Journal Club 2023 | 田辺光子结构组

期刊俱乐部

按年份（4-12月）划分

2023财政年度。

演示文稿 :

在过去十年中，无源非线性光学谐振器已成为产生超短光脉冲和相应宽带频率梳的一种新方法。本研究探讨了利用无源谐振器产生超短脉冲的新方法。利用二氧化硅特有的非线性拉曼放大技术，通过在标准商用光纤中产生的谐振器锁相脉冲，果断地产生了持续时间远低于 100 fs 的低噪声耗散孤子。我们探索了新的耗散拉曼孤子状态的物理原理，并确定了脉冲特性的缩放规律，从而可以在不影响孤子持续时间的情况下自由调节输出重复率。该方法实现了商用光纤（有源或无源）中产生的最短脉冲，并有可能利用现有的色散工程硅微腔转移到芯片级格式。

演示文稿 :

光学混沌对私人通信、加密、抗干扰传感和强化学习等各种应用至关重要。混沌微蜂窝已成为产生大规模光学混沌的理想来源。在这项研究中，我们提出了大规模并行在这项研究中，我们提出了基于混沌微蜂窝和高非线性 AlGaAsOI 平台的大规模并行混沌。我们进一步展示了我们的方法在我们利用硅光子芯片演示了一个具有 20 Gbps 通道速率的 15 通道集成随机比特发生器，进一步展示了我们的方法的应用。我们的工作为基于混沌的信息处理提供了新的可能性我们的工作为使用集成光子技术的混沌信息处理系统提供了新的可能性，并有可能彻底改变当前的通信、传感和计算架构。

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这项研究提出了一种新型双模光子晶体波导，可实现对嵌入式 QD 的直接面内谐振激励。该装置采用双模波导设计，利用一种模式激发 QD，利用另一种模式收集发射的单光子。通过对光子带结构进行适当的工程设计，单光子收集效率可达 β > 0.95，同时还能在一定程度上提高光子收集效率。该装置占地面积小，仅为 50 μm2，可实现稳定、可扩展的单光子激发。该装置占地面积小，仅为 50 μm2，可稳定、可扩展地激发多个发射器，用于多光子量子应用。

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孤子微蜂窝作为一种源自光子学的低噪声微波发生技术非常有前途，但微蜂窝的重复频率基本上由谐振器尺寸决定，这就限制了通过热调谐和泵频率调谐实现宽带和快速频率调谐。在这项研究中，利用一种新的器件配置，展示了一种具有快速重复频率调谐功能的微波孤子微蜂窝。使用的谐振器是铌酸锂环形谐振器，通过沿环形波导加入电光调制器，成功地以 5.0x10^14 Hz/s 的速度调制了 75 MHz 的带宽，调制速度比传统技术快了几个数量级。该装置有望应用于频率测量、频率合成、激光雷达、传感和通信等多种领域。

演示文稿 :

微光谐振器是实现高效光-材料相互作用的理想平台。近年来，纳米级微光谐振器与二维材料的结合进一步丰富了微光谐振器几何结构中的光电子学，推动了激光器、非线性转换器、调制器和传感器的广泛发展。在此，我们报告了石墨烯-微光谐振器光纤中的紧凑型双激光器共振概念。在单个 980 nm 泵浦的驱动下，正交偏振激光线产生了一对断模退行性；两条激光线在真空中产生了 118.96 MHz 的外差节拍音，在 1 MHz 偏移下频率噪声低至 200 Hz^2/Hz观测到的线宽为 930 赫兹。该仪器结构紧凑，可对氨气进行在线、无标记的高分辨率检测，检测限为单 pmol/L。

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本文提出了一种基于 As2Se3 波导的宽带、波长可调的拉曼孤子光源，并进行了数值演示。输入波导在近红外波段表现出反常色散，从而实现了用于拉曼孤子自频移（SSFS）激发的 1.96 μm 光源。输出波导在中红外波段表现出较大的反常色散和良好的模式约束，从而支持进一步的 SSFS 过程。2.29-4.57 μm 波长的可调谐拉曼光源理论上可以在这个片上平台上实现。本研究提出了一种简单易行的策略来扩展光源的调谐范围。所提出的波长可调光源在集成光谱学、气体检测和激光雷达应用方面具有巨大潜力。

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高频载波太赫兹（THz）波具有超宽带宽，因此适用于高数据传输速率。
这对无线传输系统的无线传输至关重要。为了实现多级调制，相位
相位稳定极为重要，此前已开发出使用马赫-泽恩德干涉测量法的相位稳定技术。
波产生了。然而，在这种方法中，当产生相位调制太赫兹波时，相位调制器
有一个影响相位稳定系统的问题。因此，我们开发了一种太赫兹波发生器。
我们设计了一种新的相位稳定方法，使用与灯杆方向相反的光波。结果是
因此，在调制频率超过 3 Gbit/s 的情况下也能实现无差错传输。

演示文稿 :

演示了一种高效的 1.7μm 掺锝光纤激光器，该激光器的谐振器与 1560 纳米铒/镱谐振光纤激光器腔结合在一起，并建立了一个速率方程模型，用于优化光纤长度和输出耦合，以获得所需的输出功率。实验表明，在二极管泵浦功率为 10 W、波长为 976 nm 的情况下，1720 nm 波段的最大输出功率为 1.13 W，这与建模结果十分吻合。从多模 976 nm 二极管泵浦到 1720 nm 输出的斜率效率为 13.5%，而启动 1560 nm 泵浦功率时的斜率效率达到 62.5%。通过使用掺锝短纤维，最大限度地减少信号重吸收，实现了超过 65 dB 的高信噪比。此外，还讨论了基于所开发模型的进一步功率扩展前景。

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由于元表面设计的最新发展，平面光学在微型化传统笨重光学元件方面取得了巨大进步。这种设计的具体应用包括空间分化和压缩自由空间。在这项工作中，我们引入了一种与偏振无关的光学元件。在这项工作中，我们通过在光子晶体板中设计具有退化带曲率的引导共振，引入了一种与偏振无关的元表面结构。在正常入射的不同频率下工作时，我们的设备可以同时实现自由空间压缩和空间分化。这项工作展示了在超表面设计中采用色散工程来制造具有偏振无关功能的超薄器件的前景。

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本文提出了一种在氮化硅谐振器中产生单孤子的新方法。辅助激光方法泵浦两个谐振，并对其中一个谐振进行热补偿，但这种方法效率较低，因为两个谐振被 FSR 分隔开来，需要一个泵浦和一个单独的激光器。在本研究中，通过合理设计双模谐振器并使用两个谐振频率非常接近的谐振，只用一个泵浦激光就成功地产生了孤子。

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光学混沌通信和密钥分发已被广泛证明具有高速优势，但仅限于城域范围。为了满足主干光纤链路的安全传输要求，实现远距离混沌同步是关键的门槛。在此，我们提出并演示了一种远距离混沌同步方案在此，我们提出并演示了一种利用掺铒光纤放大器（EDFA）和分布式光纤拉曼放大器（DFRA）混合放大的光纤中继传输远距离混沌同步方案。实验和模拟结果表明，由于低噪声 DFRA 的存在，混合放大技术延长了混沌保真传输距离。对混合中继条件的优化进行了研究，包括同步系数超过 0.90 的 1040 公里混沌同步是一项实验。在实验中实现了超过 0.90 的同步系数，为面向骨干网的光混沌通信和密钥分配奠定了基础。.

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集成微波光子滤波器（IMPF）具有宽带和可重构的特性。它在可配置性等方面性能优越。然而，传统方法为了实现该方法的高度可重构性，复杂的系统结构和需要采用调制方法，这给功耗和控制带来了沉重负担。这项研究的成果是在硅光子学平台上开发了一种新的光子学系统。在这项研究中，在硅光子学平台上演示宽带、高度可重构的 IMPF，以及 BPF 和它实现了两种 BSF 的可切换功能，频率范围很宽 ((高达 30 GHz）、高抑制比（BSF 时约为 60 dB）和高光谱分辨率（220 MHz）。拟议 IMPF 的实用性也得到了验证为此，快速通道选择性实验和强干扰抑制实验高分辨率、...IMPF 具有可重新配置等优越性能，是 6G 通信的基本组成部分。新系统消除了微波和毫米波应用中的瓶颈。新系统对实现以下目标非常重要

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偏振选择元件可以控制光学系统的偏振。光学系统的偏振由单层二氧化硅微球控制。我们利用二氧化硅微球和单层来调节光学系统的偏振。基于石墨烯的紧凑型混合结构已经开发出来。.其工作原理是 Whispering Gallery (WG) TE-mo石墨烯通过 Do 和 TM 模式与二氧化硅微球结合。极化相关吸收。微球谐振模式的电场分布和极化状态各不相同。因此，微球与石墨烯之间的间隙距离决定了TE 和 TM 模式的 Q 值和共振波长可以改变。工作组的 WG 模式可以实现上述每种模式的不同变化。将间隙距离从 2.2 µm 减小到 0.3 µm，可产生 90° 偏振方向和 0° 偏振方向的谐振偏振模式。的谐振极化模式之间实现了 11 dB 的极化消光比。这一结果与高性能极化选择元件一个有吸引力的、有效的光子平台，以实现以提供 ........

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与假交叉的差异，具有确定性。2观测孤子产生

微谐振器中的耗散克尔孤子 (DKS（另见预计这种减少将有多种用途。DKS在各州中，单人DKS双人DKS，完美的孤子晶体是它们可以从光学光谱中简单地识别出来。特别是双DKS的状态2由于脉冲干扰的性质，最近的可重构射频phi已经提出了路德教派的应用。然而，传统的双DKS狂野在成型方法中，DKS相对角度的随机变化问题有一个 ........在本文中。97 千兆赫起来氮化硅在微型谐振器中由于采用了双泵系统，双泵具有固定的相对角度。DKS表示渴望、喜欢、憎恨等的对象。演示了可靠地生成这些孤子的方法。它还演示了孤子和彗星的相对角度是如何产生的。上午不为人知由于妇产科背景之间的关系，并澄清背景与DKS与世长辞提供有关纳米技术的新知识。

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多点侧泵 2.825 µm 高密度 EL.通过数值模拟研究了掺钡氟化物光纤激光器的功率和热特性。抛光。基于掺铒氟化物光纤的侧泵耦合器。使用的四点（或六点）掺铒氟化纤维激光器分别是981 纳米波段的泵功率为 100 W（或 75 W），启动功率为 100 W（或 75 W）。激光输出功率超过了 W。另一方面，增益光纤芯片的核心温升小于 1 K，这使得高反射光纤布拉格光栅能够在高功率运行时稳定工作。可以使用以下方式。多点侧泵光纤侧泵配备有效涂层和耦合器的端盖的准备工作已经完成。成熟时，拟议的多点侧泵加铒氟化萤光灯伊伯尔激光器具有一定的可行性，理论上也能进行有效的热管理。这将为开发 100 W 中红外光纤激光器铺平道路。

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在移动平台上部署光谱仪，小型光谱仪需要新的仪器开发理念。强烈的波长依赖性将元素与显示属性的点扩散函数和计算机相结合。计算光谱仪 "的概念很好地解决了这一新概念。元光学该像素的设计旨在操纵点扩散函数，并与波长密切相关。存在。点扩散函数画出双螺旋的元光学。通过设计和记录点扩散函数的波长依赖性，光谱这一新系统能够重建在红外区域，分辨率达到了约 3.5 纳米。

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集成光子学的进步促使我们开发出高度稳定、结构紧凑的宽带梳状发生器，可用于通信、距离测量、光谱学、频率测量、光学计算和量子信息等多种应用。宽带光频梳是在电光腔中产生的，光多次通过相位调制器并在光腔中循环。然而，目前的宽带电光频率梳因转换效率低而受到限制。本研究利用基于铌酸锂薄膜的耦合谐振器平台，展示了一种转换效率为 301 TP3T、光跨度为 132 nm 的集成电光频率梳。此外，通过利用高效率，该器件还可用作片上飞秒脉冲源（脉冲宽度为 336 fs），这对于非线性光学、传感和计算等应用非常重要。

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有望用于自动驾驶光探测与测距（LiDAR）以下是传统的使用脉冲光源飞行时间（TOF）系统和啁啾光源。频率-.调制连续波（FMCW）有一些方法，例如但是LiDAR随着(1) 使用接近于LiDAR由于它们之间的信号混杂而导致精度损失，以及由此引发的事故令人担忧。因此，有必要它使用一台非常混乱的微型计算机作为光源，并且相关混沌时间波形的实用抗干扰性。LiDǞǞǞ已开发完成，现介绍给大家。

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紧凑型窄线宽可见光激光器是光学传感、计量和通信以及精密原子学和物理学的关键部件。掺钛蓝宝石(Ti:Sa)激光器的发射带宽接近一个八度，是生产固体材料的关键工具。掺钛蓝宝石（Ti:Sa）激光器的发射带宽接近一个八度，是生产可见光和近红外波段固态激光的关键工具；然而，今天的商业Ti:Sa激光器系统需要高的泵浦功率，并依赖于对激光器的控制。在本文中，我们介绍了一种光子电路集成的Ti:Sa激光器。在本文中，我们提出了一种光子电路集成的Ti:Sa激光器，它将Ti:Sa增益介质与蓝宝石上的氮化硅集成光子学平台相结合，从而实现了高便携性和最小的功率消耗。我们演示了Ti:Sa激光器从730纳米到830纳米的发光过程，通过将泵浦和发光模式紧密地限制在一个微镜谐振器上，减少了激光器的功率。我们展示了Ti:Sa激光器从730纳米到830纳米，通过严格限制泵和发光模式到单个微镜谐振器，与自由空间的Ti:Sa激光器相比，发光阈值降低了几个数量级，降至6.5 mW。我们的原型光子电路集成的Ti:Sa激光器为下一代主动-被动集成的可见光子学中的宽带可调谐激光器开辟了一条可靠的途径。

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摘要：据我们所知，我们首次在实验中展示了一个高速自由空间安全光通信系统。通过热空气对流大气湍流模拟器，实验研究了大气湍流对光混沌同步的影响。实验表明，即使在中等强度的湍流条件下，也可以通过提高混沌同步率获得高质量的混沌同步。此外，一个使用高偏压的安全加密传输实验也被证实。此外，成功演示了在10米自由空间光链路上使用高偏压诱导的混沌载波进行8-Gbit/s开关密钥数据的安全加密传输实验，误码率低于FEC阈值3。误码率低于3.8×10的FEC阈值。^-3. 这项工作有利地显示了自由空间光传输系统中光混沌加密的可行性。

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具有动态可调谐功能的拓扑光子器件。
在实践中是高度需求的，但以前提出的大多数
光子系统一旦制造出来，就被限制在固定的性能上。
尽管已经提出了一些方法来获得可调性
在拓扑光子系统中，它们被限制在一阶拓扑
态，需要相当复杂的结构。
揭示了菱形光子晶体(PC)的拓扑学特性，例如
首次实现了可调谐的光子设备。
为了达到这个目的，传统的方形格子电脑由四个刚性的
介质棒被重塑为斜方体，保留了反转性
对称性，表现出很好的量化的批量极化。
拓扑边缘和角落状态的特征频率取决于角度
在单元格的相邻边之间，二阶拓扑结构的
系统表现出动态的可调性，对不同的应用很有用
如光学开关和灵活的光束控制。
在可重构路由的结果限于特殊角度的情况下，这
格子重塑机制有能力实现动态可调的
路由，扩大了拓扑光子学的应用范围。
这种机械式格子重塑方法具有简单性和可行性。
为实现更高阶的拓扑光子器件铺平了道路。
动态控制的功能。

演示文稿 :

带有高Q值微光谐振器的耗散性克尔孤子（DKS）是由于低噪音和宽频平行梳状线，已经在许多领域得到应用虽然适用，但由于共振器内功率大，与外部环境的温度交换大，导致热孪缩。稳定性和热噪声阻止了孤子微梳的形成，而相位和频噪声会加重。在本研究中一种结合高速扫频和光边带热补偿的新方法。并提出了提供了一种简单而可靠的方法来实现单一的孤子状态。拟议的系统是以5.5e-X为基础。此外，通过关闭锁定回路，5.5e-15（积分时间1秒）作者报告说，环内重复率的不稳定性

演示文稿 :

无需使用标签或诱捕剂就能对分子进行高灵敏度的检测。识别能力就是医疗诊断、威胁识别和环境监测、它对基础科学很重要。微环形共振器是、与降噪技术相结合、已经证明，无标签的单分子检测是可能的。然而，需要事先了解捕获剂和目标分子的情况。光频网、微光共振器的蒸发场中的分子的高精度。尽管它可能能够提供光谱信息、空气和水中的生物传感尚未得到证实。耦合和热不稳定性，特别是在水溶液中，以及Q值降低、模态频谱变化和其他障碍。这里、这对使用微光共振器的单分子光谱学来说是一个重要的问题、浸泡在空气中或水溶液中时，在可见光到近红外波长的频率它已经实现了产生一些组合。所需的色散是通过模式耦合实现的、这一点可以通过使用更大的微丸来实现。指明。

演示文稿 :

由于其多功能性，孤岛微型计算机已被广泛研究。它是一个领域...当作为精密频率尺使用时，微机有一个宽带位置。必须显示出相位的一致性，并且彗星线的相位噪声和相应的射线宽度是其参数。该研究是为了研究高氮化硅的影响而进行的。本研究是基于高氮化硅的Q利用微型谐振器进行振荡。对生成的孤子微梳的光相位噪声动态进行了分析，并且由于拉曼自频移等原因，一些梳状线的线宽pon。表明线宽可能窄于排位器的线宽...揭示孤子微梳的相干性的物理极限。史凯妮, ...这是一种在芯片上产生光谱相干光的新策略。下表显示了研究的结果。

演示文稿 :

掺铒晶体作为激光二极管(LD)激励的低成本与
可以获得近3微米激光器的紧凑和紧凑结构。CaF2和SrF2晶体由于其萤石结构而 "聚集 "了Er3+离子。而这种效应缩短了Er3+离子之间的空间、晶体内产生了强烈的离子间能量转移。由于团块的存在、不仅解决了自终止过程，而且还避免了Er3+ 2.8微米激光生成过程中的严重热损伤。在这项研究中，使用温度梯度法获得高质量的1.7at.%Er:。CaF2激光晶体被成功地生长出来，在LD泵浦的2756.6纳米激光器中实现了2.32瓦的最大输出功率。这是由LD泵浦的Er3+掺杂的氟化物晶体产生的激光功率、它是近年来最好的。此外，1.7at.% Er：通过LD激发在1532纳米。CaF2激光器的性能也得到了证明，证明了轻度掺杂的Er:CaF2晶体内强大的能量传输。这些成果是通过微型化和对开发旨在降低成本的中红外激光器很有价值。有的。

演示文稿 :

提出了用于高速光子技术的纳米结构（光子晶体），其光学特性仅通过施加静态电压而自发改变。所提出的光子晶体被应用于PCSELs，并证明在没有任何外部开关操作的情况下发生脉冲振荡。这一成就作为PCSEL脉冲生成的新方法具有重要意义，并将导致对载波光子动力学引起的现象的更深入理解。

演示文稿 :

掺钕的级联拉曼激光器已经被开发出来，用于开发深层生物成像的双光子显微镜。为了抑制1060纳米和900纳米之间的模式竞争，这是一个问题，我们开发了一种模式锁定的级联拉曼激光器，它很容易利用弯曲损失来制造。

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