期刊俱樂部 2012 | 田邊光子結構組

期刊俱樂部

按年份（4 月至 12 月）

2012 財政年度。

提出者：

光二極體（光隔離器）是結合光學元件製造光電路時非常重要的元件。可以整合到光電路中的光二極體必須使用 COMS 製程在矽基板上製造，並且具有較小的元件尺寸，但目前還沒有滿足這些條件的光二極體研究。在此背景下，本文將介紹一種基於微環諧振器的光二極體，此光二極體可使用 CMOS 製程製造於 Si 基板上。
本期刊俱樂部將集中討論本文所報導光電二極體的工作原理。

提出者：

量子資訊處理需要能夠穩定產生單光子的光子源。近年來，金剛石 NV 中心的發光已經成為室溫下穩定的單光子來源而受到關注。研究也顯示，等離子與來自 NV 中心的發光結合，可以增強單光子的產生。
在這篇論文中，我們報告了製造一個裝置的過程，這個裝置可以更有效率地產生單光子，方法是在鑽石基板上製造一個包含 NV 中心的圓柱狀結構，並在上面塗上一層銀。所使用的自上而下的方法可大量生產單光子來源，這項研究是未來使用單光子來源進行大規模實驗的踏腳石。
關鍵字；氮空穴中心、等離子、單光子、量子光學

提出者：

控制光的最終目標是使用單光子。然而，單光子的非線性光學效應非常微小，因此實現單光子的控制具有挑戰性。腔體 QED 已經實現了這類研究，但尚未開發出實用且穩健的方法。

本文提出利用表面等離子的特性，在尺寸低於衍射極限的奈米線上建立單光子光電晶體管。內容完全以模擬方式說明，並將結合傳統的 Cavity QED 系統作進一步發展。

關鍵字；表面等離子、單光子、量子光學

提出者：

眾所周知，「光速是無法超越的」，但這只是在真空和單一物質中的情況。利用群速度的概念，可以推導出比光速更快的速度值。本文進行了一項實驗，製造出傳播速度比光速還快的光脈衝，稱為「快光」，並利用此脈衝傳輸數位資訊「1 或 0」。以光速傳輸資訊與以「快光」傳輸資訊進行了比較，並實驗證明了自 1960 年代以來一直被討論的問題，即即使在「資訊傳輸」中也無法超越光速。
在這個期刊俱樂部中，我想集中討論「快光」的概念和實驗技巧。

提出者：

有一些光子晶體在限制和整合微光諧振器中的光的能力方面非常出色。然而，由於這些諧振器與光纖不相容，使其很難與其他裝置連接。在本文中，我們提出一種整合光子晶體與光纖的裝置，利用環氧樹脂直接將光子晶體與光纖接合。內容主要是利用此裝置進行四個光學量測，其中第四個也就是最後一個光學系統完全由光纖所整合。
期刊俱樂部將著重於裝置的製造方法和光學測量，以及這些裝置在未來將如何發展。

提出者：

使物體隱形的技術，也就是所謂的「隱形」，近年來已經備受矚目。使用尺寸小於一個波長的結構，可以自由設計折射率分佈，進而自由操控光線的傳播路徑。在這篇論文中，我們利用矽上的微結構成功地實驗驗證光域中的隱形。
期刊俱樂部將專注於隱形技術的進展及其原理。

提出者：

在錐形光學纖維表面實現原子捕集。
使用雷射的原子阱已被廣泛使用。原子阱對於量子效應的觀察和使用是不可或缺的。由於光纖內部是中空的，原子會被放置在光纖中，因此使用光纖的原子阱一直難以連接。在本文中，我們成功地利用錐形光學纖維將銫原子誘捕在瞬發場中。藉由調整輸入到錐形光學纖維的雷射波長和強度，在纖維表面附近產生了一個電位陷阱，約有 2000 個銫原子被困在其中。
在期刊俱樂部中，將詳細解釋光學誘捕技術。

提出者：

機械振盪器與光學共振器模式之間的量子相干耦合最近，有人嘗試使用微型光學共振器來耦合光與機械振動模式，將光限制在非常小的空間內。這是一種相干耦合，其中光的輻射壓力被用來激發機械振動，而機械振動又反過來激發光。之前只實現了微波和機械振動的相干耦合，而在本文中，我們的目標是在量子層面上實現光和機械振動的相干耦合。實驗結果顯示，利用微弱的古典光脈衝激起光與微機械振盪器之間的能量交換，在時域上平均不到一個量子的層次。
在這個期刊俱樂部中，我想談談 EIT 和 OMIT，重點是 anit-crossing。

提出者：

基於空間光學的量子電路，由於其干涉的不穩定性和調整的複雜性，傳統上一直被認為是有問題的。在此背景下，本研究利用現有的半導體製程，在 Si 晶片上製造出 CNOT 門 (量子電腦的基本門之一)。這項工作不僅有助於光子干涉的穩定化，也有助於量子電路的小型化與整合。
本期刊俱樂部將著重於基礎知識，例如利用光子實現 CNOT 閘門的歷史背景以及閘門的運作原理。

提出者：

機械振盪器與光學諧振器模式之間的量子相干耦合。
近年來，有人嘗試使用微光學諧振器將光與機械振動模式耦合，將光限制在非常小的空間內。這是一種相干耦合，光的輻射壓力被用來激發機械振動，而機械振動又反過來激發光。之前只實現了微波和機械振動的相干耦合，而在本文中，我們的目標是在量子層面上實現光和機械振動的相干耦合。實驗顯示，利用微弱的古典光脈衝激起光與微機械振盪器之間的能量交換，在時域上平均少於一個量子的層次。
在本期期刊俱樂部中，我們將介紹這一領域（稱為光學機械學）的基本概念、本實驗的成果以及未來展望。

提出者：

本論文介紹壓力感應塗料 (PSP)，這是一種最近開發的飛機表面壓力量測技術，主要用於風洞實驗。傳統的表面量測是在模型表面打出許多小孔（壓力孔），並連接從這些小孔延伸出來的管道。這樣做的優點是可以用表面量測取代傳統的點量測。在這篇論文中，我們報告了在仙台機場和福島之間的飛行中，在一架 Beechcraft 65 飛機的機翼上噴灑 PSP 後所獲得的結果。我之所以決定發表這篇論文，是因為我目前正在日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 實習。因此，我也想談一談 JAXA。

提出者：

在使用表面等離子極化子 (SPP) 的光電路中，一直難以同時提高 SPP 的定位與偵測效率。本研究提出了一種基於等離子與奈米線 FET 近場耦合的新 SPP 檢測方法。10% 雖為奈米尺寸，但偵測效率仍相當高，且訊號亦可放大偵測。在本簡報中，將特別強調解釋使用等離子的原理與優點。.

提出者：

在這篇文章中，我們提出使用陶瓷 YAG 的雷射達到 110 K 的高功率，相當於單晶體 YAG。原則上，陶瓷並不適用於單晶體，但由於單晶體製造方法尚未完全確立，以及陶瓷製造過程的改進，才得以實現此一成果。本講座將針對陶瓷與單晶 YAG 雷射與裝置的效能與製作方面進行比較。

提出者：

基於不確定性原理，原則上不可能觀察到單一光子通過雙縫的軌跡。然而，在這篇論文中，我們使用一種稱為「弱量測」的方法，成功觀測到平均光子的軌跡。在本簡報中，將特別強調所使用的原理和實驗方法。

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什麼是期刊俱樂部？
這是在田邊光子結構實驗室舉辦的公開系列講座。研究生以上程度的學生會調查與光學及相關技術（如光子學、材料、生物科學等）有關的論文，並以淺顯易懂的方式加以說明。

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