期刊俱乐部2015｜田辺光子结构组

期刊俱乐部

按年份（4-12月）划分

2015财政年度。

演示文稿 :

非极化介质多层反射器是重要的光学器件，在光纤、介质波导和发光二极管中有着大量的应用。在这篇文章中，我们报告了我们对三种鱼类的宽带鸟嘌呤-细胞质 "银色 "多层反射器的生物非极化光学机制的分析。在这些鱼的银色囊下层存在两种类型的双折射鸟嘌呤晶体，一种是光轴与晶体长轴平行，另一种是光轴与晶体平面垂直。这些安排抵消了反射的偏振，因为每个界面的布鲁斯特角不同。这些鱼的反射机制与现有的非偏振镜设计不同，重要的一点是反射器的低折射率层与外部环境之间没有折射率差异。这种机制可以很容易地制造并用于人工光学设备。

演示文稿 :

通过双光子吸收加工的激光微细加工是最近的先进技术之一，但对制造的产品进行评估的例子不多，该技术的研究和实际使用也不是很成功。在这项研究中，通过双光子吸收加工制造了由直径为几百纳米的PMMA聚合物线组成的小弹簧结构，并从不同角度评估了这些弹簧结构的行为是否与普通弹簧相同。

演示文稿 :

在本文中，一个结合了石墨烯和质子的光学调制器被制造出来并被描述。通过采用通过质子的调制方法，质子与石墨烯的相互作用比与光的相互作用高，通过使用具有更高的相互作用的波导结构，在仅10μm^-2的面积上实现了超过0.03 dB μm^-1的调制深度。这与传统硅基光调制器的性能相当，但体积更小，集成度更高，因此有望在未来的光通信中发挥重要作用。

演示文稿 :

已经考虑使用0.1至1.0太赫兹范围内的电磁波作为自由空间无线信号的载波，但太赫兹信号的复用一直是一个问题。这项研究报告了使用一个基于金属平行板波导的天线在超过一个八度的带宽内进行频率复用的演示。

演示文稿 :

尽管在细胞操作、流体动力学和微型机器人等应用方面已经进行了许多关于光学镊子的研究，但人们认为用主要用于这些领域的高斯形光束来捕获大颗粒是很困难的。与此相反，我们提出了一种方法（ENTRAPS），仅仅通过操纵入射光束的相位模式来增加粒子捕集力，并报告说在实验中实际观察到了超过一个数量级的改进。

演示文稿 :

光纤中一个重要的非线性过程是由于折射率的强度依赖性而产生的四波混合。在这项工作中，我们报告了一种新的非线性自作用效应，即自参数放大，在正常色散光纤中，光学光谱变窄导致一个非常稳定的传播，具有独特的光谱分布，这是由于反四波混合，类似于通过光谱尾部的能量转移对光谱中心部分的有效参数放大。类似于光谱中心的有效参数放大，由于尾部的能量转移。自参数放大和稳定的非线性光谱传播与观察到的随机时间波形在光通信和表现出非线性腔内动态的高功率光纤激光器中具有应用。

演示文稿 :

今天，数据中心和计算机中不断增加的数据流量需要具有高带宽和高吞吐量的传输线。本文实现了一种可以在传统CMOS电子线路板上制作的光学聚合物波导。这使得光传输线可以在芯片之间加入，而光纤只用于从板端输入/输出。

演示文稿 :

窄线宽的光谱响应对于颜色辨别是必要的，但目前的系统使用宽带光电二极管和光学滤波器的组合，这使结构复杂化，并限制了颜色感应的质量。
本文报告了一种通过调制光谱响应实现无滤光片窄带光电二极管的方法。
由于它使用的是过氧化物单晶，并且与10月16日Tamaki介绍的论文属于同一研究领域，因此演讲内容将包括性能上的差异。

演示文稿 :

目前，对非易失性全光存储器的需求越来越大，这对实现全光信号处理至关重要。在这项研究中，我们研究了一种在晶态和非晶态之间具有不同光学特性的材料，即Ge2Sb.2特5(GST)为基础的非易失性全光存储器进行了设计。通过引导一个写入脉冲通过一个添加了GST的波导，可以诱导结晶态和非结晶态之间的转换，当一个读取脉冲也被引导通过同一个波导时，其透射率会发生明显的变化。该设备可在室温下操作，可重复使用，并可存储三个月以上的数据。

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三卤化有机铅过氧化物作为一种新的电子器件材料正在吸引人们的注意，因为它们的成本低，而且能够在溶液过程中制备和制造带隙。本文报告了一种单晶包晶石光电探测器，该探测器表现出非常窄的光谱响应，半最大值全宽为20纳米。这种非常窄的光谱灵敏度可以用表面电荷重组来解释，并有望在传感和成像的所有领域得到应用，在这些领域，噪声的影响应该被抑制。

演示文稿 :

通过利用模间相互作用，在正常色散制度下成功地产生了一个凯尔光梳，并进行了锁模。测量了光谱和时间波形，并确认产生了暗脉冲。如果能在正常色散区域实现锁模，例如在材料色散较大的可见光波段，这将使谐振器的设计更加自由，并导致梳状带宽的进一步扩大。

演示文稿 :

在本文中，我们表明由量子点和不对称光子结构组成的手性光子电路能够实现片上不对称光子器件。
这种器件在光子贩卖方向上是不对称的，因此可以应用于单光子二极管，也可以成为单光子晶体管和确定性量子门的重要组成部分。

演示文稿 :

光学微腔，将光限制在一个微小的谐振器内，被广泛用于各种应用，从实现激光和非线性设备到生化和光机械感应。在这项工作中，我们利用活细胞内的微腔和合适的光学增益材料，在体外展示了各种光学功能，如激光振荡。我们正在研究两种类型的微腔，即软腔和硬腔，它们利用的是耳语廊模式。通过注入油滴和天然脂滴形成的软性液滴，已经实现了细胞内激光操作。油滴微激光的激光光谱说明了细胞质中的内应力（大约500pN/μm^2）及其动态波动，其灵敏度为20pN/μm^2（20Pa）。另一种坚硬的类型，利用不同大小的吞噬聚苯乙烯珠内的耳语廊模式，可以很容易地单独标记成千上万的细胞，原则上可以用各种染料进行复用，以标记更多的细胞。

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为了减少光的扩散角，研究和制造了一种利用光刻和回流焊将微型透镜和波导集成在芯片上的结构，并对其进行了光学评估。结果显示，本研究制作的波导与典型波导的12.4°扩散角相比，扩散角明显改善，达到1.85°。此外，尽管以前的一些研究使用透镜和波导来减少扩散角，但这种方法的另一个显著优势是，它可以用来制造除SiON波导以外的波导。

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利用硅光子技术，一个能够输出50GHz信号的射频信号发生器已经实现，它可以用八个微环任意调谐，以实现π相移和振幅调制。这项研究的突出之处在于它是在芯片上实现的，而以前必须使用几公里长的色散补偿光纤进行脉冲整形。

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利用集成在光子芯片上的单模和多模波导，展示了1×2的模式多路复用和波长多路复用传输的切换。该交换机在单独传输10Gb/s数据时，显示出小于1.4dB的功率惩罚，误码率小于10^-9。当同时传输时，额外的功率惩罚小于2.4dB。

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纳米线激光器具有与传统半导体相同的振荡原理，但它们有望成为下一代半导体技术，例如在1/10,000的体积下进行激光振荡。传统的纳米线激光器使用的是块状材料的光学增益，但在这项研究中，制造了活性层中有量子点的纳米线激光器，并实现了室温下的激光振荡。

演示文稿 :

通过利用游标效应引起的两个具有不同FSR的谐振器之间的干扰，即使FSR有小的变化，也有可能将干扰条纹的峰值移动一个通道，并限制要激发的模式。然而，在传统方法中，由于两个谐振器的耦合，谐振频率会分裂。
在这项研究中，两个环形谐振器通过波导间接耦合，并提出了一个系统，其中谐振器内部的相位状态（谐振频率的虚部）分裂而不分裂的谐振频率。通过在分裂状态下进行激光振荡，称为暗态，可以期待与传统的维尼尔效应相同的效果，并且谐振频率不会分裂，如本文所述。

演示文稿 :

超材料作为新的光学设备正在吸引人们的注意，因为它们表现出自然形成的材料不可能具有的特性，如负折射率。然而，由于三维结构的传播损耗较大，人们研究了具有二维结构的超材料，称为双曲超表面。在这篇文章中，将介绍利用双曲元表面在可见光波段的等离子体传播的独特属性和行为。

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虽然对单模光纤进行了很多技术研究，但对多模光纤中出现的复杂非线性现象的研究，尤其是实验，却很少。在这项研究中，通过实验证明，各种非线性现象可以通过空间上改变多模光纤的脉冲输入条件来控制。

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目前，实用量子加密通信的挑战是创建安全和可扩展的量子网络。解决这个问题的一个办法是引入一个与测量设备无关的协议，该协议可以实现长距离的密钥传递，但存在密钥率低的问题。本文从理论和实验上表明，这个问题可以通过使用连续变量系统来解决，并成功获得比目前达到的密钥率高三个数量级的密钥率。

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本文预测了由于微腔中的法向色散而存在的平峰耗散孤子，或称普拉提子；描述了普拉提子如何从cw激发光中产生，并提出其持久性可能主要取决于失谐；通过Lugiato-Lefever方程我们认为，暗孤子的离散能谱被转化为铂金子的准连续能谱。类似的结构也可以通过相位和振幅调制的激发光或通过固定激光入射口产生。

演示文稿 :

本文通过结合布拉格分级和定向耦合器，提出了一种基于介质负载表面等离子体波导（DLSPPWs）的新型超紧凑复用器结构。所制造的多路复用器长度为20微米，通过模拟和实验证明了其分离波长相差70纳米的电信波段光的能力。

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一种具有小元件面积的光隔离器已经实现，这对实现光集成电路至关重要。由具有不对称结构的光子晶体产生的法诺光谱被用来实现该装置。该光隔离器的工作速度为10Gbps，消耗4.5 fJ/bit。

演示文稿 :

光学频率梳因其准确性和相干性而被用于光学频率测量和光谱学。在进行光谱分析时，光学频率梳已经与总重复率放大和激励谐振器相结合，以产生能量为微焦耳水平的脉冲。在本文中，我们报告了一种光谱学方法，它可以选择性地做出两个具有毫焦耳级能量的脉冲。这种光谱法与传统方法一样准确，在某些情况下，准确度可达到30倍。

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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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