IWAM2013 加藤拓实和斋藤龙介

研究

非对称微腔及其应用国际研讨会(IWAM)参会报告

田边实验室 Takumi Kato、Ryusuke Saito

2013年8月2日至5日。

在10月6日至10日于佛罗里达州奥兰多举行的FiO2013(光学前沿)上。
会上进行了海报展示,并参加了许多研究报告。

[摘要].

IWAM是一个专业研究会议,在北京大学肖课题组的号召下,仅汇集了微光谐振器周边领域的研究,不仅有北京大学的高质量报告,还汇集了中国其他地区的优秀相关研究。尽管会期只有短短两天,但我们还是聆听并讨论了十余场讲座。除了学生的报告之外,该领域顶尖专家的参与也是本次会议的一大特色,例如 F. Vollmer 教授关于微光谐振器传感的主题讲座和董春华教授关于光机械学的讲座。会议由博士生蒋学锋和李蓓蓓组织。 我很幸运能够参加这次学生主动积极组织研究小组的先进尝试。如果以后有机会,我觉得田边实验室也可以组织一个研究小组,由学生牵头,邀请其他大学和国外大学的学生和教授参加。我们的报告与北京大学正在进行的变形腔体和传感领域的研究有一定的联系,因此我们在会上收到了许多积极的提问。

加藤琢磨、斋藤龙介

[研究趋势调查]。

...利用光学微腔进行生物传感,F. Vollmer。
利用微光学谐振器进行传感正从测量单个粒子的阶段进入下一阶段。在测量单个粒子的方向上,"等离子体增强 "技术,如 "通过在 WGM 谐振器上涂一层金属(芯壳)来提高灵敏度 "和 "通过将一块金属靠近 WGM 谐振器来局部诱导等离子体共振来提高灵敏度",已经达到了相当低的临界值。通过 "用外壳提高灵敏度 "和 "在靠近 WGM 谐振器的地方放置金属条,局部引起等离子体共振 "等 "等离子体增强 "方法,阈值已达到相当低的水平。使用棱柱形耦合器代替锥形纤维也被认为提高了这种传感的质量和稳定性。下一个方向是 "DNA 纳米技术",它可能能够检测 DNA 的相互作用。 利用 A-T G-C 等组合具有强连接性这一事实,预计单链 DNA 将事先涂在微球上,当与微球精确结合的 DNA 附着时,共振频谱将发生变化。
参考文献:F. Vollmer 等人,"高 Q 值微腔的无标记检测:集成设备的生物传感机制综述。Nanophotonics 1, 267(2012).

复合微腔及其在热传感和拉曼激光中的应用,北京大学,李蓓蓓。
由于热光学效应,硅胶在受热时折射率会增加:温度每升高 1°C,折射率就会变化 1 倍。在二氧化硅环状体上涂覆 PMDS 会改变这种热光学系数,使折射率对热更加敏感,从而使其能够用于热感应。在锥形纤维上滴入一滴水并使其靠近环状体,即可完成涂层。二氧化硅和 PMDS 的分子振动不同,因此观察到的拉曼发射也不同。发射度似乎约为 1.5 度。
参考文献:Bei-Bei Li 等人,"来自片上高 Q 值聚合物涂层微腔的低阈值拉曼激光器",Opt. Lett.1802(2013)

利用微腔共振扫描技术检测单个纳米粒子和慢病毒,北京,邵林波。
纳米粒子由 PDMS 涂层硅胶检测。传统方法以测量共振波长偏移量(波长偏移)和模式分裂变化量(模式分裂)为基础,但其缺点是噪声大,且很难显示随时间变化的恒定值。因此,我们正在尝试测量因微粒附着而引起的 Q 值变化(模宽)的方法。这种方法随着时间的推移具有很强的稳定性。的 Q 值约为 1.5 度。

通过光机暗模式实现光波长转换,董春花
众所周知,观测到 OMIT 是由于光学和机械振动共振之间的强耦合;导致 OMIT 的机械振动被归类为光亮模式。这些振动是由光直接引起的。相比之下,暗模式的机械振动不会引起 OMIT。其优点是它们不直接与光耦合,因此可以更稳定地存储信息。这些实验是利用二氧化硅微球进行研究的。他们证明了波长转换是可以进行的,并且已经达到了与佩因特小组竞争的程度。这项工作似乎与 Painter 的 Nat. Comm. 论文同时发表(Painter 在先)。
参考文献:Chunhua Dong 等人,"光学机械暗模式",《科学》第 338 卷第 1609 期(2012 年)。

强耦合光学力学中机械谐振器的动态耗散冷却,刘友春,北京
利用机械振动对硅晶体谐振器进行激光冷却。由于反作用和交换加热,激光冷却微型光学谐振器(图中只有 A 受到照射)的冷却温度限制较高。通过添加冷却诱导激光器(图中的 E),冷却极限可动态降低几个数量级。
参考文献:Yong-Chun Liu 等,"强耦合光机械学中机械谐振器的动态耗散冷却",Phy.Rev.Lett.110,153606(2013)。

基于微气泡谐振器的四波混合参量振荡色散调谐 konb,Ming Li
瓶形结构是用二氧化硅毛细管制造的。因此,它是一种具有中空结构的微型光学谐振器。可以通过二氧化硅部分的厚度和形状来控制色散,这一点已经实现。此外,据说还可以通过用气体或液体代替中空结构中的物质来进一步控制。FWM 实际上已经产生,但这种宽带光梳还没有实现。
我被告知,使用 ns 激光时,即使在相对较低的 Q 值下也会发生 FWM 和拉曼散射。
参考文献:Ming Li 等人,"从色散补偿二氧化硅微泡谐振器中产生克尔参量振荡和频梳",《光学快报》21,16908(2013 年)。光学快报》,21, 16908(2013 年)。

超高 Q 值变形微透镜及其应用,Xue-Feng Jiang,北京。
当硅胶发生适当变形时,其辐射损耗具有方向性。这被用来实现自由空间耦合。他们说,如果变形小于 15%,耦合就能保持。二氧化硅环形结构的制造分为两个步骤:用 XeF2 切割,通过激光回流制成环形后,再用 XeF2 切割。变形是由光刻图案造成的。 这项研究基本上是针对传感方面的。自由空间耦合简单稳定,但效率不高。
这项研究是一种非对称结构,与混沌高度相关。还讨论了共振波长因与混沌耦合而发生偏移的问题,但这一点还没有得到很好的理解。
参考文献:Xue-Feng Jiang 等人,"Highly Unidirectional Emission and Ultralow-Threshold Lasing from On-Chip Ultrahigh-Q Microcavities.24, (2012).

用飞秒激光加工制造高Q值片上光学微腔,Jintian Lin.
飞秒激光辐照改变了二氧化硅的物理性质,并加快了相对于高频蚀刻的蚀刻速度。这种方法可用于制造二氧化硅盘,然后通过回流焊生产硅胶。这种方法的特点是可以制造三维结构和更广泛的材料:还用掺钕玻璃制造了环状结构,并对激光进行了测量。研究小组似乎没有良好的测量环境,因此认为实际测量结果要高得多。
参考文献:Jintian Lin 等人,"利用飞秒激光直写技术制造片上三维高 Q 值微腔。光学快报》20,10212(2012 年)。