期刊俱樂部 2014 | 田邊光子結構組

期刊俱樂部

按年份（4 月至 12 月）

2014 財政年度。

提出者：

對於高元件整合度及低耗電的需求，促使了對奈米級電子元件的需求。在本研究中，透過在鋁線頸部形成原子尺寸的鋁接點，形成原子開關。這是基於原子位置的改變所引起的導電性變化，稱為電遷移，當電流施加在接觸點上時就會發生。在這項研究中，導電性的雙穩定性也用於記憶體應用。

提出者：

氣體分子在生物新陳代謝中扮演的角色、時間和地點，在很大程度上仍是未知的。這是由於氣體本身的性質及其量測的難度。拉曼散射光常被用來偵測氣體分子，但拉曼散射光的強度較弱，難以偵測。在本文中，我們以較低的成本和簡化的方式，成功製造出利用 Serface Enhanced Raman Scattering (SERS) 量測和描繪小鼠腦部切片拉曼光譜的新裝置。

提出者：

近來，基於光輻射壓力的光機械已被研究，但其操作被認為是非常小的（幾 nm），不適合應用。本文製造了一個「光子see-saw」結構，並成功耦合兩個諧振器，利用光機械旋轉的方式來交換光子。

提出者：

開發穩定的單光子來源是量子通訊的重要挑戰。量子點是這個問題的解決方案。單光子產生的穩定性與雷射強度有很大的關係，因為脈衝區域的變化會導致單光子產生數量出現 Rabi 振盪。在本研究中，利用 Adiabatic Rapid Passage 技術穩定地產生單光子，在入射脈衝中施加正鳴動，持續產生相同性質的單光子，其概率為 99.51 TP3T，此結果由 Hong Ou Mandel(Hong Ou Mandel) 干擾所確認。

提出者：

腔體 QED 是量子通訊中一個著名的概念，它可以用作單光子源，並用於量子態的光交換。腔體 QED 中的原子始終具有 Rabi 振盪，它們不斷地在激發級和參考級之間移動。人們認為可以透過控制這些振盪來控制量子資訊的溝通。然而，雖然這種控制在微波領域已經實現，但在光頻領域尚未實現。本文將介紹如何利用光子晶體和斯塔克偏移效應實現這一目標。

提出者：

在量子力學中，識別疊加狀態的能力決定了量子干擾是否發生。此外，只要觀察其中一個量子糾纏狀態，就能知道另一個狀態。在本文中，我們提出量子成像的概念，利用這兩個有趣的特性。具體來說，它是一個可以對要偵測的物體成像的系統，而無需偵測與物體互動的光本身。這有望擴大偵測器和光源的選擇範圍。此外，與其他量子成像方法相比，此方法的優點在於無需進行巧合測量。

提出者：

超材料可望應用於隱形技術和超透射，但其行為是由組成超材料的材料及其排列方式所決定，因此一直被認為難以製造需要高折射率的材料，以及其他在自然界中很少存在的材料。在本文中，我們展示了只需結合兩種稱為超材料位元的材料，即可製造出具有任何介電常數的超材料位元，而且只要將它們適當地排列，就可以製造出超透鏡。

提出者：

在薄而軟的塑膠基板上製作光子元件，對於可利用於人體皮膚表面的感測器等應用非常有用，但傳統的製作方法難以以複雜的方式整合，且容量有限。在本工作中，作者利用具有高折射率對比的瑀玻璃製造出軟一體光子元件。此類技術的發展可望應用於各種光子元件。在本簡報中，將介紹使用此技術的幾個實驗。

提出者：

儘管以金製成的超材質超薄薄膜鏡片已有研究，但本研究僅使用矽來設計並製造超薄薄膜鏡片，在製程簡單及經濟效益方面具有優勢。一般來說，波面是透過空間調變 0 至 2π 的相位來成形，但本研究則是結合 0 至 π 的調變與圓極化來設計透鏡。在演講中，我們也將介紹在矽基礎上製造超薄薄膜透鏡的其他研究。

提出者：

光子是中性粒子，不會直接與磁場互動，但最近的理論研究顯示，如果光的相位隨傳播方向改變，則光子可能存在有效磁場。在本研究中，我們使用矽基拉姆塞型干涉儀實驗觀察這種有效磁場的效應。在干涉儀長度為 8.35 mm 的情況下，獲得了介於 0 和 2π 之間的有效磁通量，對應於非互易的 2π 相移，干涉邊緣消光比為 2.4 dB，與使用一般磁光材料的單片整合裝置所獲得的效果相當。演講還將討論 S. Fan 等人在有效磁場方面的理論工作。

提出者：

太赫兹光有望用于传感和无线通信，但用于检测的器件存在尺寸问题。目前已有研究利用超材料的微小裝置來偵測太赫茲光，但可偵測的頻率頻寬太窄。本文使用光子晶體，並對結構做了一些改良，使小型裝置能夠偵測到較寬的頻段。

提出者：

近年來，利用光進行資訊通訊的研究有了進展，而利用微光諧振器和 EIT 的光訊號記憶體也備受關注。在這項研究中，研究人員發現可以透過控制入射到裝置上的光來改變裝置結構的機械狀態，並根據這種狀態的差異來實際識別及儲存訊號，進而改善訊號儲存時間及室溫操作。

提出者：

透過拉曼散射、吸收、螢光等方法，在低溫環境下對分子或原子等小單元進行光學偵測。然而，目前已偵測到的是單一分子的集合信號，由於發射信號的退相干性，這些信號會以皮秒為單位衰減。因此，「單一」分子振動檢測的真正意義在本文中首次報告。由於個人原因，這次的演講將以英文進行。.

提出者：

近年來，視訊下載等巨量資料傳輸不斷增加，因此需要更高容量的通訊。在光通訊中，為了增加傳輸容量，已考慮各種多工方法，如波分多工、時分多工和偏振分多工。在本研究中，軌道角頻率被用作可添加到這些多工方法中的額外元素，與偏振一起進行多工已實現了太比特數量級的高容量通信。

提出者：

上轉換納米粒子可以將紅外光轉換為可見光，有望用於太陽能電池和生態成像。要發揮上轉換奈米粒子的功能，需要摻雜吸收紅外線的感光劑和發射可見光的活化劑。可見光發射的強度取決於活化劑的用量，先前的研究已經表明活化劑有一個最佳用量。這意味著納米粒子所發出的可見光強度被大眾認為是有先天限制的。本文研究了一種超越此限制的方法，並成功實現了比過去被認為是最高強度的發射強度強上 70 倍的可見光發射。

提出者：

利用 CO2 雷射成功實現了環形微光學諧振器與錐形光纖之間的焊接耦合，並實現了 3.21×10^5 的 Q 值。此外，利用飛秒雷射所建立的三維微流體通道，對環狀微光學諧振器進行光學量測，並成功量測出會隨著鹽水濃度變化的折射率，其量值約為 10^-4。本實驗的重點在於將具有高 Q 值的環狀微光諧振器與三維微流體通道進行封裝。

提出者：

利用內嵌 pn 結的光子晶體波導首次實現了 10 Gb/s 光調制。光子晶體波導採用 CMOS 相容製程製造，並覆蓋矽樹脂包層。使用非回歸至零的電子訊號進行光學調變，並分別在 10 Gb/s 和 2 Gb/s 的調變速率下觀察到良好的眼圖。該簡報還將包括使用慢光和 CMOS 相容製程的光子晶体諧振器的相關工作。

提出者：

使用單光子的量子密鑰分發已被提出為一種絕對安全的通訊方法，但實現量子通訊網路的其中一個問題是每個接收器（偵測器）需要高度精確。在本研究中，提出了一個單一接收器具有多個發送器的一對多網路，並進行了實際的實驗研究。由於只使用一個接收器，因此可以輕鬆建構網絡，可望使量子通訊更容易實現。

提出者：

近年來，在隨機介質和結構的裝置領域，例如隨機雷射，已有許多顯著的研究成果。在隨機裝置中，光的模式也是多重且隨機的，但已證實在理論上可以選擇某種光的模式。在這項研究中，我們實際製造了這樣的裝置，並驗證了結果。我們也在研究加入後處理的裝置會產生什麼現象。本演講將著重於實驗結果。

提出者：

近年來，在原子與光學元件的結合領域，如腔體 QED 等，已有許多顯著的研究成果。在本研究中，提出了一種具有特殊形狀的新型光子晶體波導，稱為鱷魚式光子晶體波導 (APCW)。APCW 的特點在於它能夠捕捉和操控波導附近的原子。這種 APCW 的未來前景是有可能建構出將原子與光子整合在同一晶片上的混合系統。APCW 的詳細原理將於當天解釋。

提出者：

在太空船的發展中，利用太陽光壓作為推進力的太陽帆正在開發中。過去一般是透過改變作為太陽帆的薄膜的反射率來控制推進力，但本文提出一種利用物體結構來控制光壓推進力的方法，並示範了計算過程。此成果可作為一種新的太陽帆設計方法。

提出者：

具有平衡損失和增益的光學系統可能會提供類似於經典量子系統的獨特平台。在這篇論文中，我們展示了奇偶性-時間 (PT) 對稱破壞發生在光密集的光諧振器中，使得非線性效應增強。這是一個不熟悉的領域，但我會盡可能以容易理解的方式來介紹結果。

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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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