파장대에서도 활용될 수 있습니다.본 연구는 자기 주입 동기화를 이용하여 플라티콘 마이크로컴 생성을 단순화하여,CMOS 호환 플랫폼에서 집적화를 촉진할 수 있는 길을 열어줍니다.

발표 내용:

안정된 THz 주파수의 고강도 초단파 펄스열(펨토초에서 피코초)생성은 빛과 물질의 상호작용을 연구하거나 측정, 초고속 통신을 위해 필요합니다.있다. 고체전기 여기 레이저에서 짧은 펄스를 생성하는 주요 방법은 수동 모드 동기화입니다.그러나 수동 모드 동기화는 아직 테라헤르츠 영역에서는 실현되지 않았으며, 지난 20년간오랜 기간의 목표 중 하나다.

발표 내용:

본 연구에서는 좁은 선폭과 광학 절연을 결합한 완전 온칩 레이저 시스템을 시연했다. 저Q 온칩 레이저에 고Q SiN 마이크로 링 공진기를 사용하여 단일 CMOS 호환 칩에서 자기 주입 동기화(SIL)와 아이솔레이션을 결합하여 고출력에서도 강력한 피드백을 제공할 수 있는 디바이스를 제작했다. 이 시스템은 집적형 DFB 레이저를 14dB 패시브 아이솔레이션과 동시에 주파수 노이즈를 25~35dB 감소시킬 수 있으며, 턴키 방식으로 신뢰성 있게 작동한다.

Nat. Commun. 15, 7614 (2024).
Markus Ludwig, Furkan Ayhan, Tobias M. Schmidt, Thibault Wildi, Thibault Voumard, Roman Blum, Zhichao Ye, Fuchuan Lei, Fuchuan Lei, François Wildi, Francesco Pepe, Mahmoud A. Gaafar Mahmoud A. Gaafar, Ewelina Obrzud, Davide Grassani, Olivia Hefti, Sylvain Karlen, Steve Lecomte, François Moreau, Bruno Chazelas, Rico Sottile, 빅터 토레스 컴퍼니, Victor Braschke, Victor Torres Company Victor Torres Company, Victor Brasch, Luis G. Villanueva, François Bouchy, Tobias Herr

발표 내용:

우주 탐사에서의 분광 측정에는 정확한 주파수 보정이 필요하며, 광주파 콤은 그 특성으로 인해 주파수 레퍼런스로서의 활용이 기대되고 있다. 그러나 일반적으로 단파장 쪽에 가까워질수록 물질 분산의 정상분산성이 강해지기 때문에, 자외선 대역에서는 콤에 의한 주파수 보정이 어려웠다. 본 연구에서는 리튬니오베이트(LN)의 주기적 구조 설계를 통해 제4고조파 발생을 효율적으로 일으켜 193THz 중심의 EO컴에서 800THz 전후로 퍼지는 UV컴의 발생을 실증하였다. 또한, SiN 마이크로 공진기를 이용한 마이크로컴에서도 유사한 고조파 발생을 실증하였다. 본 연구의 성과에 더하여, 추가적인 노이즈 저감 및 스펙트럼의 정합성 향상을 실현함으로써 통신 파장대역의 펌프광에서 가시광-자외선 사이의 간격이 없는 연속적인 스펙트럼을 얻을 수 있어, 자외선 정밀 분광을 실현하기 위한 새로운 방법의 가능성을 제시한다.

발표 내용:

이 논문에서는 Kerr 마이크로컴을 이용한 실시간 비디오 이미지처리장치를 제안하였습니다. 제안한 영상처리장치는 17 테라비트/초의 처리능력을 가진약 400,000개의 비디오 신호를 동시에 처리할 수 있습니다. 또한 이미지의 엣지 검사아웃, 엣지 강조, 모션 블러 등 34가지의 이미지 처리 기능을 동시에 실행할 수 있습니다.가 가능합니다. 비디오 영상처리장치는 RF 포토닉 필터를 기반으로 구축된되고 있습니다. 본 연구에서는 솔리톤 크리스탈 마이크로컴을 사용하였습니다. 이 콤는 95개의 파장을 생성하여 초병렬 처리의 기반이 되며, 각 채널은64기가보(픽셀/초)의 속도로 작동합니다.향후 로봇 비전과 머신러닝에의 적용이 기대되고 있습니다.

발표 내용:

본 논문에서는 유도 Brillouin 산란(SBS)을 이용한 마이크로파 포토닉스필터를 제안하였다. 단일 레이저에서 분리된 펌프광과 프로브광의 사이드바를 통해를 간섭시켜 최대 100dB의 소광비와 최대 50ns의 지연 응답을 실현한 필터를 달성하였다. 또한, QAM 신호를 전송하여 간섭 신호를 억제하는 효과를 확인하였다. 이필터는 13dBm의 저전력으로 동작하며, 복잡한 시스템 구성이 필요하지 않아 향후의 광필터 설계에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.

발표 내용:

공간계에서의 비동기식 광 신경망 가속기를 구성하였으며, LED 광원과 공간광 변조기를 이용하여 빛에 의한 행렬적분 계산을 구현하고, 전기 회로와 동시에 구현함으로써 활성화 함수의 구현을 포함한 신경망의 다중화를 용이하게 하였다. 500kHz의 동작 속도로 원리 실증을 실시하여 MNIST 분류 문제에서 약 92%의 높은 정답률을 보였다. 또한 저전력 소모성이 우수하여 상용 GPU에 필적할 수 있음을 보여주었다. 향후 고속화, 대규모화, 집적화를 기대할 수 있다.

발표 내용:

본 연구에서는 단색 펌프 듀얼 모드 마이크로 공진기를 이용한 50 GHz 듀얼 마이크로컴 생성에 대한 새로운 접근법을 시연하였다. 이 방법은 소형화 및 집적화 실현에 큰 잠재력을 가지고 있으며, 다른 재료 플랫폼에도 적용될 수 있다. 본 연구에서는 TE10 모드의 열 효과를 활용하여 TE00 모드의 솔리톤 존재 범위를 1.7 MHz에서 740 MHz로 증가시킴으로써 TE00 모드의 솔리톤 존재 범위를 1.7 MHz에서 740 MHz로 증가시킴으로써, TE10 모드에서 발생하는 열 효과를 활용하였다. 이는 압전 주파수 스윕과 느린 온도 제어를 이용한 솔리톤 여기 절차를 단순화한다. 또한, 상호 코히어런트 솔리톤, 1차 마이크로컴과 비코히어런트 솔리톤, 카오스 마이크로컴의 듀얼 마이크로컴은 스펙트럼 분석과 RF 비트 노트 측정 모두에서 검증되었다. 또한, 본 연구에서 제시된 방법은 자동차 마이크로컴 생성에서 마이크로 공진기 모드의 상호 작용 메커니즘을 연구하기 위한 동기부여로 작용할 수 있다.

발표 내용:

타원형 마이크로 디스크와 같은 변형된 마이크로 공진기를 사용하는 것은 미세한작은 공진기 레이저의 자유 공간 방출에 대한 해결책이 될 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 그러나공진기를 변형시키면서 공진기를 변형시키는 것은 Q값을 낮추고 결과적으로 출력을 약화시키는 결과를 가져온다.연결된다. 이 문제를 해결하기 위한 접근법으로 변형된 미세공진기 구조에 의한 출력이힘의 강도에 미치는 부정적인 영향을 보상하기 위해 고효율 이득 매체를 사용하는 경우가 있다. 본 연구에서는 레이저 이득 매체로 우수한 레이저 결정 재료인 Nd:YAG를 채택하고, 궤도 길이 반경 15μ의m, 편심률 0.15의 타원형 마이크로 디스크 레이저 제작에 성공했다. 여기광에 808nm레이저를 사용하여 경사 효율 1.7%, 최대 출력 58μW의 경이로운 자유공간 레이저 발진을 실현하였다. 본 연구는 변형 마이크로 공진기 레이저의 응용 발전에기여하는 것이다.

발표 내용:

본 연구소연구에서는 Si 위에 직접 성장시킨 양자점 레이저를 사용하여 턴키 방식으로 외부 공진기기 동기화(ECL)가 가능한 SIL(Self-Injection Lock) 레이저의 코히렌를 실현했다. 이 고성능 양자점 레이저는 확장 가능하고 저비용의 헤테로 레이저로

로에피택셜 집적 플랫폼을 제공한다. 또한, 양자점 레이저의남성 없는 성질은 낮은 Q값의 외부 공진기를 이용한 ECL에서 16Hz의 로렌츠 선폭을기존 양자 우물(QW) 레이저에 비해 주파수 노이즈를 한 단계 더 개선할 수 있습니다.한다.

발표 내용:

원래 미세 공진기를 이용한 솔리톤의 발생은 비선형 효과와 균형 잡힌 분산가 요구되어 왔다. 본 연구에서는 이를 대체할 수 있는 새로운 방법으로, 스펙트럼 필탈링에 의한 솔리톤의 발생에 대해 실험과 계산의 양면에서 검토했다. 결과이 방법에 의한 솔리톤은 분산을 이용하여 생성된 솔리톤보다 스펙트럼 간격이 더 넓습니다.가 조밀하고, 에너지가 펄스 지속시간에 제한을 받지 않는 특징이 있습니다.가 밝혀졌다. 이 발견은 전례 없는 특징을 가진 소산성 솔리톤과 주파수 콤의를 생성하는 새로운 기법으로 이어질 것으로 기대된다.

발표 내용:

무선기술의 발전에 따라 레이더 고도계와 5G 네트워크 간 간섭 등심각한 전파 간섭이 우려되고 있다. 모바일 트랜시버는 시간이 지남에 따라 다른 비율로비율로 신호를 혼합하기 때문에 기존의 디지털 신호처리에서는 높은 지연이 병목현상으로 작용하여되고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 시스템 온 칩의포토닉 프로세서를 제안한다. 이 프로세서는 아날로그 영역의 신호를 15개의코초 이하의 낮은 지연시간으로 처리하여 전자회로의 처리 속도를 크게 상회한다. 또한, 프로세서을 보완하는 소형 FPGA 기반 전자 주변기기는 실시간으로 분리된 중량을 실시간으로만을 업데이트하여 프로세서가 휴대용 장치로서의 실용성을 가진다. 실험적으로는레이더 고도계와 이동 통신이라는 두 가지 시나리오에서 전송 오류를 억제하고 신뢰성을 확보하기 위해호 대 잡음의 유지를 입증했다.

발표 내용:

본 논문에서는 광집적회로(PIC)를 활용한 딥러닝의 행렬 연산 효율화를 위해 실리콘 마이크로링 공진기(MRR)를 이용한 대칭형 광학 크로스바 어레이를 제안하고 이를 실증하였습니다. 기존의 광학 가속기는 비대칭 구조로 인해 삽입 손실의 불균형이 발생하는 문제가 있었으나, 본 연구에서는 이를 극복하기 위해 대칭 구조의 광학 가속기를 제작하여 성능을 향상시켰습니다. 또한 제안한 4×4 MRR 크로스바 어레이는 아이리스 꽃 분류 과제에서 93.3%의 정확도를 달성하였으며, 오차 역전파법을 이용한 신경망 학습 후에도 91.1%의 정확도를 유지하였다. 또한, 손글씨 숫자 인식 과제에서는 9×9 MRR 크로스바 어레이를 이용한 컨볼루션 연산이 높은 성능을 보여 우수한 결과를 얻을 수 있었다.

발표 내용:

위스퍼링 갤러리 모드(WGM)마이크로트로이드 공진기기는 현존하는 가장 민감한 생화학 센서 중 가장 민감한 생화학 센서의1하나다,단일 분자를 검출할 수 있습니다.이러한 장치를 실험실에서 꺼내는 데 있어 주요 장벽은 무엇입니까?빛은 테이퍼형 광섬유를 통해 이러한 장치에 빛을 전달합니다.센트 결합되는 것입니다. 이것은 테이퍼가 깨지기 쉽다,기계적 진동에 시달리고 정확한 위치 결정이 필요합니다.본 연구에서는 자유공간 결합을 통해 토로이드에 빛을 입사시켰다,산란광을 관찰함으로써 광섬유가 필요 없게 되었습니다.디지털 마이크로 미러 장치(DMD)와의 조합,거리 대물렌즈를 결합하여 빛의 주입, 산란광의 관찰,및 이미징에 사용했습니다. 이 접근 방식을 통해,자유공간에서의 간접 결합으로 전자기 유도 투과성(EIT)및 파노 모두소리를 관찰할 수 있었습니다. 이로써,센싱 감도를 향상시킬 수 있습니다. 또한 넓은 유효 결합 면적(개구수=0.14직경~10μm)에 의해,정확한 위치 결정이 필요 없습니다. 본 시스템과FLOWER(주파수 고정형 위스퍼링 에바네센트 공진기)방식을 결합합니다,온도 감지 실험을 통해 감지 성능을 검증했습니다.입력 전력을 조정하면서FLOWER의 공명을 추적하여열 비선형 광학 효과를 조사했습니다. 이 연구는,WGM마이크로토로이드 공진기 구현을 실제 애플리케이션으로 확장하기 위한기반이 될 것이라고 생각합니다.

발표 내용:

이 연구에서는 보손 피크를 고려하여 실리카 마이크로 광공진기 공진기에 대한라만 유도 자기 주파수 이동을 이론적으로 설명할 수 있습니다.연구했다. 그 결과보슨 피크는 솔리톤의 자기 주파수 시프트를 크게 증가시키고특정 펄스 지속시간에서 로렌츠 응답에 의한 시프트보다 특정 펄스 지속시간에서도 큰 기여를 하는 것으로 나타났다.또한 이로 인해 재구성된 라만쇼크 시간은 비교적 긴 펄스 시간으로 재구성되었다.에 있어서도 펄스 폭과 관련이 있음을 보여주었다. 또한솔리톤을 간섭하는 배경의 연속파가 솔리톤의 자기 주파수 이동을 방해하여감소시키는 것으로 나타났다.이 이론적 및 시뮬레이션 결과는실리카 기반 카솔리톤 마이크로컴의 지금까지의 실험들값과 매우 일치하는 것으로 나타났다.

발표 내용:

본 논문에서는,Yb3+/Er3+공첨가 실리카 마이크로스피어 증폭 자연방출出(ASE)광원으로 여기-발광튜닝된 레이저를 연구했다.ASE빛을 이용하는 것와 함께,광대역 튜닝 과정에서 미세 공진기의 커플링 조를 연결합니다.건의 동기화 조정을 피하고미세 공진기를 이용한 튜너블 레이저의 실제 적용을 용이하게 하기 위해했다.Yb3+/Er3+공첨가 실리카 마이크로스피어에서는 중심 파장1μm의ASE광원이 편광에 둔감하기 때문에, 약1595nm의안정적인 단일 모드 레이저가 발생하였다.레이저 모드의 전체 광 변조, 마그네트론 모드의 전체 광 변조를 위해스퍼터링으로 구리 박막을 코팅했다.마이크로 스피어 가열 제어 및 레이저 모드의 선형 튜닝,마이크로 스피어 스템에서 입사하는 구리막에 의한 것이다.ASE빛의 흡수에 의한 열매드러냈다. 튜닝의 범위는190GHz에 도달했다.

발표 내용:

슈퍼 컨티뉴엄(SuperContinuum)SC)광원은 광대역 및 코히어런트 백색 펄스 광원이며, 광원은단 하나의 광원으로 넓은 파장 범위를 커버하여 분광분석이나OCT등에 활용할 수 있다. 지금까지SC광원 생성에는 일반적으로 석재영국산 섬유가 사용되고 있으며2400nm이상의 파장을 커버할 수 없었지만최근 들어 나노 구조로 인해 그레이디드 인덱스(Graded Index)GRIN)섬유를 실현하는 방법이 제안되어비선형성이 크고 투과 대역폭이 넓은 재료로 섬유를 제작할 수 있게 되었습니다.했다. 본 연구에서는 텔라이트GRIN멀티모드 파이버를 생성하고,790~2900nm의SC를 발생시키는 데 성공했다.이 결과는SC광원의 저에너지화적외선으로의 파장 연장의 길을 열어주는 것이다.

발표 내용:

리튬 니오베이트(LN)는나노 스케일 도파관에 강력하게 모드가 갇혀 있고, 나노 스케일 도파관으로동시에 이차 비선형성이 크다，분산 제어가 용이하다，분산 제어가 용이하다，고급 비선형성주기적 구조를 이용한 위상정합이 가능한 등의 특징을 가진 우수한 성능의한 플랫폼이지만한편, 워크 오프의 작은 상태에서의 주파수 컴의 실증에 대해서는미개척이다. 본 논문에서는LN박막의 분산 제어를 이용한 광대역광주파수 콤의 발생, 중심 파장1560nm및780nm에서 실증한다. 이 실증에서 각 파장대별로 각각80nm,12nm의 대역폭을 달성했다.이 결과는 2차 솔리톤 발생의 길을 열어주는 것이다.

발표 내용:

랜덤 비트 생성기는 정보 보안, 암호화, 암호화, 랜덤 비트 발생기, 랜덤 비트 생성기, 랜덤 비트 생성기확률 모델, 시뮬레이션에서 중요하다.현재 랜덤 비트 생성에는속도와 확장성이 과제가 되고 있다. 본 연구에서는단일 마이크로 링 공진기를 기반으로 100Tbit/초의s 규모의 초고속 랜덤 비트 생성을 위한 대규모 병렬 스키마로제안한다. 마이크로링 공진기 내 변조 불안정성(MI)에 의한 카오스 컴을 이용하여편견 없이 수백 개의 독립적인 랜덤 비트 스트림을 동시에 처리합니다.생성하는 것이 가능하다. 개념검증 실험에서는단 7개의 통신선만으로 2Tbit/초의s 이상의 랜덤 비트 스트림을 생성할 수 있음을 보여주었다.이 비트율은사용하는 통신선 수를 늘리면 쉽게 개선할 수 있습니다.. 본 연구의 접근 방식은 안전한 통신과 고성능 컴퓨팅을 위한매우 우수한 속도와 확장성을 갖춘 칩 스케일 랜덤비저빌리티생성하는 것을 실현했다.

발표 내용:

자기잠금 라만 단일 솔리톤을 생성하고OPO와 유도 라만 산란 사이의 상대적 임계값 파워를 조정합니다.에 의해,주파수컴의 다양한 스펙트럼 다이내믹스를 특성화했다.라만 산란 광자를 통해 넓은 RF 선폭(320kHz)을 가지고 있습니다.sech2포락선 라만콤을 생성할 수 있습니다,특정 조건 하에서동시에 자발적이고 결정론적인 라만 단일 솔리톤의 생성이 달성되고다. 이 자체 잠금 식 단일 솔리톤은,외부 잠금장치 없이 생성되며2시간 이상 유지되었다. 또한,마이크로캐비티 내에서 SBS 생성에 적합한 FSR을 필요로 하는 부스릴안솔리톤과 달리, 릴안솔리톤은라만솔리톤은 그런 제약이 없고, 라만솔리톤은다양한 반복률의 솔리톤을 생성할 수 있다.이 연구는자기 잠금 라만 단일 솔리톤을 생성한 최초의 실험이다..

발표 내용:

집적 칩 스케일의 OFD(광주파수 분주)를 입증하고, 매우 높은저소음의
밀리미터파 발생을 실현했다. 큰 모드 부피를 가진 평면 도파관 기반코일 공진기를
를 사용하여 위상 안정성을 확보하고, 도파관 결합 마이크로 공진기를 이용하여 발진살아있는 솔리톤마
이크로컴을 이용하여 빛에서 밀리미터파 주파수까지 분주하였다. 생성된100GHz 신호의
위상 잡음으로 기존에 보고된 SiN 기반의 마이크로파 및두 자릿수 이상 낮음
오프셋 주파수 10kHz에서 -114dBc/Hz의 잡음레벨벨을 달성했다.
밀리미터파 발생의 집적화는 통신, 레이더, 센싱 시스템에서 흔들림이 없는이크스루가 되어
얻는 기술이며, 이번 소자는 향후 반도체 레이저, 증폭그릇, 포토디테
쿠타와 이종 집적화가 가능하여 폭넓은 응용이 가능하다.

발표 내용:

실리콘 나이트라이드(SiN)에 의한 Kerr 솔리톤 발생과실리콘(Si)을 이용한 변조기, 분산 보상기, 수신기를 집적화하여단일모드 광섬유에서 WDM 통신을 시연했다. 20km 길이의 SMF에서 1.68Tbit/초를 달성했다.s의 통신 속도를 달성하고, 40km SMF에서 분산 보상을 상용 트랜시버의 1/10 수준으로 달성했다.6까지 낮추는 데 성공했다. 향후 10Tbit/초s 이상의 데이터 전송률을 달성할 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 이를 통해데이터센터 등에서의 상호 연결을 고효율화할 수 있을 것으로 기대된다.