期刊俱樂部 2016 | 田邊光子結構組

期刊俱樂部

按年份（4 月至 12 月）

2016 財政年度。

提出者：

與拉曼雷射和布里盧因雷射不同，Lipron 雷射是透過光與毛細管波之間的能量交換而產生。毛細管波是液體所固有的，利用表面張力作為恢復力進行振盪。我們利用光學鑷子作為光電毛細管諧振器，測量被困在水中的辛烷微滴與毛細管波之間的互動。結果顯示光毛細管在室溫下可望向基態冷卻。

提出者：

兩個氮化矽環型諧振器與整合式微加熱器所產生的擠壓光電平的連續調諧得以實現。透過改變與波導的耦合狀態，可以觀察到擠壓水平在 0.9 dB~3.9 dB 範圍內的變化。這些結果可能會在需要適當壓縮電平的應用中發揮重要作用。

提出者：

未來的資訊技術，例如超快資料記錄、量子計算和自旋電子技術，將需要前所未有的光快速自旋控制。強烈的太赫脈衝可以在磁激發固有的能量尺度上與自旋耦合。在這項工作中，我們研究了一種由電偶極介導的非線性太赫茲-自旋耦合新機制，它比太赫茲磁場的線性澤曼耦合強得多。我們證實太赫茲共振激發典型反鐵磁鐵铥正鐵氧體 (TmFeO 3 ) 中的電子軌道轉換，會調變有序 Fe 3+ 自旋的磁各向異性，產生大振幅的相干自旋振盪。此機制本質上是非線性的，可以透過太赫茲波形的頻譜整形來調變，而且效率比 Zeeman 扭矩高出一個數量級。由於在所有過渡金屬氧化物中，軌道狀態都會主導磁性各向異性，因此本文所展示的控制方案可望適用於許多磁性材料。

提出者：

使用一對兩個平行的一維光子晶體諧振器（泵浦光和探測光各一對）來製造一種結構，在這種結構中，它們通過力學振盪相互影響。此結構的優點在於泵浦光與探針光的光路不同。從實驗結果觀察到的光學機械振盪頻率與 FEM 計算結果相當吻合。實驗結果也得到了泵浦光動態改變與探針光相對應的光子晶體諧振器的透射光譜，可望應用在振盪器上。

提出者：

使用在矽基板上製造的 InGaP 波導，實現了中心波長為 1550 奈米、擴散倍頻程為 1 個倍頻程的超連續。與先前的研究相比，低功耗和小面積的優勢也有助於所產生光譜的高相干性。

提出者：

本研究提出並展示了一種具有類 EIT 傳輸特性的全通微振-布拉格光柵耦合諧振系統。微oring 諧振器」與「由兩段布拉格光柵組成的 Fabry-Perot 諧振器」光波導之間的耦合可誘發類 EIT 光譜。該系統的微波諧振器和匯流排波導的配置非常簡單，在製造誤差方面具有很強的優勢。結果顯示消光率 (ER) 為 12 dB，FWHM 為 0.077，Q 值為 20200，與模擬結果十分吻合。

提出者：

光頻率的轉換和控制是許多應用中非常重要的技術。在本研究中，我們展示了使用動態調變環狀諧振器透過 Bloch 振盪進行頻率轉換的可能性。此外，本研究也證實了單一方向的頻率轉換可以透過週期性的調變來實現。這些結果證明了使用動態諧振器系統進行光頻操控的可能性。

提出者：

單光子頻率控制技術是量子通訊不可或缺的技術，但傳統基於非線性光學效應的方法存在雜訊和頻寬的問題，使得實際應用困難重重。本文製作了一個基於光機械的單光子移頻器，並證明在不增加雜訊的情況下，可以達到高達 150 GHz 的調變，且轉換效率接近 1。

提出者：

量子遠距傳輸允許量子狀態在網路的遠端節點之間忠實傳輸，使創新的資訊處理應用成為可能。這激發了大量的研究活動。然而，直到目前為止，使用獨立量子光源、在響鐘狀態量測 (BSM) 之前進行糾纏傳輸以及同時進行前饋操作的量子遠距傳輸實驗，即使在實驗室環境中也尚未實現。在這篇文章中，我們針對這項挑戰，報告了一個部署在 12.5 公里範圍內的 30 公里光纖量子網路的建構。由於採用主動穩定方法，該網路對真實世界的雜訊具有穩定性，這使得量子遠距傳輸可行，同時滿足所有因素。量子狀態和過程斷層攝影測量以及獨立的統計假設測試都證實了這個網路的量子遠距傳輸的量子性質。這項實驗是邁向現實世界實現全球「量子網際網路」的重要一步。

提出者：

由於低語廊模式具有旋轉對稱性，因此難以應用為定向光源。為了打破旋轉對稱性，有人提出了諧振器形狀變形等方法，但這些方法的缺點是大大降低了諧振器的 Q 值。本文提出了一種方法，利用轉換光學自由調整耳語藝廊模式的模式特性，在保持 Q 值的同時實現定向光發射。

提出者：

由於環狀雷射具有順時針（CW）和逆時針（CCW）兩種模式，因此在矽波導上會有兩種方向都輸出強度不穩定的雷射光束的問題。本論文利用計算證明，環狀雷射的局部變形結構可操控 CW 與 CCW 的比例，並利用實際製造的環狀雷射進行實驗，證明只需從矽波導的一個方向即可獲得強度穩定的雷射光束。

提出者：

近年來，光學流體力學已成為生物分析的重要技術。尤其是基於光學流體力學的雷射被認為在靈敏度和成像解析度方面優於基於螢光的雷射，但這方面的研究卻很少。在本研究中，使用了稱為吲哚菁綠的近紅外線染料來對人體血液的主要成分進行成像。此外，吲哚菁綠也首次用於人體血液中的肆虐。

提出者：

由於鏡片的尺寸和形狀有限，目前的鏡片製造流程限制了光學性能。為了達到高光學性能和像差校正，需要非球面形狀的多透鏡元件 Timo Gissibl 及其合作夥伴使用飛秒雷射直接寫入系統 3D 列印出尺寸約 0.1 mm 的多透鏡系統。多透鏡系統由數個單透鏡（單透鏡）組合而成，在容器狀的支撐物中形成複合透鏡結構，並以每秒數公分的速度列印。

提出者：

光學鐘不僅是重要基礎研究的有力工具，也被認為可用於重新定義 SI 單位「秒」，因為其精確度和穩定性比銫原子鐘好一個數量級。然而，這個轉變的一個重要障礙是光鐘的不可靠，這使得持續實現時標不切實際。在本工作中，我們展示了如何解決這種情況，並證明可以建立超越銫原子彈簧鐘的光度時標。

提出者：

雷射燈絲是由兩種效應的平衡所產生的穩定狀態：強烈雷射所產生的 Kerr 效應的聚合和電漿產生的發散。在本研究中，首次在中紅外線波段展示了 kHz 重複率的雷射燈絲化。
此外，中紅外線波段的燈絲被認為可用於感應各種化學物質，大氣中 CO2 的吸收光譜已被證實，因此這些也會被報告。

提出者：

首次製造出基於溴化甲基銨鉛 (MAPbBr3) 包晶體單晶的 X 射線探測器。最小可檢測到的 X 射線劑量為 0.5 µGy air s-1，其靈敏度是被稱為非常靈敏的 X 射線檢測器的α-Se X 射線檢測器的四倍。這些結果可望在醫療和安全檢測方面發揮作用。演講中將討論該探測器的製造過程。

提出者：

訊號的即時傅立葉變換 (RTFT) 是一個基本概念，可讓傅立葉分析的速度快於傳統數位訊號處理引擎的極限。在光學領域，RTFT 通常用於激發大量的群速色散，在這種情況下，沿著時域映射信號的頻譜是非常重要的。然而，此技術的光頻解析度通常被限制在千兆赫或更高，妨礙了實時光譜、超快偵測、成像和感測等應用，尤其是光學輔助的射頻信號產生和處理。我們利用移頻回饋雷射實驗性地實現了新的 RTFT 概念，並實現了約 30 kHz 的頻率解析度和超過 400 的時間-頻寬乘積。

提出者：

利用飛秒雷射在水中進行燈絲化所產生的氣泡具有潛在的應用價值，例如微通道切換和細胞分選。在本研究中，在顯微鏡下直接觀察了由燈絲化產生的氣泡的移動，觀察到氣泡沿著燈絲化產生的水流移動。氣泡的移動方向與雷射傳播方向的角度隨著與絲狀物的距離而改變，闡明了絲狀物在水中對流的過程。

提出者：

已開發出一種新的平台，結合了光子與聲子波導的光機共振器，可保持波長為 1550 奈米的光與頻率為 2.4 GHz 的聲子；透過使用射頻與光波激發或讀出機械模式，已證明光學、射頻與機械領域之間可轉換相干訊號。利用射頻和光波激發或讀出機械模式，證明相干信號可以在光域、射頻域和機械域之間轉換。

提出者：

一些有史以來最精確的量測，從阿秒時域光譜到頻率梳量測，都是透過模式鎖定雷射來實現的。然而，這種極高的精確度隱藏了基本鎖模動態的複雜性。這種複雜性在鎖模狀態的出現上尤其明顯，而鎖模狀態基本上是奇異的非重複轉換。儘管模式鎖定的許多細節已被充分了解，但傳統光譜學卻無法解析單脈衝週期自然納秒時間尺度上的被動模式鎖定初始動態。在本研究中，我們捕捉了飛秒脈衝列從初始波動開始的脈衝分辨光譜演化，連續記錄了約 900 000 個週期。我們直接觀察到數十至數千個往返時間尺度上的關鍵現象，包括寬頻光譜的出現、伴隨的波長偏移以及以輔助脈衝模式鎖定表示的暫態干涉動態。目前的結果是由時間伸展轉換所促成，可能對雷射設計、超快診斷和非線性光學有影響。

提出者：

研究了非線性耦合光機械所產生的混沌狀態。這項研究主要揭示了兩點：第一，混沌狀態會透過機械通路傳遞；第二，混沌狀態的存在可以改善信噪比。在今天的課程中，將詳細說明我們在這項研究中使用的方法屬於隨機共振的範疇。

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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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