超狭帯域混合集成自己注入ロック式780nmレーザーに関する研究報告 研究背景 現代科学技術において、狭帯域レーザーは多様な用途で非常に重要な役割を果たしています。これには、古典的および量子センシング、イオン捕捉系、位置測定／ナビゲーション／タイミングシステム、オプティカルクロック、マイクロ波周波数合成器などが含まれます。特に可視光および近赤外光スペクトル範囲における低ノイズレーザーは、量子計算、センシング、原子時計に使用されるレーザービームの束縛および冷却技術のために重要です。本研究では、780nmの動作波長で混合集成された狭帯域レーザーを示し、105Hzの自己異なり帯域幅を実現しました。この研究は、Hzレベルの狭帯域レーザー技術の実現可能性を示すだけでなく、将来の探求のための基礎も築いてい...

干渉散乱顕微鏡研究及び多粒子追跡の空間的コヒーレンス制御 背景紹介 干渉散乱（iSCAT）顕微鏡は、単一のナノ粒子や分子の検出やイメージングにおいて優れた性能を示し、ラベルフリーの光学的イメージング手法として比類のない性能を発揮しています。しかし、生物細胞などの複雑な構造をイメージングする際には、標本の異なる場所からの散乱場が重なり合ってスペックルのような背景が発生し、精細な特徴の解明に大きな挑戦が生じます。研究論文では、照明の空間コヒーレンスを制御することにより、感度を犠牲にすることなく、偽スペックル背景を除去することができると提案されています。 研究の出典 この研究論文の主要著者には、Mahdi Mazaheri, Kiarash Kasaian, David Albrecht, Jan...

背景紹介 光子統合回路（PICs）は、高速データ伝送を実現するために重要な意味を持っています。しかし、従来の光子統合回路は単一平面または少数の重ね合わせられた平面だけを使用していたため、光信号のルーティングは制限されていました。さらに、実際の応用では、結合損失をできるだけ低減する必要があります。現在の光子統合回路は、主に平面製造技術によって構築され、シリコン絶縁体（SOI）、シリコン窒化物（SiN）、リチウムナイオベート絶縁体（LNOI）などの材料が含まれています。しかし、これらの方法は、光路結合損失が高かったり、3D自由経路の光路が複雑で実現が難しかったりする問題にしばしば直面します。 これらの制限を克服するために、研究チームは、新しい製造方法として、光線曝露によって制御される屈折率（SC...

観測されたカップリング環状コーム構造における帯間のケリーサイドバンド 背景紹介 ケリーサイドバンド（Kelly Sidebands, KSS）は、モードロックシステムに現れる特殊な分散波であり、光ファイバーレーザー内で広範に研究されています。しかし、集積フォトニクス微小共振器の光路長さが短いため、集積マイクロコームでの生成は相対的に困難です。これらの挑戦にもかかわらず、対称性の破られたパルスポンプされた微小コームの中で、最近ケリーサイドバンドが観測されています。この研究の背景の中で、著者らは部分的にカップリングされたトラック型共振器の微小コーム中で連続波の励起を通じてケリーサイドバンドを生成することを探っています。 論文の出典 本論文は、Maodong Gao、Zhiquan Yuan、Ya...

高速大功率自由空间光通信：瓦特级光子晶体表面发射激光器の直接変調 背景紹介 半導体レーザーは、光通信の重要な光源として、小型、低コスト、長寿命、高効率などの特徴から広く応用されています。例えば、垂直共振器面発光レーザー（VCSELs）は、その低消費電力と広帯域直接変調能力のため、データセンターの短距離光インターコネクションに適しています。一方、分布帰還（DFB）レーザーはその単一モード動作特性により、長距離光ファイバ通信で広く用いられています。近年、半導体レーザーを利用した自由空間光通信（FSO）が長距離で高速に伝送でき、光ファイバを必要としないため、注目を集めています。FSO技術は、5Gと未来の6G通信におけるバックホールおよびフロントホールネットワーク、衛星間通信、深宇宙通信などに潜在的...

ハイパースペクトルストレージの内計算と光周波数コームおよびプログラム可能な光ストレージの応用 序論 近年、機械学習の飛躍的進展によって、医療、金融、小売、車両製造業など多くの業界で革命的な発展が促進されています。これらの変革は、広範囲にわたる行列-ベクトル積（mvm）の需要を急増させ、大規模最適化や深層学習アルゴリズムにおいて極めて重要です。しかし、この増大する計算需要は、記憶装置と処理ユニットを分離する従来のフォン・ノイマン型デジタル電子計算機のアーキテクチャに挑戦を与え、「フォン・ノイマンボトルネック」として知られる、記憶装置とプロセッサ間のデータ転送速度の制限によって全体のシステム性能が制約されています。この性能ボトルネックを解決するために、保存内計算が革新的な解決策として浮上しており...

波導偏極化激兆による青から紫外線の波長でのモードロッキングの研究報告 光電子学の分野において、レーザー技術の進歩は情報技術、生物医学、工業加工などの多岐にわたる領域の進展を大いに促進しています。特にモードロックレーザー技術は、その超短パルスと高い繰り返し率の特徴により、精密測量や高速通信などの分野で重要な応用価値を示しています。しかし、従来の量子井戸や材料の非線形効果に基づくモードロックレーザーは、パルス幅や作業温度に制限があることが多いです。そこで、研究者は新しい材料体系やデバイス構造を用いて、より高性能なレーザー源が得られる可能性を探求しています。 最近、フランスのモンペリエ大学（Laboratoire Charles Coulomb, L2C）、パリ大学 - サクレー校（Centre ...

デジタルレーザーの軌道角運動量(Orbital Angular Momentum: OAM)コームモードの需要 研究背景と意義 情報技術が日々進化する中、高容量データ伝送の要求はますます厳しくなっています。光の軌道角運動量（OAM）は、その無限次元の特性から、巨大な可能性を秘めた情報キャリアとみなされています。任意のOAMスペクトルをオンデマンドで生成できること、特に周波数コームのようなOAMコームモードを実現することが重要です。しかし、現行技術では、発端で自由に切り替え可能なデジタルOAMコームレーザーの実現には課題が残っています。特にリアルタイムで制御可能な多OAMモードの切り替えが重要であり、その需要は高まる一方です。本研究では、発端で便利にかつ動的に切り替え可能なデジタルOAMコーム...

科研レポート：偏光子の電気制御工学における合成磁場 学術的背景と研究目的 近年、合成ゲージ理論（synthetic gauge theory）は非磁性光子システムにおいて光の伝搬および状態進化を制御する潜在能力を示しています。しかし、これまでの異なるメカニズムを通じて生成された合成磁場は、偏光の制御において明確な成果を上げていませんでした。また、過去に報告された磁場は通常、固定された幾何配置で合成されているため、制御が困難でした。したがって、光子の工学合成磁場は依然として挑戦的な課題です。本研究は普遍的なスピン1/2理論枠組みを提案し、各種の工業化異方性媒質において異なる偏光子の磁化ベクトルを制御するための合成磁場の生成に成功しました。 論文の出典 本論文はGuohua Liu、Zepei ...

光学自旋軌道耦合の広帯域色差空間微分イメージング 背景紹介 画像処理において、従来の空間微分は通常デジタル電子計算によって行われます。しかし、多くのビッグデータアプリケーションではリアルタイムかつ高スループットな画像処理が求められており、これはデジタル計算にとって大きな挑戦です。光学的なアナログ空間微分はこの挑戦を克服する可能性があります。なぜなら、低エネルギーで全ての画像を大規模に並行処理できるからです。さらに、光学的な空間微分は純粋な位相物体（例：透明な生物細胞）のイメージングも可能であり、これはデジタル電子計算では実現不可能です。このため、光学的な微分は最近広く注目されており、ラベルフリーセルイメージング、画像処理、コンピュータビジョンなどの分野で広範な応用があります。 論文出典 本論...