OSA (FiO/LS) 2015 Takumi Kato

研究

2015 OSA (FIO/LS) 返校節報告

Takumi Kato

1. 概觀。

10 月 18 日至 22 日,我參加了由美國光學學會舉辦的 2015 光學前沿會議。這是我自2012年參加該會議後,三年來第一次參加。與國內會議不同的是,微光諧振器領域的報告很多,所以我去了很多分會場調查最新的研究動向,從斯坦福大學的Vuckovic和ETH的Faist等著名研究人員的特邀講座中學到了很多。也有一些我熟悉的研究人員,例如 INRS 的 Morandotti 教授研究小組和 OIST 的 Nic Chormaic 教授研究小組,我曾在加拿大見過他們,我注意到儘管這是一個國際性的會議,但也有一些固定的成員參加會議。我覺得我要在未來繼續積極貢獻於國際會議,讓田邊實驗室也成為他們這樣的存在。

2. 關於他們自己的陳述

FTu2E 我做了一個口頭報告,題目是 “Influence of Raman scattering on Kerr frequency comb in a silica toroidal microcavity”,這與我 9 月在日本應用物理學會所做的報告相同。雖然內容與 9 月在日本應用物理學會的演講相同,但我覺得這次的演講比較好,儘管是用英文演講,我很慶幸自己在準備時就清楚在短短 10 分鐘的演講中要傳達什麼。提出了以下兩個問題。

  • 當 FSR 為數十 GHz 時,拉曼散射是否以四波混合為主?
  • 關於模擬的計算參數。

研究發現,如果有包含色散和非線性係數參數的資料,就會非常容易理解,這樣就可以清楚顯示,當 FSR 達到某個量級時,到底是四波混合還是拉曼散射佔優勢。

3. 研究趨勢調查

與 Kerr 頻率梳相關
FM1D.2 穩定的晶片上光學頻率濾波器 *UCLA Chee Wei Wong et al.
使用 SiN 環產生梳狀物的報告。有許多關於車梳穩定化的研究,但沒有在晶片上的命題。在這項研究中,產生了小型 FSR 車梳 (數十 GHz),並在干擾 menlo 的纖維車梳的同時達到了高穩定性。據指出,UCLA 團隊提出的是 carcom 而非內容。

FM2D.3 微諧振器中的自動確定性梳子生成:克服熱偏移 *Purdue Univ. Weiner 等人.
有關如何可靠地引導 carcom 進入孤子狀態的報告。著重於諧振器內部功率在混沌狀態下的振盪使得後續狀態不確定的事實,研究了在避免混沌狀態的同時可以達到孤子狀態的條件。由於模擬並未加入熱光效應,因此重點在於如何在實驗中避免熱光效應的影響。

FTu3E.2 量子串聯雷射 Kerr 頻率梳產生 *EPFL Kippenberg et al.
報告以中紅外線波段的梳狀光源為目標的汽車梳。諧振器為 MgF諧振器。泵浦光為量子層疊雷射。evanescent 耦合器為鹵化纖維。色散效果不是很好,但可以透過設計共振器的結構色散來改善。

FW3C.1 使用孤子誘發切倫科夫輻射的光子晶片上的寬帶頻率梳 *EPFL Kippenberg et al.
使用 SiN 環的車用梳頻報告。這篇論文的內容是典型的汽車梳領域,例如使用色散波來實現寬頻梳,使用 2f-3f 絕對測量載波包圍偏移等。最有趣的部分是由於模式交叉所造成的頻譜塌陷。舉例來說,即使只考慮 TE 的一階模式就能得到理想的孤子,但如果某些縱向模式與 TE 的二階模式交叉,光譜就會塌陷。因此,設計時應該儘量避免模式交叉。另一方面,對於色散設計而言,不可能堅持單模條件,例如,透過增加波導寬度,並承認模式交叉在某種程度上是不可避免的。據說目前正在進行研究,在實驗的基礎上減薄部分波導,以創造單模條件。理論上,這與錐形光纖相同,只存在單模。如果能出現與錐形光纖類似的現象,這可能會導致利用寬幅飄散光進行原子捕獲,並從中產生單光子,而目前正在利用錐形光纖對此進行研究。

FW6C.5 在矽晶片上具有諧波色散波發射的倍頻跨微腔 Kerr 頻梳 *NIST Diddams, Papp, Srinivasan 等人.
未能出席的截止日期後的簡報,報告使用 SiN 環觀察 1~2 µm 的擴展梳。其中一項創新是將產生色散波的波長設計為大約 1 µm 和 2 µm。另一項創新是調整波導與諧振器之間的耦合。通常只會考慮泵浦波長的耦合,而忽略其他波長,但使用彎曲波導時就會考慮到這一點。事實上,使用 1550 nm 幫浦已觀察到 1 到 2 µm 擴散的梳狀波長,但似乎沒有導致孤子的形成。

4. 其他。

FM2D.1 奈米光子結構中的低功率非線性光學 *Stanford Vuckovic
奈米光子學,但不是矽,而主要是 GaAs、GaP、SiC 等,關於在 GaAs 奈米光束中使用 χ(2)的 DFG,可以透過製造 GaAs 晶面的巧妙方式有效地產生;光子封鎖 ⇔ 光子誘導隧道。也進行了許多單光子層級的研究,例如光子誘導隧道。他在介紹一些較受矚目的奈米光子學研究,例如使用光子水晶結構的研究時,與打破傳統模式的研究形成對比,例如 2015 年在「自然光子學」(Nature Photonics)上報導的研究,引來現場觀眾的笑聲。然而,這種使用最佳化演算法的設計很可能成為未來奈米光子學的核心。
反向設計並示範小型寬頻片上波長解複用器。, Alexander Y. Piggott, Jesse Lu, Konstantinos G. Lagoudakis, Jan Petykiewicz, Thomas M. Babinec, and Jelena Vučković, 自然光子學 (2015) (arXiv:1504.00095)

FM2D.5 利用受激布里盧因散射製造的超窄帶可調微波濾波器 *Sydney Eggleton et al.
使用前向布里盧因散射進行研究。這項研究有趣之處在於裝置。如果矽奈米線與基板接觸,就無法提高布里盧因散射的效率,也就是與聲波的互動。在本研究中,採用了矽柱結構。這可以防止聲子洩漏,並確保光學模式與聲子模式之間有很強的互動。然而,從光子晶體領域的觀點來看,空氣橋結構的解決方案是立竿見影的。我想我曾經讀過有關嘗試真正使用空氣橋的報導。這篇報導讓我覺得,在相同的光子學領域,只要稍微改變方向,就能取得突破。

FTu3E.1 中紅外線與太赫茲量子疊加雷射頻率梳 ETH Faist
Faist 的量子级联激光器 (QCL) 教程:我完全不了解 QCL 的设计,但很明显,QCL 的目标是中红外到太赫兹范围;2013 年在《自然》杂志上发表了直接利用 QCL 产生梳状光的研究,之后一直在逐步推进。我個人認為,在不與 QCL 領域競爭的情況下,利用 QCL 來發展這項研究是可取的。從這個意義上說,使用 QCL 作為光源產生中紅外波段的車掃似乎是正統的做法。

FW3E.6 用於磁場和電場熱點的矽奈米二極體 *新加坡資料儲存研究所
眾所周知,當金和其他金屬在奈米間隙中靠近時,間隙中的等離子會產生強大的電場。對於電場的研究已廣泛進行,但對於磁場的研究卻很少。本研究分析並實驗當介電材料 (矽) 在奈米間隙中靠近時所產生的電場與磁場。根據激發光的偏振,電偶極或磁偶極都會被激發。