杂志俱乐部 2014 | 田边光子结构小组

期刊俱乐部

按年份（4-12月）划分

2014财政年度。

演示文稿 :

对高器件集成度和低功耗的需求导致了对纳米级电子元件的需求。在这项研究中，通过在铝线颈部形成原子大小的铝触点，形成了原子开关。这是基于原子位置变化引起的电导率变化，这种变化称为电迁移，当电流施加到触点上时就会发生。在这项研究中，导电性的双稳态性也被用于记忆应用。

演示文稿 :

气体分子在生物体新陈代谢中的作用、时间和地点在很大程度上仍是未知数。这是由于气体本身的性质及其测量的难度造成的。拉曼散射光通常用于探测气体分子，但拉曼散射光的强度较弱，难以探测。本文利用表面增强拉曼散射（SERS）技术，以较低的成本和简化的方式，成功制造了一种测量和绘制小鼠大脑切片拉曼光谱的新装置。

演示文稿 :

最近，人们研究了基于光辐射压力的光机械学，但认为其操作非常小（几纳米），不适合应用。本文制作了一种 "光子跷跷板 "结构，并利用光机械旋转成功耦合了两个谐振器，实现了光子交换。

演示文稿 :

开发稳定的单光子源是量子通信领域的一项重要挑战。量子点是这一问题的解决方案。单光子产生的稳定性与激光强度密切相关，因为脉冲面积的变化会导致单光子产生数量出现拉比振荡。在这项研究中，利用绝热快速通过技术稳定地产生了单光子，其中对入射脉冲施加了正啁啾，并以 99.51 TP3T 的概率连续产生了相同性质的单光子，这一结果得到了 Hong Ou Mandel 的证实。红欧曼德尔干涉证实了这一结果。

演示文稿 :

在量子通信中，腔隙 QED 是一个众所周知的概念，可用作单光子源和量子态的光交换。腔隙 QED 中的原子始终具有拉比振荡，在激发水平和参考水平之间不断移动。人们认为可以通过控制这些振荡来控制量子信息的传播。然而，虽然这种控制在微波系统中已经实现，但在光学频率系统中还没有实现。本文介绍了如何利用光子晶体和斯塔克偏移效应实现这一目标。

演示文稿 :

在量子力学中，识别叠加态的能力决定了量子干涉是否发生。此外，通过观察量子纠缠态中的一种状态，可以知道另一种状态。在本文中，我们提出了量子成像的概念，它利用了这两个有趣的特性。具体来说，它是一种无需探测与物体相互作用的光本身就能对被探测物体成像的系统。这有望扩大探测器和光源的选择范围。此外，与其他量子成像方法相比，这种方法的优势在于无需进行巧合测量。

演示文稿 :

超材料有望应用于隐形技术和超透镜，但其行为是由构成超材料的材料及其排列方式决定的，因此人们一直认为很难制造出需要高折射率的材料和自然界中很少存在的其他材料。在本文中，我们展示了只需将两种被称为超材料位的材料组合在一起，就能制造出具有任意介电常数的超材料字节，并通过适当排列它们来制造超透镜。

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在薄而软的塑料基底上制造光子器件对于诸如可用于人体皮肤表面的传感器等应用非常有用，但传统的制造方法难以以复杂的方式进行集成，而且容量有限。在这项研究中，作者利用折射率对比度较高的瑀玻璃制造了软性一体式光子器件。这种技术的开发有望应用于各种光子器件。在本报告中，将介绍使用该技术进行的几项实验。

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虽然基于超材料的金超薄薄膜透镜已被研究过，但本研究仅使用硅设计并制作了超薄薄膜透镜，这在工艺简单和经济效益方面具有优势。通常情况下，波面是通过从 0 到 2π 的空间相位调制来形成的，但在本研究中，透镜是通过从 0 到 π 的调制与圆偏振相结合来设计的。在演讲中，我们还将介绍在硅基础上制造超薄薄膜透镜的其他研究。

演示文稿 :

光子是中性粒子，不会直接与磁场发生相互作用，但最近的理论研究表明，如果光的相位随传播方向发生变化，则光子可能存在有效磁场。在本研究中，使用硅基拉姆齐型干涉仪对这种有效磁场的影响进行了实验观察。在干涉仪长度为 8.35 毫米时，获得了 0 和 2π 之间的有效磁通量，对应于非互易的 2π 相移，干涉条纹消光比为 2.4 dB，与使用普通磁光材料的单片集成器件获得的效果相当。报告还将讨论 S. Fan 等人关于有效磁场的理论研究。

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太赫兹光有望用于传感和无线通信，但用于探测的设备存在尺寸问题。已有研究利用超材料的微小器件探测太赫兹光，但探测到的频率带宽太窄。本文使用了光子晶体，并对其结构进行了一些改进，使小型设备能够探测到较宽的频带。

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近年来，利用光进行信息通信的研究取得了进展，而利用微光谐振器和 EIT 的光信号存储器备受关注。这项研究表明，通过控制入射到器件上的光，可以改变器件结构的机械状态，并根据这种状态差异实际识别和存储信号，从而提高了信号存储时间和室温操作性能。

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在低温条件下，通过拉曼散射、吸收、荧光等手段对分子或原子等小单元进行光学探测已得到证实。然而，已经探测到的是单分子的集合信号，由于发射信号的退相干性，这些信号会以皮秒的数量级衰减。因此，本文首次报道了真正意义上的 "单 "分子振动探测。由于个人原因，本次讲座将以英语进行。

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近年来，视频下载等海量数据传输日益增多，人们需要更大容量的通信。在光通信领域，为了提高传输容量，人们考虑了各种复用方法，如波分复用、时分复用和偏振分复用。在这项研究中，轨道角频率被用作可添加到这些复用方法中的额外元素，与偏振一起复用实现了太比特数量级的大容量通信。

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上转换纳米粒子可将红外光转换成可见光，有望用于太阳能电池和生态成像。要发挥上转换纳米粒子的功能，需要在纳米粒子中掺入吸收红外光的敏化剂和发射可见光的活化剂。发射可见光的强度取决于活化剂的用量，先前的研究已经表明，活化剂有一个最佳用量。这意味着公众认为纳米粒子发射的可见光强度本身是有限的。本文研究了一种超越这一限制的方法，并成功实现了比过去被认为是最高强度的发射强度强 70 倍的可见光发射。

演示文稿 :

利用二氧化碳激光成功实现了环形微型光学谐振器与锥形光纤之间的焊接耦合，并达到了 3.21×10^5 的 Q 值。此外，还利用飞秒激光创建的三维微流体通道对环形微型光学谐振器进行了光学测量，并成功测得了随盐水浓度变化而变化的折射率，其数量级为 10^-4。该实验的关键在于将具有高 Q 值的环形微光谐振器与三维微流体通道封装在一起。

演示文稿 :

利用内嵌 pn 结的光子晶体波导首次实现了 10 Gb/s 光调制。光子晶体波导采用 CMOS 兼容工艺制造，并覆盖有二氧化硅包层。利用非归零电信号进行了光调制，并分别在 10 Gb/s 和 2 Gb/s 的调制速率下观察到了良好的眼图。演讲内容还包括利用慢光和 CMOS 兼容工艺研究光子晶体谐振器的相关工作。

演示文稿 :

利用单光子进行量子密钥分发被认为是一种绝对安全的通信方法，但实现量子通信网络的问题之一是每个接收器（探测器）需要高度精确。本研究提出了一个单接收器多发送器的一对多网络，并进行了实际实验研究。由于只使用一个接收器，网络可以很容易地构建，这有望使量子通信变得更容易实现。

演示文稿 :

近年来，在随机介质和结构的设备（如随机激光器）领域取得了许多令人瞩目的研究成果。在随机器件中，光的模式也是多重和随机的，但有研究表明，从理论上讲，选择某种光的模式是可能的。在这项研究中，我们实际制造了这种装置，并验证了结果。我们还在研究在装置中加入后处理会产生什么现象。报告将重点介绍实验结果。

演示文稿 :

近年来，在原子与光学器件（如腔体 QED）的结合领域取得了许多令人瞩目的研究成果。本研究提出了一种具有特殊形状的新型光子晶体波导，称为鳄鱼光子晶体波导（APCW）。APCW 的特点是能够捕捉和操纵波导附近的原子。这种 APCW 的未来前景是有可能构建出将原子和光子集成在同一芯片上的系统。APCW 的详细原理将在当天进行讲解。

演示文稿 :

在航天器的研制过程中，利用太阳光压作为推进力的太阳帆正在被开发出来。过去，一般通过改变作为帆的薄膜的反射率来控制推进力，而本文提出了一种通过物体结构来控制光压推进力的方法，并演示了计算过程和证明。这一成果可作为一种新的太阳能帆设计方法。

演示文稿 :

具有平衡损耗和增益的光学系统可以提供类似于经典量子系统的独特平台。在本文中，我们展示了奇偶时（PT）对称性破缺发生在光密集的光学谐振器中，从而增强了非线性效应。这是一个陌生的领域，但我会在演讲中尽量解释清楚。

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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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