Journal Club 2016 | 田辺光子结构组

期刊俱乐部

按年份（4-12月）划分

2016财年。

演示文稿 :

与拉曼和布里渊激光器不同，Lipron激光器是由光和毛细管波之间的能量交换产生的。毛细管波是液体固有的，利用表面张力作为恢复力进行振荡。用光学镊子将辛烷微滴困在水中作为光毛细管共振器，测量了光与毛细管波之间的相互作用。结果表明，在室温下向基态的光电冷却是可以预期的。

演示文稿 :

实现了对由两个带有集成微加热器的氮化硅环形谐振器产生的挤压光水平的连续调谐。通过改变与波导的耦合状态，观察到在0.9dB~3.9dB范围内挤压水平的变化。这些结果可能在需要适当挤压水平的应用中发挥重要作用。

演示文稿 :

未来的信息技术，如超高速数据记录、量子计算和自旋电子学将需要前所未有的快速光自旋控制。强烈的太赫兹脉冲可以在磁激励固有的能量尺度上耦合到自旋。在这项工作中，我们研究了一种由电偶极子介导的非线性太赫兹-自旋耦合的新机制，它比与太赫兹磁场的线性泽曼耦合强得多。我们证明，在典型的反铁磁体铥正铁(TmFeO 3)中，电子轨道转换的太赫兹共振激发会调节有序的Fe 3+自旋的磁各向异性，产生大振幅的相干自旋振荡。该机制本身是非线性的，可以通过太赫兹波形的频谱整形进行调制，而且效率超过泽曼扭矩一个数量级。由于轨道状态在所有过渡金属氧化物中主导着磁各向异性，这里展示的控制方案有望适用于许多磁性材料。

演示文稿 :

一对两个平行的一维光子晶体谐振器，泵光和探针光各一对，被用来制造一个结构，其中它们通过力学振荡相互影响。这种结构的优点是泵浦光和探测光的光路是不同的。从实验结果中观察到的光学机械的振荡频率与有限元计算的结果很一致。还获得了实验结果，泵浦光动态地改变了探针光所对应的光子晶体谐振器的传输光谱，这有望应用于振荡器。

演示文稿 :

使用在硅衬底上制作的InGaP波导，实现了中心为1550纳米、扩散为一个八度的超连续体。与以前的研究相比，低功耗和小面积的优势也有助于生成光谱的高度一致性。

演示文稿 :

提出并演示了一种基于全通微扰-布拉格光栅的耦合谐振系统，表现出类似EIT的传输特性。微镜谐振器 "和 "由两节布拉格光栅组成的法布里-珀罗谐振器 "的光波导之间的耦合引起了类似EIT的光谱。该系统具有微镜谐振器和总线波导的简单配置，在制造误差方面具有强大的优势。结果显示，消光率（ER）为12dB，FWHM为0.077，Q值为20200，与模拟结果很一致。

演示文稿 :

光频率的转换和控制对于许多应用来说是一项非常重要的技术。在这项研究中，证明了使用动态调制的环形谐振器通过布洛赫振荡进行频率转换是可能的。报告还表明，通过应用周期性调制，可以实现单一方向的频率转换。这些结果证明了使用动态谐振器系统进行光学频率操纵的可能性。

演示文稿 :

单光子频率控制技术对量子通信至关重要，但基于非线性光学效应的传统方法存在噪声和带宽的问题，使得实际应用很困难。本文制作了一个基于光学机械学的单光子移频器，并证明可以在不增加噪声的情况下实现高达150GHz的调制，其转换效率接近于统一。

演示文稿 :

量子传送允许量子状态在网络中的远程节点之间忠实地传输，从而实现创新的信息处理应用。这激励了大量的研究活动。然而，到目前为止，同时使用独立的量子光源、钟形状态测量（BSM）前的纠缠传递和前馈操作的量子传送实验还没有实现，甚至在实验室环境中也没有实现。在这篇文章中，我们解决了这个挑战，并报告了在12.5公里范围内部署的30公里光纤量子网络的建设情况。由于采用了主动稳定方法，该网络对现实世界的噪声具有鲁棒性，这使得量子传送是可行的，同时满足了所有因素。量子状态和过程断层测量以及独立的统计假设检验都证实了这个网络上量子传送的量子性质。这项实验是在现实世界中实现全球 "量子互联网 "的重要一步。

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由于其旋转对称性，耳语廊模式很难作为定向光源应用。为了打破旋转对称性，人们提出了诸如使谐振器的形状变形的方法，但这些方法的缺点是谐振器的Q值大大降低。本文提出了一种方法，通过使用转换光学器件自由调整耳语廊模式的模式特性，在保持Q值的同时实现定向光发射。

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由于环形激光器具有顺时针（CW）和逆时针（CCW）模式，因此存在一个问题，即强度不稳定的激光束会在硅波导上的两个方向上输出。本文通过计算表明，通过采用环形激光器的局部变形结构，可以操纵CW与CCW的比例，并通过使用实际制作的环形激光器的实验，证明只需从硅波导的一个方向就可以获得强度稳定的激光束。

演示文稿 :

近年来，光学流体动力学已成为生物分析的一项重要技术。特别是，基于光学流体力学的激光器被认为在灵敏度和成像分辨率方面优于基于荧光的激光器，但这是一个研究进展不大的领域。在这项研究中，称为吲哚青绿的近红外染料被用于对人类血液的主要成分进行成像。此外，吲哚青绿首次被用于人体血液中的汹涌澎湃。

演示文稿 :

由于镜片的尺寸和形状有限，目前的镜片制造工艺限制了光学性能。为了实现高的光学性能和像差校正，需要非球面形状的多透镜元件，Timo Gissibl和合作者使用飞秒激光直写系统3D打印了一个尺寸大约为0.1毫米的多透镜系统。多透镜系统由几个单体透镜（单透镜）组成，在一个类似容器的支撑物中组合成一个复合透镜结构，以每秒几厘米的速度打印。

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光学钟不仅是重要基础研究的有力工具，而且还被认为可用于重新定义SI单位 "秒"，因为其精确度和稳定性比铯原子钟好一个数量级以上。然而，这种转变的一个重要障碍是光学时钟的不可靠，这使得连续实现时间尺度不切实际。在本工作中，我们展示了如何解决这种情况，并证明可以建立一个超过铯原子喷泉钟的光度测量时间尺度。

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激光灯丝是由两种效应的平衡产生的稳定状态：强烈的激光导致的克尔效应的收敛和等离子体产生的发散。在这项研究中，首次在中红外波段展示了kHz重复率的激光灯丝化。
此外，中红外波段的灯丝被认为有助于感应各种化学物质，大气中二氧化碳的吸收光谱已被证实，因此这些也被报道。

演示文稿 :

首次制造了基于甲基溴化铅铵（MAPbBr3）过氧化物单晶的X射线探测器。可检测到的最小X射线剂量为0.5µGy air s-1，这比被称为非常敏感的α-Se X射线探测器的灵敏度高四倍。这些结果预计将在医疗和安全检查中发挥作用。演讲中会讨论探测器的制造。

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信号的实时傅里叶变换（RTFT）是一个基本概念，它使傅里叶分析的速度超过了传统数字信号处理引擎的极限。在光学领域，RTFT通常用于激发大量的群速度色散，其中重要的是沿时域绘制信号的频谱。然而，这种技术的光学频率分辨率通常被限制在千兆赫兹或更好，阻碍了实时光谱学、超快检测、成像和传感等应用，特别是光学辅助的射频信号生成和处理。我们在实验中使用移频反馈激光器实现了新的RTFT概念，并实现了大约30kHz的频率分辨率和超过400的时间带宽积。

演示文稿 :

利用飞秒激光在水中拉丝产生的气泡具有潜在的应用，如微通道开关和细胞分选。在这项研究中，在显微镜下直接观察了由丝化产生的气泡的运动，发现气泡沿着由丝化产生的水流移动。气泡的运动方向与激光传播方向之间的角度随着与灯丝的距离而变化，并明确了灯丝引起的水体对流过程。

演示文稿 :

已经开发了一个新的平台，它将持有波长为1550纳米的光和频率为2.4GHz的声子的光机械谐振器与光子和声子波导相结合；通过使用射频和光波来激发或读出机械模式，已经证明光和事实证明，通过使用射频和光波来激发或读出机械模式，相干信号可以在光、射频和机械领域之间转换。

演示文稿 :

一些有史以来最精确的测量，从阿秒时域光谱学到频谱测量，都是由锁模激光器实现的。然而，这种极端的精确性掩盖了基础模式锁定动态的复杂性。这种复杂性在锁模态的出现中尤其明显，锁模态本质上是奇异的非重复性转换。尽管对锁模的许多细节都很了解，但传统的光谱学不能解决在单个脉冲周期的自然纳秒时间尺度上的无源锁模的初始动态。在目前的工作中，我们从最初的波动中捕捉到了飞秒脉冲序列的脉冲分辨光谱演变，连续记录了大约900 000个周期。我们直接观察到几十到几千次往返的关键现象，包括宽带光谱的出现、伴随的波长变化和以辅助脉冲模式锁定为代表的瞬时干扰动态。目前的结果是通过时间拉伸变换实现的，可能对激光设计、超快诊断和非线性光学产生影响。

演示文稿 :

研究了非线性耦合的光学机械学所产生的混乱。调查揭示了两个要点：第一，混沌状态是通过机械途径传递的；第二，混沌状态的存在可以提高信噪比。在今天的过程中，将详细解释本研究中使用的那些属于随机共振的事实。

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