期刊俱樂部 2015 | 田邊光子結構組

期刊俱樂部

按年份（4 月至 12 月）

2015 財政年度。

提出者：

非極化介質多層反射器是重要的光學裝置，在光纖、介質波導和發光二極體中有許多應用。在這篇文章中，我們報告了我們對三種魚類的寬帶鸟嘌呤-胞質「銀色」多層反射器中的生物非極化光學機制的分析。在這些魚類的銀色亞囊層中有兩種雙折射的鳥嘌呤晶體，一種是光軸平行於晶體的長軸，另一種是光軸垂直於晶體平面。由於每個介面的 Brewster 角不同，這些排列方式會抵銷反射的偏振。這些魚的反射機制與現有的非偏振鏡設計不同之處，在於反射器的低折射率層與外部環境之間沒有折射率差異這一重要方面。此機制可輕易製造並用於人工光學裝置。

提出者：

利用雙光子吸收加工的雷射微製程技術是近年來的先進技術之一，但製成品的評估實例並不多，該技術的研究與實際應用也不是很成功。本研究利用雙光子吸收加工技術製造出直徑幾百 nm 的 PMMA 聚合物線製成的小彈簧結構，並從多角度評估彈簧結構的表現是否與一般彈簧相同。

提出者：

本文製造了結合石墨烯與等離子的光學調變器，並對其進行了表徵。透過與石墨烯的互動比與光的互動更高的等離子的調變方法，並使用具有更高互動的波導結構，在僅 10 μm^-2 的面積內實現了超過 0.03 dB μm^-1 的調變深度。這與傳統矽基光學調變器的效能相當，但體積更小、整合度更高，因此可望在未來光通訊中扮演重要角色。

提出者：

使用 0.1 至 1.0 太赫茲範圍內的電磁波作為自由空間無線訊號的載波已被考慮，但太赫茲訊號的多路複用一直是個問題。本研究報告展示了使用基於金屬平行板波導的天線，在超過一個倍頻帶寬內的頻率多工技術。

提出者：

雖然光學鑷子在細胞操作、流體動力學和微機械學等應用領域已有許多研究，但這些領域主要使用的高斯形光束一直被認為難以誘捕大顆粒。相比之下，我們提出了一種方法 (ENTRAPS)，只需操縱入射光束的相位模式即可增加誘捕粒子的力量，並報告在實驗中實際觀察到超過一個數量級的改善。

提出者：

由於折射率的強度依賴性，光纖中一個重要的非線性過程是四波混合。在這項工作中，我們報告了一種新的非線性自作用效應，也就是自參數放大，在正常色散光纖中，光譜的收窄會導致具有獨特光譜分佈的非常穩定的傳播，這是由於反四波混合所致，類似於光譜中心部分由於光譜尾部的能量轉移而產生的有效參數放大。類似於由於尾部的能量轉移而造成的頻譜中心部分的有效參數放大。自參數放大和穩定的非線性光譜傳播與觀察到的隨機時間波形在光通訊和展現非線性腔內動態的高功率光纖雷射中都有應用。

提出者：

現今資料中心和電腦中的資料通訊量不斷增加，需要具有高頻寬和高吞吐量的傳輸線。本文實現了可在傳統 CMOS 電路板上製造的光學聚合物波導。這使得光傳輸線可以整合到晶片之間，而光纖則只能用於從電路板端的輸入/輸出。

提出者：

顏色辨識需要窄線寬的光譜響應，但目前的系統使用寬頻光電二極體與光學濾光片的組合，使結構變得複雜，並限制了顏色感測的品質。
本文報告了一種透過調變光譜響應來實現無濾波器窄帶光電二極體的方法。
由於它使用的是 perovskite 單晶體，且與 Tamaki 於 10 月 16 日介紹的論文屬於相同的研究領域，因此簡報內容將包括效能上的差異。

提出者：

目前，人們對非揮發性全光學記憶體的需求與日俱增，這對於實現全光學訊號處理而言至關重要。在本研究中，我們研究了一種在結晶與非結晶狀態之間具有不同光學特性的材料，Ge2Sb.2Te5(GST) 為基礎的非揮發性全光學記憶體。晶態與非晶態之間的轉換可藉由導引寫入脈衝通過加入 GST 的波導來誘導，而當讀取脈衝也導引通過相同的波導時，透射率可產生顯著的變化。此裝置可在室溫下操作，可重複使用，並能儲存資料超過三個月。

提出者：

三鹵化有機烯基過晶體因其低成本以及可在溶液製程中制備和製造帶隙的能力，正吸引人們將其視為一種新的電子元件材料。本論文報告了一種單晶包晶體光電偵測器，該偵測器呈現非常窄的光譜響應，半最大值全寬為 20 nm。這種非常窄的光譜靈敏度可以用表面電荷重組來解釋，並有望應用於所有需要抑制雜訊影響的傳感和成像領域。

提出者：

利用模組間的相互作用，成功地在正常色散制度下產生了光 Kerr 梳並進行了鎖模。我們測量了光譜和時間波形，並確認產生了暗脈衝。如果能在正常色散區域（例如材料色散較大的可見波段）實現模式鎖定，這將允許諧振器設計更大的自由度，並進一步拓寬梳頻帶寬。

提出者：

在本文中，我們展示了由量子點和非對稱光子結構組成的手性光子電路，能夠實現片上非對稱光子元件。
此類裝置在光子販賣方向上是不對稱的，因此可應用於單光子二極體，也可成為單光子電晶體和確定量子閘的重要元件。

提出者：

光學微腔可將光線限制在微小的諧振器內，被廣泛應用於各種不同的領域，從雷射、非線性裝置到生化與光機械感測。在這項工作中，我們使用微腔和活細胞內適當的光增益材料，在體外展示各種光學功能，例如雷射振盪。我們正在研究兩種類型的微腔，軟腔和硬腔，它們都是利用whispering gallery模式。透過注入油滴和天然脂滴所形成的軟液滴，實現了細胞內雷射操作。油滴微雷射的雷射光譜說明了細胞質內的內應力（約 500 pN/μm^2）及其動態波動，其靈敏度為 20 pN/μm^2 (20 Pa)。另一種硬質類型，利用不同大小的吞噬聚苯乙烯珠內的耳語廊模式，可輕鬆地標記數千個單獨的細胞，原則上可與各種染料進行多重處理，以標記更多的細胞。

提出者：

為了降低光的擴散角，研究並製造了一種使用光刻和回流焊將微型鏡片和波導整合在晶片上的結構，並進行光學評估。結果顯示，與一般波導的 12.4° 展角相比，本研究製作的波導的展角顯著改善為 1.85°。此方法的主要優點在於它可以用來製造 SiON 波導以外的波導，儘管之前有些研究使用鏡片和波導來降低展開角。

提出者：

利用矽光子技術，我們實現了一個能夠輸出 50 GHz 訊號的 RF 訊號產生器，它可以用八個微環進行任意調整，以實現 π 相移和振幅調變。這項研究的傑出之處還在於它是在晶片上實現的，而以前則必須使用數公里長的色散補償光纖來進行脈衝整形。

提出者：

使用整合在光子晶片上的單模和多模波導，展示了模式多工和波長多工傳輸的 1×2 切換。當分別傳輸 10 Gb/s 資料時，切換器的功率損失小於 1.4 dB，BER 小於 10^-9。同時傳輸時，額外的功率損失小於 2.4 dB。

提出者：

奈米線雷射的振盪原理與傳統半導體相同，但奈米線雷射可望成為下一代半導體技術，例如在1/10,000體積下進行雷射振盪。傳統奈米線雷射都是使用大體材料的光增益，但在本研究中，製造了以量子點為活性層的奈米線雷射，並實現了室溫下的雷射振盪。

提出者：

利用兩個 FSR 不同的諧振器間因維尼爾效應產生的干涉，即使 FSR 變化很小，也可以將干涉邊緣峰值移動一個通道，並限制被激發的模式。然而，在傳統方法中，諧振頻率會因兩個諧振器的耦合而分裂。
在本研究中，兩個環狀諧振器透過波導間接耦合，並提出了一個諧振器內部相位狀態（諧振頻率的假想部分）分裂而不分裂諧振頻率的系統。透過在分割狀態（稱為暗態）下進行雷射振盪，可預期產生與傳統 Vernier 效應相同的效果，且共振頻率不會分裂，如本文所述。

提出者：

超材料作為新的光學元件備受關注，因為它們展現出天然材料無法達到的特性，例如負折射率。然而，由於三維結構的傳播損失較大，因此具有稱為雙曲元表面的二維結構的超材料已被研究。本文將介紹使用雙曲元表面的等離子體在可見光波段傳播的獨特特性與行為。

提出者：

針對單模光纖已進行了許多技術研究，但對於多模光纖中發生的複雜非線性現象，卻少有研究，尤其是實驗。在本研究中，實驗證明多模光纖的各種非線性現象可透過空間改變脈衝輸入條件來控制。

提出者：

目前實用量子加密通訊的挑戰是建立安全且可擴充的量子網路。解決這個問題的方法之一是引進與量測裝置無關的協定，此協定可實現長距離的金鑰傳輸，但存在金鑰速率低的問題。本文從理論與實驗兩方面證明，這個問題可以利用連續變量系統來解決，並成功獲得比目前高出三個數量級的金鑰率。

提出者：

這篇論文預測了由於微腔中的法向色散而存在的平峰耗散孤子（或稱platicons）；描述了platicons如何從cw激發光中產生，並提出其持久性可能主要取決於detuning；通過Lugiato-Lefever方程我們認為暗孤子的離散能譜會轉換成排子的準連續能譜。類似的結構也可以由相位與振幅調變的激發光或固定雷射入射所產生。.

提出者：

本文結合布拉格分級和定向耦合器，提出了一種基於介質負載表面等離子極化子波導 (DLSPPW) 的新型超緊湊多工器結構。所製造的多工器長度為 20 µm，並透過模擬和實驗證明其能夠分離波長相差 70 nm 的電信波段中的光。

提出者：

我們已經實現了一個具有小元件面積的光隔離器，這對於光集成電路的實現是非常重要的。非對稱結構的光子晶體所產生的 Fano 光譜被用來實現該裝置。該光隔離器的工作速率為 10 Gbps，耗電量為 4.5 fJ/bit。

提出者：

光學頻率濾波器因其準確性和相干性，常用於光學頻率測量和光譜分析。在進行光譜分析時，光學頻率彙集器與總重複率放大及激發諧振器結合，可產生微焦耳級能量的脈衝。在本文中，我們報告了一種能選擇性地產生兩個毫焦耳級能量脈衝的光譜方法。此光譜法的精確度與傳統方法不相上下，在某些情況下，精確度甚至可達到傳統方法的 30 倍。

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