CLEO: 2015 Kou Yoshiki.

 [STu1I.4]使用矽石微腔的低功耗片上全光 Kerr 開關

我在 12 日上午的「非線性光學」分會中做了簡報。我的演講內容是關於利用矽晶諧振器中的光 Kerr 效應進行光切換。除了我的演講之外，在這個環節中還有許多其他使用微光諧振器的演講。然而，其中大部分都與波長轉換和光 Kerr 梳有關，並沒有像我這樣關於時域應用的報告。在同一場次中，還有來自 Purdue univ./Weiner 小組、Connell univ./Gaeta 小組、Caltech/Vahala 小組等傑出小組的報告。還有許多高品質的研究報告，例如最近發表在「自然通訊」（Nature Communications）上的「布里盧因散射誘導的透明度與非互易光儲存」（Brillouin-scattering-induced transparency and non-reciprocal light storage）。也有許多高品質的演講。

我的演講是第四場，8:45 開始，正好趕上一大群人。事實上，由於有許多與 com 相關的高知名度簡報，這場會議非常擁擠，甚至有站立的觀眾。在問答環節中提出了以下問題。

• 熱效應顯現的受控光脈衝的時間寬度是多少？
• 是否使用某些方法來穩定共振波長？
• 使用的模式與切換所需的控制光功率之間的關係為何（因為不同的模式需要不同的模式量）？
• 是什麼限制了開關速度？
• 輸入脈衝的時間間隔是否已考慮到諧振器的 FSR？

因為是假設的問題（我想），所以我可以毫不拖延地回答（1）到（4），但我無法回答（5），因為我不懂英文或問題的內容。回想一下，問題是關於 FSR 和時間間隔，所以我可以猜到出題人一定是把它和光纖通訊研究混淆了，但當時我沒辦法想那麼遠。我希望下次在回答問題時能更用心，把出題人的用意考慮在內。

3. 關於引起我們注意的簡報

 [SM1l.4] 使用雙環諧振器的整合式晶片上 C 波段光譜分析儀

矽晶片上的類餘功能研究。使用 FSR 略有不同的耦合矽微鏡來解析波長分量；由於 FSR 略有不同，光基本上只能從一對波長匹配的峰值傳輸。對其中一個微鏡的共振波長進行熱調整可改變具有匹配共振波長的一對模式，從而允許波長的掃描。關鍵在於只要稍微改變其中一個微環的共振波長，就能大幅掃描波長。此裝置的輸入埠內建 Mach-Zehnder 調變器，可以進行鎖入偵測，同時也內建光偵測器。此裝置的缺點是，由於使用了微環，波長解析度無法提高太多，但有趣的是，上述的精細裝置都是由此裝置製成的。

[STu1I.3] AlGaAs-On-Insulator (AlGaAsOI) 奈米波導中的高效率四波混合（丹麥科技大學）。

在矽中使用非線性光學現象時，雙光子吸收所產生的載子總是一個問題（除非使用載子萃取）。近年來，SiN 和 a-Si:H 已被研究作為矽的替代材料。然而，儘管 SiN 具有較寬的帶隙，其非線性程度卻低於矽。雖然 a-Si:H 的非線性比矽高，但它無法完全抑制雙光子吸收所產生的載子。另一方面，本研究中使用的 AlGaAs 具有比矽更高的非線性，同時其帶隙可由 Al 的濃度來控制。藉由設計波導結構，AlGaAs 的波長轉換效率得以改善。

[FTu4B.8] 使用光學微腔控制碳奈米管機械 (Lipson, 康乃爾大學)。

使用氮化矽的獨立諧振器（Q=5×10⁶CNT 會產生熱振動，振幅可大至 pm。因此，只要將 CNT 靠近諧振器，就能透過諧振器的輸出檢測到 CNT 因機械振動而產生的微小位移。CNT 透過夾具以機械方式靠近諧振器。Graphene Electro-optic Modulator），顯然已開始邁向碳基材料。

[SM3O.1] 使用光學微腔生物傳感器監控單核酸相互作用（Vollmer，MPI）。

Vollmer 的邀請演講。本次演講的重點有以下兩點。第一，正如去年在慶應義塾舉行的研討會上所討論的，稜鏡被用於耦合而不是錐度。這是因為其機械穩定性高。此外，我們使用微球取代環狀體，以利稜鏡耦合。另一點是使用等離子體微粒子來增強電場並提高靈敏度。如後文所述，使用微光學諧振器進行感測的最新趨勢似乎是結合等離子、光機械學與光流體學，以達到更高的靈敏度與功能性。

[AW3K.1] Fluid Coupled Optomechanical Oscillators (H. Tang, Yale Univ.).

[AW3K.2]表面敏感微流體光機環諧振傳感器（X. Fan，密歇根大學）。

利用光學機械進行感測的原理非常簡單：一個小型光學共振器 + 光學機械 + 光流体學。當一些微粒附著在諧振器上時，諧振器的有效質量就會改變，機械共振頻率就會移動。將 CW 光注入諧振器，然後用射頻光譜儀分辨輸出光的頻率，就可以看到機械頻率的偏移。與傳統使用折射率變化的感測方法相比，此方法的優點在於可以測量「重量」。

前者使用與波導整合的 SiN 圓盤諧振器。水對可見光是透明的，但 Si 則是不透明的。因此，諧振器顯然是使用在可見光範圍內透明的 SiN 製造。在液體中的測量是透過製造一個流徑來進行，但液體所造成的阻尼卻是一個問題。在液體中，Q_M阻尼可說是降低到約 ~1。在本研究中，液體中的阻尼是透過使用足夠高功率的光放大光機振盪來抵銷的。因此，Q_M得到的值為 ~12，對於液體來說是極高的。光線的輸入與輸出是利用光柵耦合器來進行。

後者採用空心矽瓶諧振器（類似於 OIST？）後者採用空心矽膠瓶諧振器（類似 OIST?）這個在矽膠瓶中有一個流道，所以錐度不會被液體濕透。在這項研究中，量測目標是高頻溶液，並觀察由於高頻刮擦矽膠瓶內壁所造成的有效質量變化。

[STu2I.3] λ=4.5 μm 時在藍寶石矽微諧振器中的串聯四波混合 (Loncar, 哈佛大學)。

[SW4F.2] 以量子層疊雷射為基礎的 Kerr 頻率梳產生 (Kippenberg, EPFL)。

最後，我想介紹一些與汽車梳子相關的簡報，雖然這不是我非常熟悉的領域。上述兩項研究嘗試使用 QCL 作為光源來產生中紅外線 (Mid-IR) 光梳，由於中紅外線區域存在各種氣體的吸收線，因此對於感測非常有用。前者（哈佛大學）嘗試使用在藍寶石上製造的矽微鏡產生梳狀光。在藍寶石上而非矽晶片上生長的原因是矽晶片在中紅外線區域有吸收。另一方面，後者（EPFL）使用 MgF2 諧振器，就像電信波段梳子一樣，但矽石錐度在中紅外線有吸收，不能用來耦合，所以用鹵化纖維製成錐度纖維。稜鏡耦合本來也是一種選擇，但是否沒有在中紅外線透明的稜鏡材料呢？無論如何，在中紅外線製造梳狀光纖可能需要某種裝置。