期刊俱乐部 2024 | 田边光子结构小组

期刊俱乐部

按年份（4-12月）划分

2024 财政年度。

演示文稿 :

量子揺らぎは散逸性カー・ソリトンのパルス列にジッターを与え，いくつかのアプリケーションに影響を与える．本論文ではAlGaAsベースの微小共振器を用いてダークパルスを発生させ，その量子デコヒーレンスを計測した．また量子限界コヒーレンスをブライトソリトンと比較した際，ダークパルスの方が優れていることを明確に示した（具体的な数値としてはジッターのスペクトル密度がダークパルスの方が同条件で発生させたブライトソリトンよりも13dB低い．）．本研究は散逸性カー・ソリトンの重要な性能評価を確立するものである．．

演示文稿 :

通信帯域で動作するエルビウムイオンドープリチウムニオブ酸（LN）マイクロキャビティレーザーは、最近大きな注目を集めています。しかし、その変換効率とレーザー閾値には、まだ大幅に改善の余地があります。ここでは、紫外線リソグラフィー、アルゴンイオンエッチング、化学機械研磨プロセスを使用して、エルビウム-イッテルビウム共ドープLN薄膜をベースにしたマイクロディスクキャビティを作製しました。エルビウム-イッテルビウム共ドーピングによる利得係数の改善の恩恵を受けて、980 nm帯の光ポンプ下で作製したマイクロディスクで、超低閾値（約1 μW）と高変換効率（1.8 × 10^-3%）のレーザー放射が観測されました。この研究は、LN薄膜レーザーの性能を改善するための効果的な参考資料となります。

演示文稿 :

この論文ではWGM微小光共振器において，一方向のポンプを用いて双方向ラマンソリトンコムを，初めて実験的に実証した．ラマン利得の双方向性を考慮した理論モデルを構築し，正常分散領域で駆動するポンプを用い，異常分散領域において発生する，前方・後方伝播ラマンsech²形ソリトンの解析解を見出した．ラマンソリトンは損失とCW波（両方向で等しい）からのラマン増幅，さらに分散とカー効果のバランスによって成り立つのでその安定性についても述べられている．

演示文稿 :

本論文は、正常分散を持つ集積Si3N4マイクロ共振器において、レーザー自己注入同期を用いたプラチコンマイクロコム生成を実証しています。これは、従来の分散エンジニアリングを必要とする異常分散ベースのDKSマイクロコム生成とは対照的なアプローチです．論文では、市販のDFBレーザーをSi3N4チップに結合し、レーザー電流を調整するだけで、多様なプラチコン状態を直接生成できることを示しています。自己注入同期により、レーザーは通常は不安定な離調点でロックされ、安定したプラチコン生成が可能になります。プラチコンマイクロコムは、DKSマイクロコムと比較して光スペクトル幅は狭いものの、高いエネルギー変換効率を示し、可視波長域でも利用できる可能性があります。本研究は、自己注入同期を用いることで、プラチコンマイクロコム生成を簡素化し、CMOS互換プラットフォーム上での集積化を促進する道を開くものです．

演示文稿 :

安定したTHｚ周波数の高強度な超短パルス列（フェムト秒からピコ秒）の生成は、光と物質の相互作用を研究することや測定，超高速通信のために必要である。固体電気励起レーザでは、短パルスを発生させる主な方法は受動モード同期である。しかし、受動モード同期はテラヘルツ領域ではまだ実現されておらず、過去20年間にわたる長年の目標のひとつとなっている。

演示文稿 :

本研究では，狭い線幅と光アイソレーションを兼ね備えた完全オンチップのレーザシステムを実証した．低Qのオンチップレーザーに対して高QのSiN微小リング共振器を用いて自己注入同期（SIL）とアイソレーションを単一のCMOS互換チップ上で組み合わせることにより，高電力でも強力なフィードバックを提供できるデバイスを製造した．このシステムは集積DFBレーザを14dBパッシブにアイソレーションすると同時に，周波数ノイズを25～35dB低減することができ，ターンキーの信頼性で動作する．

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

演示文稿 :

宇宙探査における分光測定には正確な周波数の較正が必要であり，光周波数コムはその特徴から周波数のリファレンスとしての利用が期待されている．しかし，一般に短波長側に近づくにつれて材料分散の正常分散性が強まるために，紫外光の帯域においてコムによる周波数較正は困難であった．本研究では，ニオブ酸リチウム(LN)の周期構造の設計によって第四高調波発生を効率よく起こすことで193THz中心のEOコムから800THz前後に広がるUVコムの発生を実証した．さらに，SiN微小共振器を用いたマイクロコムでも同様の高調波発生を実証した．本研究の成果に加え，更なるノイズの低減やスペクトルの整合性の向上を実現することで，通信波長帯のポンプ光から可視光-紫外光間のギャップが無い連続的なスペクトルを得ることができ，紫外線精密分光を実現するための新たな手法の可能性が示される

演示文稿 :

この論文では、Kerr マイクロコムを利用したリアルタイムのビデオ画像処理装置を提案しました。提案した画像処理装置は 17 テラビット/秒の処理能力を備えており、約 400,000 のビデオ信号を同時に処理できます。また画像のエッジ検出、エッジ強調、モーションブラーなど 34種類の画像処理機能を同時に実行することが可能です。ビデオ画像処理装置は、RF フォトニックフィルタを基盤として構築されています。本研究では、ソリトン結晶マイクロコムを用いています。このコムは、95 個の波長を生成することで、超並列処理の基盤として機能し、各チャネルは64 ギガボー (ピクセル/秒) の速度で動作します。今後はロボットビジョンや機械学習への応用が期待されています。

演示文稿 :

本論文では，誘導ブリルアン散乱(SBS)を利用したマイクロ波フォトニックフィルタを提案した．単一レーザから分けられたポンプ光とプローブ光のサイドバンドを干渉させることでフィルタを実現し，最大100dBの消光比と最大50ns遅延応答を達成した．また，QAM信号を送信し，干渉信号を抑制する効果を確認した．このフィルタは，13dBmの低電力で動作し，複雑なシステム構成が不要であるため，今後のフォトニックフィルタの設計に大きく影響することが期待されている．

演示文稿 :

空間系におけるインコヒレントな光ニューラルネットワークアクセラレータを構成した．LED光源と空間光変調器を用いて光による行列積計算を実装し，電気回路と同時に実装することで，活性化関数の実装を含めたニューラルネットの多重化を容易にした． 500kHzの動作速度で原理実証を行い，MNIST分類問題で約92%と高い正答率を示した．また低消費電力性に優れ，商用のGPUに匹敵することができると示した．今後の高速化，大規模化，集積化が見込める．

演示文稿 :

本研究では単色のポンプデュアルモードマイクロ共振器を用いた50 GHzデュアルマイクロコム生成の新たなアプローチを実証した．この方法は小型化と統合の実現において大きな可能性を持ち，他の材料プラットフォームにも応用可能である．本研究では数値シミュレーションと実験測定の両方が行われた．TE10モードからの熱効果を活用することで，TE00モードのソリトン存在範囲を1.7 MHzから740 MHzに増加させた．これにより圧電周波数スイープや遅い温度制御を用いたソリトン励起手順が簡素化される．さらに，相互にコヒーレントなソリトン，プライマリーマイクロコムおよび非コヒーレントなソリトン，カオスマイクロコムのデュアルマイクロコムは，スペクトル分析とRFビートノート測定の両方で検証された．．さらに，本研究で提示された方法は，カー・マイクロコム生成におけるマイクロ共振器モードの相互作用メカニズムを研究するための動機付けとして機能する可能性もある．．

演示文稿 :

楕円形のマイクロディスクのような変形した微小共振器を用いることは微小共振器レーザにおける自由空間放出の解決策になることはよく知られている．しかしながら共振器を変形させることはQ値を低下させ，結果的に出力を弱くすることに繋がる．この問題を解決するアプローチとして，変形した微小共振器の構造による出力強度への負の影響を補償する高効率のゲイン媒質を使用することがある．本研究では，レーザー利得媒体として優れたレーザー結晶材料Nd:YAGを採用し、軌道長半径15μm、偏心率0.15の楕円マイクロディスクレーザーの作製に成功した。励起光に808nmレーザーを用いることで、スロープ効率1.7％、最大出力58μWという驚異的な自由空間レーザー発振を実現した。本研究は、変形マイクロ共振器レーザーの応用の発展に貢献するものである。

演示文稿 :

本研究では，Si上に直接成長させた量子ドットレーザーを用いて，ターンキーで外部共振器同期（ECL）が可能なセルフインジェクションロック（SIL）レーザーのコヒーレンスを実現した．この高性能量子ドット・レーザーは，スケーラブルで低コストのヘテ

ロエピタキシャル集積プラットフォームを提供する．さらに，量子ドットレーザーのカオスフリーな性質は，低Q値の外部共振器を用いたECL下で16Hzのローレンツ線幅を可能にし，従来の量子井戸（QW)レーザーに比べて周波数ノイズをさらに1桁改善す下表显示了调查的结果。

演示文稿 :

元来，微小共振器を用いたソリトンの発生には非線形効果に釣り合う分散が必要とされてきた．本研究ではこれに代わる新たな手法として，スペクトルフィルタリングによるソリトンの発生について，実験，計算の両面から検討した．結果として，この手法によるソリトンは分散を用いて発生させたソリトンよりスペクトル間隔が密であり，さらにエネルギーがパルス持続時間に制限されないという特徴を持つことが明らかになった．この発見は前例のない特徴を持つ散逸性ソリトンや周波数コムを生成するための新たな手法につながることが期待される.

演示文稿 :

無線技術の進展に伴い，レーダー高度計と5Gネットワーク間の干渉など，深刻な電波干渉が懸念されている．モバイルトランシーバーは時間とともに異なる比率で信号を混合するため，従来のデジタル信号処理では高い遅延がボトルネックとなっている．本論文では，この課題を解決するために，システム・オン・チップのフォトニックプロセッサを提案する．このプロセッサはアナログ領域での信号を15ピコ秒以下の低遅延で処理し，電子回路の処理速度を大幅に上回る．さらに，プロセッサを補完するコンパクトなFPGAベースの電子ペリフェラルが，リアルタイムで分離重みを更新し，プロセッサが携帯型デバイスとしての実用性を有する．実験的には，レーダー高度計と移動体通信という2つのシナリオにおいて，伝送エラーの抑制と信号対雑音の維持を実証した．

演示文稿 :

本論文では、フォトニック集積回路（PIC）を活用したディープラーニングの行列演算の効率化に向けて、シリコンマイクロリング共振器（MRR）を用いた対称型光学クロスバーアレイを提案し、実証しました。従来の光学アクセラレータでは、非対称構造によって挿入損失に不均衡が生じるという課題がありましたが、本研究ではこれを克服するために対称構造の光学アクセラレータを製作し、性能の改善を図りました。また提案した4×4 MRRクロスバーアレイは、アヤメの花分類タスクにおいて93.3%の精度を達成、誤差逆伝搬法を用いたニューラルネットワークの学習後も91.1%の精度を維持しました。さらに、手書き数字認識タスクでは、9×9 MRRクロスバーアレイを用いた畳み込み演算が高い性能を示し、優れた結果を得ることができました。

演示文稿 :

悄悄话画廊模式(WGM)微天体共振容器是目前最灵敏的生化传感器。1这是一个、可以检测到单个分子。这些设备走出实验室的主要障碍是光通过锥形光纤进入这些设备。分粘合。这使得锥体变得脆弱、它们受到机械振动的影响，需要精确定位。在这项研究中，光通过自由空间耦合注入环形结构、可以观察到散射光，因此无需使用光纤。数字微镜装置(DMD)和组合、结合远距离物镜，注入光线并观察散射光、和成像。有了这种方法自由空间中间接耦合的电磁感应磁导率。(EIT)和法诺公司可以观察到圆环。通过这一点、这样就能提高传感灵敏度。有效耦合面积大(数值孔径=0.14直径 in~10 µm)由无需精确定位。该系统和花朵 (锁频悄声共振器）。多种方法相结合、通过温度传感实验验证了传感性能。在调节输入功率时。花朵通过跟踪和热非线性光学效应。这项研究WGM微型劳埃德谐振器的实施可扩展到实际应用中。我们认为这是基础。

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本研究考虑了二氧化硅微光谐振器中的玻色子峰。理论拉曼诱导的耗散光标孤子自频移，从进行了研究。结果是玻色子峰明显增加了孤子的自频偏移，并且在某些脉冲持续时间内，比洛伦兹响应引起的偏移要大。也做出了重大贡献。由此重建的拉曼冲击时间也相对较长。结果表明，脉冲宽度也与脉冲宽度有关。此外，还表明背景中的连续波干扰孤子，导致孤子自频偏移。研究还表明，它可以减少...这项理论和模拟工作的结果是以前在硅基光标孤子微蜂窝中进行的实验。这些价值观与......

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在本文中、Yb3+/Er3+共同添加的二氧化硅微球的自发释放能力增强。毕业于...(ASE)光源激发。对调谐激光器进行了研究。ASE灯光的使用在宽带调谐过程中的微腔耦合条款。避免案件的同步协调、促进了带有微腔的可调谐激光器的实际应用。以下是研究结果摘要。Yb3+/Er3+在共掺杂二氧化硅微球中，中心波长1μm起来ASE由于光源对偏振不敏感，因此大约需要1595 纳米起来产生了稳定的单模激光器。对于激光模式的全光调制，磁控管铜薄膜是通过溅射法镀上的。微球的加热控制和激光模式的线性调谐均可实现、铜膜从微球的茎部入射。ASE光吸收实际揭晓。调音范围190 千兆赫达到。

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超连续 (SC)光源是一种宽带相干白脉冲光源。单个光源可覆盖很宽的波长范围，可用于进行光谱分析和华侨城(的人 "这样的人该系统可用于以下目的。到目前为止，还无法SC光源的产生一般需要使用石头使用英国纤维，以及2400 纳米覆盖波长超过尽管他们做不到。近年来，纳米结构实现了分级指数 (GRIN)提出了一种实现光纤的方法，并且现在，光纤可以用非线性度大、传输带宽宽的材料制成。这项研究由国家信息和通信技术研究所（NICT）进行。本研究中的碲。GRIN创建多模光纤和，790~2900 纳米起来SC该系统成功生成了这样做的结果是SC低能耗光源它为波长扩展到红外线铺平了道路。

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铌酸锂(LN)(2)《中华人民共和国民法通则》。该模式可被强烈限制在纳米级波导中，并且同时，二阶非线性较大，分散控制容易，而且出色的功能，如利用周期性结构进行相位匹配的可能性。该平台是由另一方面，在小范围走频条件下演示频率梳时这是一个尚未探索的问题。本文LN利用薄膜色散控制实现宽带。产生中心波长为1560 纳米和780 纳米演示在在该演示中，每个波段都是80n米，12 纳米带宽。这一结果为产生二次孤子铺平了道路。

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随机比特发生器可用于信息安全、密码学和其他领域。在随机建模和模拟中非常重要。目前，随机比特生成涉及使用速度和可扩展性都是挑战。在这项研究中，我们开发了一种基于单个微波谐振器，100 Tbit/用于 s 级超快随机比特生成的大规模并行方案。提案。微振谐振器的调制不稳定性（MI）。使用 chaos.com同时提供数百个无偏差的独立随机比特流可以生成在概念验证实验中2 Tbit/，只有七条梳理线。事实证明，随机比特流的生成速度可以超过 s该比特率基于可以通过增加使用的通信线路数量来轻松改进。.本研究采用的方法是开发一种安全通信和高性能计算的新方法。芯片级随机偏置，速度和可扩展性极佳该系统实现了生成

演示文稿 :

它能产生自锁定拉曼单孤子和调整 OPO 和诱导拉曼散射之间的相对阈值功率。由对频率梳的不同频谱动态进行了描述。通过拉曼散射光子实现宽射频线宽（320 千赫坪寸2可以生成包络拉曼梳状、在某些条件下同时实现了拉曼单孤子的自发和确定性生成，并该孤子是一个自锁的单孤子。这个自锁的单孤子是、生成时没有外部锁定机制和它维持了两个多小时。还有在微腔中产生 SBS 需要合适的 FSR。与之不同的是，里氏孤子是拉曼孤子没有这种限制。以不同的重复率产生孤子的可能性。这项研究由首个产生单个自锁拉曼孤子的实验。...

演示文稿 :

展示了集成芯片级 OFD（光分频）和极高分辨率的低噪音。
实现了毫米波的产生。具有大模式体积的平面波导底座。的线圈谐振器
通过使用波导耦合微型谐振器，确保了相位稳定性。孤立活体
分频是利用微型计算机从光频到毫米波频率进行的。产生的的 100 千兆赫信号
在相位噪声方面，之前报道的基于氮化硅的微波和相比之下低两个数量级以上
偏移频率为 10 kHz 时，噪音水平为 -114 dBc/Hz。........
毫米波综合发电是通信、雷达和传感系统的模糊化。伊克苏鲁，然后
该装置是一种未来可用于半导体激光器和放大的技术。光电探测仪器
与集群进行异构整合的可能性预计会有广泛的应用。

演示文稿 :

利用氮化硅（SiN）和氦氖产生的 Kerr 孤子它集成了硅（Si）调制器、色散补偿器和接收器。演示了单模光纤上的波分复用通信。在 20 千米长的 SMF 上实现了 1.68 Tbit/。除了能达到 1.5 秒的传输速度外，40 千米 SMF 的色散补偿也是商用收发器的 1/1。成功降至 6。未来，10 Tbit/.数据传输速率也有可能超过 1.5 秒。它有望提高数据中心互联的效率。