期刊俱樂部 2019 | 田邊光子結構組

期刊俱樂部

按年份（4 月至 12 月）

2019 財政年度

提出者：

使用光纖和微光諧振器產生 Soliton 的應用範圍非常廣泛。然而，當使用外部光源時，在相干性、模式間距控制及長時間運作方面仍存在問題。在本研究中，光 Kerr 效應是利用諧振器中的布里盧因散射來產生的。使用此技術，可以在不改變諧振器長度的情況下，將重複率從 GHz 變更為 THz。

提出者：

近年來光學原子鐘已經達到超過 18 個數量級的超高準確度，但由於其體積龐大以及使用散裝封裝，使得其無法得到廣泛的應用。在本研究中，利用氮化矽與二氧化矽兩種微型光學諧振器、鎖頻梳產生時鐘訊號，並在鉛蒸氣電池中分割光學轉換頻率，成功製造出穩定度接近 10^-13 的光學原子鐘。

提出者：

將工作波長相隔數百奈米的數個矽(Si)光子元件整合在單一晶片上的可行方法本工作展示了兩個光子水晶奈米空腔元件的整合。本工作展示了兩個光子晶體奈米空腔元件的整合，這些元件具有超高的品質因子 (Q)，可工作在 1.31 和 1.55 微米波段。這兩個奈米空穴圖案是透過電子束光刻技術在厚和薄的基板區域上設計出來的，它們分別是製造出的 1.31-µm 奈米空腔的所有尺寸比 [1]15.5% 小 (1)製成的 1.31-µm 奈米空腔的所有尺寸都比 1.55-µm 奈米空腔的尺寸小 [1]15.5%（1.31/1.55）；也就是說，它們可以用相同的光子頻帶圖來處理。這些奈米腔體具有超高 Q 值 > 2.0×106，可製造出 1.31/1.55µm 波段的奈米腔體拉曼雷射，且具有次微瓦閾值。.

提出者：

DP-MZI 已被提出作為一種將微腔光頻梳的主要功能整合到單一裝置的方法。
除了產生穩定的 DKS 外，此方法還可控制 fceo 和 frep。
實驗研究了透過 DP-MZI 調變泵浦頻率和功率對 fceo 和 frep 的影響，接著展示了微諧振器孤子梳的長期穩定性。
此外，透過 TWDI 參考光纖，可大幅抑制 Soliton com 的時序抖動。

提出者：

來自纖維雷射的超短脈衝廣泛應用於各地的研究與產業。儘管它們擁有許多優點，例如體積小且成本低，但將高強度脈衝限制在光纖中會產生不理想的非線性效應。在此，我們利用這種非線性效應製造出基於光纖雷射的放大器。放大後的光譜頻寬比增益頻寬還要寬，脈衝寬度約為 30 fs。

提出者：

光譜技術是一項重要的技術，可在各種學科和研究領域中進行光學分析。隨著裝置小型化與高解析度的需求日益增加，如何同時達成這兩項目標一直是一項挑戰。在本研究中，使用以 LN-SiN 為材料的波導結構製造了傅立葉轉換光譜儀，並在近紅外線區域 500 nm 的寬波長範圍內驗證了高解析度且小型化的光譜儀結構。

提出者：

利用諧振器實現高頻聲子與光之間的強耦合，可以用於量子態傳輸、量子記憶。據說可應用於量子態轉移、量子記憶、量子轉換等。此外，它也是基礎物理研究中一個值得關注的領域。此外，它也是基礎物理研究的興趣領域。然而，在具有 GHz 以上機會振動模式的諧振器中，一直以來都很難達成強耦合狀態。
在此背景下，本研究報告首次使用布里盧因散射和矽棒諧振器，在 11 GHz 的頻率下，強化光與 RF 聲子之間的耦合。

提出者：

在本文中，我們提出了一個實現全光數位多工器的結構。所提出的結構有兩個輸入，一個控制埠和一個輸出埠。透過控制埠，可決定哪一個輸入埠可連接到輸出埠。所建議的結構由兩個非線性光子水晶環狀諧振器（L 型和 T 型）和一個直波導體組成。所提結構的總占位面積和最大延遲時間分別為 479 um^2 和 3 ps。.

提出者：

耗散 Kerr 孤子 (DKS) 是由微光學諧振器中的非線性光學效應所產生的脈衝列，它與非線性光學和光學整合技術相容。孤子晶體是 DKS 的一種，它是由於在 fsr 的多重間隔下產生梳狀光譜而產生的孤子狀態，但其動力學孤子晶體的動態尚未被詳細了解。在本研究中，透過求解 LLE 推導出孤子晶體的穩定區域，並透過改變泵浦光的解調與功率來驗證孤子晶體狀態的變化。這些結果可望應用於產生穩定的單獨子。

提出者：

矽光纖因其無處不在和低損耗的特性，在國際電信和 IoT 網路中是不可或缺的。在本研究中，首次使用 3D 列印技術製造出單模和多模矽光纖。這種方法可以設計出傳統光纖製造方法無法製造的幾何形狀的光纖。

提出者：

本文報告了基於微腔中時間耗散 Kerr 孤子的光脈衝列非線性濾波。實驗結果結合分析和數值建模顯示，孤子動力學可以儲存比腔體能量守恆時間更長的系統物理狀態資訊，因此濾波器的寬度可以比腔體的本質線寬大一個數量級。能產生。這樣的非線性光學濾波可立即應用於光學量測和產生低時序抖動的超短光脈衝，有可能為微波光子學開闢新的領域。

提出者：

固態超短脈衝雷射的脈寬受到雷射晶體振盪頻寬的限制。基於這個原因，擴大增益振盪頻寬的努力已持續了約半個世紀。
在此，我們報告了一種利用誘發拉曼散射進行光譜增闊的新方法，它可以顯著縮短脈衝寬度。使用誘發拉曼散射進行光譜增闊時，一般會使用同步抽水方法。在本研究中，利用脈衝光源與拉曼散射兩者的光譜來達到光譜增闊的目的。該雷射為 Kerr lens 模式同步雷射，使用 Yb:CALGO 作為雷射晶體，脈衝寬度因光譜展闊而縮短為 1/3 (22 fs)。

提出者：

傳統上，隨機雷射因可在不使用諧振器結構的情況下產生雷射而備受矚目。然而，另一方面，由於其隨機性，很難預測和控制裝置的特性。在本研究中，我們驗證了透過控制光子晶體結構的隨機性，可以控制雷射的各種特性，包括其振盪波長和模式數。

提出者：

大規模光集成電路對於量子資訊通訊也將具有重要意義。然而，矽光子學和單光子源通常是獨立研究的。原因在於材料的差異，單光子光源無法使用矽光子學常用的材料製成，必然需要不同的材料。
因此，本演講將介紹本研究小組所採用的方法及其優點，並介紹之前結合矽光子學與單光子來源的研究。

提出者：

摘要：光參數過程能夠在新的波長下產生相干電磁輻射。這使得波長調變在寬廣的波長範圍內得以實現，並有望在從光譜學到量子資訊處理等各種應用領域中找到應用。然而，現有的可調式參數光源存在限制其應用的缺點。在本文中，我們利用具有超高 Q 值的氟化鎂結晶微光諧振器來克服這些限制，製造出可產生寬範圍可調變側波波段的精巧且省電的裝置。我們研究了幾種具有精確設計的色散輪廓的不同諧振器，每個諧振器都實現了幾百納米的可調制側波波段。除了觀察到從 1,083 奈米到 2,670 奈米的光倍频程的可調變性外，還測量到 4,000 奈米的中紅外線側邊帶。所展示的裝置可望提供可在大範圍內進行調變的低成本光源。

提出者：

光學調變器的理想特性應該是低損耗、低驅動電壓、寬頻寬、高線性度、小尺寸以及低製造成本。不幸的是，到目前為止，要同時達到上述多項指標仍有困難。
在本研究中，基於混合集成矽和鈮酸鋰平台，製造出馬赫-茲恩德調制器，使上述指標同時得到滿足。
效能評估結果顯示，所提出的元件在單驅動推挽操作中，具有 2.5 dB 的插入損耗、2.2 V cm 的電壓長度乘積、高線性度、至少 70 GHz 的 EO 頻寬，以及高達 112 Gbit/s 的調變速率。
有了這些結果，所提出的平台為未來高速、節能且具成本效益的光通訊網路提供了新的可能性。

提出者：

使用雷射活性介質製造的 WGM 諧振器可充當高效率的相干光源。然而，要達到如此高的輸出效能，必須使用昂貴的夾寬雷射光源，這並不適合實際使用。在本研究中，我們報告了一種 WGM 諧振器，它在使用便宜的雷射二極體抽水的情況下仍能穩定運作。傳統 WGM 諧振器的問題，例如對高階模式、振盪方向、低輸出功率和穩定性的疑慮，都已迎刃而解。

提出者：

我們藉由探索依賴於強度的非線性透射（即可飽和吸收），展示了基於可飽和吸收脈寬測量（SAPM）的概念驗證。我們透過探索低維材料 (LDM) 碳奈米管的強度依賴性非線性傳輸（即可飽和吸收），展示了基於可飽和吸收脈寬測量 (SAPM) 的概念驗證。最小可檢測脈衝能量為 10 fJ，Pav⋅ Ppk 為 1.3×LDM 納米級的厚度與飛秒級的衰減時間，可讓超快光在極小的空間內互動，這是偵測超快光的關鍵因素。在非常小的基底面上進行互動，有可能以最小的失真支持超快脈衝的晶片級特性分析。.

提出者：

有許多不同類型的物理現象和原理會產生顏色。染料選擇性光譜中的光吸收、微納尺度週期性結構中的色散和干涉就是其中的例子。在本研究中，實現了一種創造彩虹色結構色彩的新方法。為此，我們使用多層液滴、3D 聚合物和固體顆粒進行了新的理論預測和驗證。研究顯示可在微米尺度上設計出可控制的結構顏色。

提出者：

為了加速晶片上的資訊通訊與資訊處理，有必要將光電技術導入目前已開發出來的電子電路中。問題在於 EO 與 OE 轉換部分的電容，電容值大表示需要更多的電荷，導致轉換效率降低。在本研究中，我們使用光子晶體來實現超低電容。其結果是一個能以全球最低能量運作的 EO 調變器，以及一個無放大器的光接收器。此外，透過將這兩個元件結合在單一晶片上，製造出了毫微法拉階的 OEO 電晶體，實現了超低功耗的波長轉換、光放大和光切換。

提出者：

我們在矽光子晶體缺陷波導的基礎上，提出了一種用於資料通訊應用的石墨烯光電偵測器。此外，還利用石墨烯作為分裂閘極電極來創建 p-n 結。此外，它還可用作分割閘極電極，在光吸收區附近形成 p-n 結。光子晶体缺陷波导允许将石墨烯中出现的温度曲线最佳地转换为光电电压，这是由于额外的硅材料和光子晶体缺陷波导可将石墨烯中出现的温度曲线最佳地转换为光电电压。光子晶体缺陷波导允许将石墨烯中出现的温度曲线最佳光热电转换为光电压，这是由于波导两侧有额外的硅片，与传统的槽波导设计相比，增强了器件响应。在 0.4 V 的中度偏壓下，我們獲得 0.17 A/W 的光電導反應率。.

提出者：

模擬光子連結需要高保真、高速的光電轉換，以應用於光纖無線通訊、千米級設施的同步化和低雜訊電子信號產生。光偵測器中的非線性是一個特別麻煩的問題，在使用超短光脈衝的系統中會造成訊號失真和過多雜訊。在此，我們展示了專為高功率處理和高線性度而設計的光電偵測器，可以在較寬的光電流範圍內以前所未有的線性度完成超短光脈衝的光電轉換。
與最先進的光電二極體相比，這項研究大幅提升了效能，並顯著增加了可達到的微波功率。

提出者：

MIXSEL (模式鎖定整合外腔表面發射雷射) 是一種相對較新的半導體雷射。諧振器是透過在單一晶圓上堆疊雷射振盪與模式鎖定所需的增益與可飽和吸收介質而構成。儘管製造成本高昂，諧振器的長度卻可由層數來控制，使重複率可達 5 GHz 至 100 GHz，輸出功率可高達數百 mW。
本研究以不同於傳統製造方法，透過改善應變補償、增益介質和熱處理方法，製造出重複率為 2.7 GHz、脈寬為 150 fs、光譜寬度為 13 nm (FWHM)、輸出功率為 30 mW 的 MIXSEL。在演講中，將解釋 MIXSEL 的結構和機制、與 VECSEL（垂直腔表面發射雷射）的比較以及應用。

提出者：

基於微光諧振器的光頻梳(microcomb)使用整合光子學技術，是一種很有前途的光源，在量測、通訊和感測領域有廣泛的應用。尤其是氮化矽 (Si3N4) 製成的環狀諧振器，由於同時涵蓋了整合性與高非線性，近年來已被廣泛使用。
在本研究中，透過控制氮化矽諧振器的分散，並在波長為 1064 nm 的雷射泵浦下，產生了波長為 767-1556 nm 的寬頻微蜂巢 (broadband microcomb over one octave)。為了調整微梳的模式頻率，我們設計了一個包含 75 個不同尺寸環狀諧振器的晶片。此單晶片梳頻光源允許存取從近紅外線區域到電信波長頻段的所有波長，這對原子光譜學來說非常重要。

提出者：

铌酸锂 LN (LiNbO3) 是一种著名的具有高二阶非线性的光学材料。特別是，利用電光效應梳理 LN 的研究已有超過 25 年的悠久歷史。然而，LNs 無法在矽基板上生長，而且由於其結構上的缺點，一直以來都很難產生寬頻梳狀光。
近年來，在二氧化矽基板上結合 LN 的技術已經實現，在本研究中，利用二氧化矽基板上的 LN 波導，透過微波電壓的偏壓，在非常寬的波長範圍（1560nm-1640nm）內產生梳狀波。此外，透過改變偏置電壓的頻率，可以自由改變梳狀波長的寬度，此技術可應用於晶片上雙梳狀波長的產生。

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