期刊俱乐部2013｜田辺光子结构小组

期刊俱乐部

按年份（4-12月）划分

2013财政年度。

演示文稿 :

基于原子和光子耦合的量子研究大多是通过使用光学谐振器的腔体QED来研究。在这项研究中，我们表明，通过在纳米大小的波导周围适当地安排一个原子晶格，可以在波导上制造一个原子晶格被视为布拉格镜的谐振器，并应用于腔体QED和量子信息处理。该技术的进一步应用有望为构建量子信息网络提供基础。该原则将在演讲中详细解释。

演示文稿 :

有了超灵敏的传感技术，许多以前无法观察的现象都可以被观察和研究。灵敏度在很大程度上与机械振动的Q值有关，在这项研究中，通过使用光捕获的二氧化硅颗粒，实现了极高的Q值。使用该装置，我们观察到热振动的非线性，这在以前是无法观察到的。冷却技术有望实现更高的灵敏度。

演示文稿 :

使用传统的衍射光栅的光谱学有一个问题，即由于需要空间分辨率的波长，光谱仪的尺寸会增大。然而，如果可以用近年来研究较多的Disordered-系统来代替衍射光栅，就可以实现较小的光谱仪，因为光路长度可以通过随机散射增加。在本文中，我们报告了通过使用废弃的光子晶体在芯片上实现了一个具有小尺寸的光谱仪。

演示文稿 :

光子晶体由于其紧凑的尺寸和高度的光约束性，有望被应用于光电路。最近，信息和通信量的增加需要整合，换句话说，需要灵活的三维光学互连，但由于制造的难度和缺乏明确的设计准则，这一点还没有实现。在本文中，首次通过使用斜向波导实现了三维光学互连。

演示文稿 :

光学技术的挑战之一是衍射极限，它将光学元件的微型化限制在波长范围内。利用电磁波和电子之间的耦合的表面等离子体极子是解决这一问题的一个办法。最近，使用这种技术的质子激光器的研究已经发表，但其中一个问题是需要冷却到10K左右。在本研究中，CdS和Ag激光器被用作质子激光器的主要组成部分。在这项研究中，通过使用具有CdS和Ag被MgF2隔开的结构的谐振器，制造了一个可以在室温下操作的等离子体激光器。在这个演讲中，我们的目的是为那些不擅长生物学的人提供一个尽可能容易理解的解释。

演示文稿 :

在对量子发射器的研究中，加强发射器和辐射模式之间的耦合是很重要的，目的是通过使用高Q值的谐振器和小模式体积的质子来加强光和物质之间的互动。在这项研究中，可以利用这两种效应的质子共振器已经被制造出来，并通过实验证明，量子点的自发发射光可以被增强，并且可以从宽带量子发射器中产生波长选择性的单光子源。该演讲将包括对质子的基本原理和其他应用研究的讨论。

演示文稿 :

细胞周期分析对许多细胞生理过程非常重要，并在过去几十年中引起了越来越多的兴趣。在这种情况下，实时和时空分析细胞周期的技术，如Fucci技术，已经引起了很多关注，但无标签的细胞周期分析还没有实现。这篇论文是第一个以无标签方式分析细胞周期而不使用荧光蛋白的研究，其学术影响是巨大的。在这个报告中，我们的目的是以一种对非生物学专家来说尽可能容易理解的方式来解释结果。

演示文稿 :

然而，光子晶体的使用使得缩小设备的尺寸以及实现降低阈值成为可能。然而，通过使用光子晶体，有可能减少元件的尺寸并降低阈值。

演示文稿 :

量子密钥分发是一项已经在实际应用中的技术。然而，由于现有的BB84协议对窃听的脆弱性和基于APD的单光子探测器的低性能，传输距离和秘钥生成率受到限制。在本文中，我们报告了一种差分相移量子密钥分配协议和超导体单光子探测器，其传输距离是传统协议的两倍以上。这一天将集中讨论差分相移协议和超导体单光子探测器，重点是更远距离得以实现的原因。

演示文稿 :

在光学谐振器中，谐振器的稳定性和灵敏度取决于两端的镜子的精度。在光学原子钟和引力波观测中，热噪声的影响越来越大，需要有比传统镜子更稳定的镜子涂层。因此，该小组制造了一种新的单晶多层薄膜，具有低机械损失和高光学质量。在形成法布里-珀罗特谐振器时，观察到150 000的精细度。此外，据观察，在室温下，热噪声被降低到传统镜子的1/10。这有望使开发更敏感的谐振器和更稳定的激光器成为可能。该报告将重点介绍用制造的反射镜进行验证实验的结果。

演示文稿 :

对纳米尺度的温度变化的敏感检测是现代科学中的一个重大挑战。在广泛的温度范围内，温度分辨率低于1℃，并且可以在体内集成的温度计将做出重大贡献，特别是在生物应用方面（例如，通过温度调节基因表达和肿瘤代谢）。在这项研究中，我们提出了一种新的纳米级温度测量方法，该方法基于对钻石氮空位色心（NV中心）中电子自旋的相干操纵，包括利用NV中心进行温度测量的演示和体内实验的结果。该报告将包括实验结果。该报告将重点介绍实验方法和结果。

演示文稿 :

Muneaki Hase, Masayuki Katsuragawa, Anca Monia Constantinescu & Hrvoje Petek 摘要：固态材料中的光学非线性具有极大的意义，因为它们允许在高带宽信息处理中结合光学和电子功能。硅中的三阶非线性光学过程已被用于千兆赫兹波段的光信号处理，但还没有关于太赫兹波段的光调制的研究。在这项研究中，通过用强烈的飞秒脉冲照射硅来激发高振幅的相干纵向光学声子，并实现了对硅的光学折射率的超快调制，从而在纵向光学声子的基本频率（15.6THz）的间隔内产生带宽超过100THz的频率梳。

演示文稿 :

多光子吸收技术在生物成像和三维光学记录方面有潜在的应用。在这项研究中，我们首次报告了通过五光子吸收从一种新的荧光粉中诱导发射的实验观察。与低阶非线性吸收相比，五光子吸收过程提供了强大的空间限制和非常高的成像对比度。此外，在近红外激光激发下，还实现了二至四光子吸收的诱导发射，这将使其成为一种有前途的多光子成像探针，具有生物样品无自发荧光、穿透深度大、灵敏度和分辨率高等特点。

演示文稿 :

关于超越光的衍射极限的光聚焦研究一直很活跃，众所周知，这可以通过使用近场光来解决。近年来，有各种控制近场光聚焦的技术，如使用小孔、质子晶体和超材料等，但它们都需要制造精细和精确的结构，其缺点是光的聚焦程度与结构有关。相比之下，本文报告了一种方法的发现，它可以任意控制光的聚焦程度，而不需要精细的结构。

演示文稿 :

由于光子的自旋而产生的光学自旋霍尔效应已经被观察了一段时间，但相对于自旋方向的位移很小，因此很难观察到。本文通过使用在电介质表面排列的金质天线的超材料，成功地增加了位移，从而促进了观察。

演示文稿 :

负指数超材料（NIMs）有望应用于完美透镜。三维NIM是实现完美透镜的必要条件，但传统的NIM有很高的损耗，不能提供足够的光学性能。在本文中，我们报告了通过使用鱼网型结构来实现低损耗的三维NIM的实验情况。该报告将重点介绍NIM研究的历史及其原则。

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利用纳米光子学将电信号转换为光信号，将实现电子学和光子学的整合。在这项研究中，通过使用L3谐振器和石墨烯的组合，谐振器的谐振波长成功地改变了2纳米，谐振器的反射率改变了400 %。理论调查表明，该装置有可能在几十fJ和250GHz下工作。石墨烯谐振器装置尽管体积小，但有望在较低的功率下实现高速的电和光转换。

演示文稿 :

锁模激光器是产生光梳的方法之一，但在量子级联激光器中很难进行锁模操作，因为增益恢复时间远短于一个谐振器周期的预期光脉冲传播时间，从而导致其他振荡。这是因为增益恢复时间比假定的一个谐振器周期的光脉冲传播时间短得多，导致了另一次振荡。在这项研究中，通过使用量子级联激光器产生了一个光梳子，其结构被设计为具有平坦的群速度色散，使用FWM而不是模式锁定。这有望成为中红外区域的一个宽带、紧凑和电流注入驱动的光梳状源。

演示文稿 :

在衍射极限（250纳米）内有两种主要的打印方法：喷墨和激光打印方法以及本研究中使用的表面质子。喷墨方法具有出色的分辨率，但只能产生单色图像。另一方面，使用表面质子的纳米孔过滤器需要一个周期性的结构，这导致了微尺度的分辨率。在本报告中，通过在纳米结构下插入反射膜，我们成功地实现了无周期性依赖的结构着色，并利用表面质子达到了衍射极限的分辨率。通过改变纳米结构的几何形状，控制表面等离子体和法诺共振之间的相互作用来实现着色。该报告将被广泛描述，包括在CLEO-PR和OECC/PS上关于等离子体学的报告。

演示文稿 :

数学上已经证明，具有阶梯状折射率分布的多层板在很宽的带宽内表现出抗反射特性。然而，由于缺乏与空气折射率非常接近的低折射率的材料，宽带抗反射薄膜直到现在也没有实现。在这项研究中，通过斜向蒸发制备了TiO2和SiO2的薄膜，并调整了它们的折射率以消除宽频带的菲涅尔反射。在SiO2薄膜中实现了n = 1.05的最小折射率。

演示文稿 :

Mitsuru Saito, Kouji Taniguchi, and Taka-hisa Arima 摘要：尽管最近发现了多铁性材料，但这些材料的最大定向二色性为0.1%。在这项研究中，我们通过使用一种具有相对较小的时间客观性和空间对称性破坏程度的材料，成功地获得了100%的非常大的定向二色性值，这是成为多铁性材料的一个条件。这是由于电偶极和磁偶极转换之间有较大的耦合作用。在演讲中，将从电磁效应的基本内容开始进行详细解释。

演示文稿 :

吸收成像已被广泛用于各种应用，从发现红细胞开始，到观察恒星中的尘埃云和现代的玻色-爱因斯坦凝结。在本文中，通过射频保罗诱捕法诱捕隔离在真空中的单个原子，并使用相位菲涅尔透镜以波长分辨率进行成像。这是世界上第一个通过吸收的成像。由于原子的光学特性已被充分了解，原子是了解吸收成像极限的理想样本。该成果将为可见光和X射线范围内的光敏样品成像提供新的方法。

演示文稿 :

对于量子信息处理来说，形成一个连接每个量子系统的量子网络是很重要的。然而，在网络中形成量子节点一直是一个重大挑战。在这项研究中，由光学谐振器中补充的铷原子系统形成了一个节点，原子的量子态被成功地沟通，并在两个远程量子系统之间成功形成了纠缠。本次期刊俱乐部的演讲将集中在两个孤立的量子系统中纠缠的展示。

演示文稿 :

通过在电介质表面上布置金质天线，入射的平面波可以通过改变其在表面上的相位而向任何方向传输或反射。提出 "V型天线 "是因为简单的偶极子不能产生360°的相位变化宽度。通过优化边缘的长度和它们之间的角度，可以在保持散射强度的同时实现广泛的相位变化。此外，通过应用相对于中心的点对称相位变化，确认了拉盖尔-高斯光束的产生。

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什么是期刊俱乐部？
这是一个在田边光子结构实验室举行的公开系列讲座。研究生以上水平的学生调查与光学和相关技术有关的论文，如光子学、材料、生物科学等，并以通俗易懂的方式加以解释。

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