IWAM2013 Takumi Kato 和 Ryusuke Saito
研究
不對稱微腔及其應用國際研討會 (IWAM) 參會報告
Tanabe Laboratory Takumi Kato, Ryusuke Saito
2013 年 8 月 2 - 5 日。
於 10 月 6 日至 10 日在佛羅里達州奧蘭多舉行的 FiO2013 (光學前沿)。
海報展示,並參加了許多研究報告。.
[摘要].
IWAM是在北京大學蕭組的號召下,僅聚集微光諧振器周邊領域研究的專業研究會議。儘管會期只有短短的兩天,但我們還是參加並討論了十多場演講。除了學生的專題演講外,該領域頂尖專家的參與也是本次會議的一大特色,如F. Vollmer教授的微光諧振器傳感主題演講和董春花教授的光機械學演講均由博士生Xue-Feng jong教授組織。博士生江學峰和李蓓蓓。 我很幸運能夠參與這次學生主動、積極組織研究小組的先進嘗試。如果將來有機會,我覺得田邊實驗室如果也能組織一個研究小組,由學生帶領,邀請其他大學和國外大學的學生和教授來參加,也是一件好事。我們的演講與北京大學正在進行的變形空腔和傳感領域的研究有一定的親和力,所以在會場上我們收到了很多積極的提問。

[研究趨勢調查]。
...Biosensing with optical microcavities, F. Vollmer.
使用微光學諧振器的感測技術正從測量單顆粒子的階段邁向下一個階段。在量測單一顆粒子的方向上,「等離子增強 」技術,例如 「在 WGM 諧振器上塗上金屬外層(核-殼)來增加靈敏度」,以及 「將一片金屬靠近 WGM 諧振器來局部誘發等離子諧振來增加靈敏度」,已經達到相當低的臨界值。利用 「殼增加靈敏度 」和 「將一塊金屬帶靠近 WGM 諧振器而局部引起等離子共振 」等 「等離子增強 」方法已達到相當低的臨界值。使用稜鏡耦合而非錐形纖維也被認為提高了這種傳感的品質和穩定性。下一個方向是「DNA 奈米技術」,或許可以偵測 DNA 的互動。 利用 A-T G-C 等組合強烈連結的事實,預期單股 DNA 會事先塗佈在微球上,當與微球完全結合的 DNA 附著時,共振光譜會發生變化。
參考文獻:F. Vollmer 等人,「使用高 Q 值微腔的無標籤偵測:整合裝置的生物感應機制回顧。,” Nanophotonics 1, 267(2012).
北京大學,李蓓蓓,複合微腔及其在熱感測與拉曼光學中的應用.
由於熱光效應,在加熱時矽膠的折射率會增加:溫度每增加 1°C,折射率會改變 1 倍。使用 PMDS 對矽晶環進行塗層,可改變此熱光效應係數,並使折射率對熱更加敏感,使其可用於熱感應。將一滴水滴在錐形纖維上,並使其與環狀纖維緊密接觸,即可完成塗層。矽和 PMDS 的分子振動不同,因此觀察到不同的拉曼發射。發射的程度似乎約為 1.5 度。
Ref: Bei-Bei Li et al, ”Low-threshold Raman laser from an on-chip, high-Q, polymer-coated microcavity,” Opt. Lett.1802(2013)
使用微腔共振寬頻檢測單一奈米粒子和慢病毒,邵林波,北京。
奈米顆粒是由 PDMS 塗佈的矽膠偵測出來的。傳統的方法是以共振波長移動量(波長移動)和模式分佈變化(模式分佈)為基礎,但其缺點是噪音較大,且很難顯示出隨時間變化的恆定值。因此,現正嘗試使用量測微粒附著所造成的 Q 值變化 (mode broading) 的方法。此方法隨時間變化的穩定性很高。的 Q 值約為 1.5 度。
透過光機械暗模進行光波長轉換,Chunfua Dong
眾所周知,OMIT 的觀察是由於光學與機械振動共振之間的強烈耦合;導致 OMIT 的機械振動被歸類為 Bright mode。這些是由光直接誘發的振動。相反地,暗模式的機械振動不會造成 OMIT。其優點在於不直接與光耦合,因此可以更穩定地儲存資訊。這些實驗是使用矽膠微球進行研究。他們證明波長轉換是可以進行的,並已達到與 Painter 研究小組競爭的地步。這項工作似乎與 Painter 的 Nat. Comm. 論文差不多同時出現(Painter 是第一位)。
參考:Chunhua Dong 等人,「光機械黑暗模式」,《科學》338,1609 (2012)。
強耦合光機械中機械諧振器的動態耗散冷卻,劉有春,北京
利用機械振動以雷射冷卻矽晶體諧振器。微光諧振器的雷射冷卻 (圖中只有 A 受到照射) 由於反向作用和交換加熱,冷卻溫度極限很高。透過加入冷卻誘導雷射 (圖中的 E),可將冷卻極限動態降低數個數量級。
ref: Yong-Chun Liu et al, ”Dynamic Dissipative Cooling of a Mechanical Resonator in Strong Coupling Optomechanics,” Phy.Rev. Lett. 110, 153606(2013)。
基於微氣泡諧振器的四波混合參數振盪的色散調諧 konb,李明
瓶狀結構是使用矽石毛細管製造而成。因此,它是一種具有中空結構的微型光學諧振器。可以透過矽石部分的厚度和形狀來控制色散,這一點已經實現。此外,據說還可以用氣體或液體取代中空結構中的物質,以進一步控制。FWM實際上已經產生,但這樣的寬頻光梳還未實現。
我得知,使用 ns 雷射時,即使 Q 值相對較低,也會發生 FWM 和拉曼散射。
參考文獻:Ming Li 等人,「Kerr 參數振盪和頻率梳產生於色散補償矽微氣泡諧振器」,光學快報 21,16908(2013)。諧振器,” 光學快報 21,16908(2013)。
超高 Q 值變形微透鏡及其應用,江雪峰,北京。
當矽晶被適當扭曲時,其輻射損失是有方向性的。這是用來實現自由空間耦合的。他們表示,如果變形小於 15%,耦合就能保持。矽晶圓環的製作分為兩個步驟:先用 XeF2 切割,再以雷射回流製成圓環,然後再次用 XeF2 切割。扭曲是由光刻圖案造成的。 基本上,這項研究是針對感測方面。自由空間耦合簡單穩定,但效率不高。
這項研究是一種非對稱結構,而且與混沌高度相關。也有人討論共振波長會因為與混沌耦合而偏移,但這一點並未被很好地理解。
Ref: Xue-Feng Jiang 等人,「Highly Unidirectional Emission and Ultralow-Threshold Lasing from On-Chip Ultrahigh-Q Microcavities.24, (2012).
以飛秒雷射加工製造高Q值晶片上光學微腔,林錦田。
飛秒雷射輻照可改變二氧化矽的物理特性,並加速對高頻蝕刻的蝕刻速率。此方法可用於製造矽晶盤,然後再回流製造矽晶。這種方法的特點是可以製造三維結構,而且材料範圍更廣:在 Nd:glass 中也可以製造出環狀結構,而且還測量出了激光。研究團隊似乎沒有很好的測量環境,所以認為實際上要高得多。
ref: Jintian Lin et al, ”On-chip three-dimensional high-Q microcavities fabricated by femtosecond laser direct writing.,” Optics Express 20, 10212(2012).
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