对脑血流无创和高灵敏度测量对于临床应用至关重要,例如测量氧代谢率1、2和监测颅内压。3,4此外,尽管主要使用功能磁共振成像和近膜光谱光谱(FNIRS)的神经科学应用,例如功能激活映射5、6和无创脑 - 计算机界面7、8,但这些应用可以从功能性共脑血液流量测量中受益。9 - 11弥漫性控制光谱(DCS)12是一种有前途的非侵入性光学技术,用于监测细胞的血液流量13、14和用于测量手指敲击9和视觉刺激期间的皮层功能激活10、11个任务。dcs通过将相干的光耦合到主题中,并测量由光散射出主体产生的斑点场中的波动来测量深度组织动力学。12、15、16增加了源 - dcs optodes的检测器分离(ρ),增加了在头皮和头骨下传播的检测到的光子的比例,深入脑皮质。17 - 19但是,对深组织的敏感性的提高是以减少
在 (001) Si 平台上外延生长 III-V 激光器正成为低成本、节能和晶圆级光子集成电路的终极集成策略。随着在 III-V/Si 兼容衬底上生长的激光二极管的性能向商业化发展,外延 III-V 激光器和 Si 基波导之间的光接口问题变得越来越紧迫。作为替代方案,选择性区域生长在 Si 上产生无缓冲 III-V 激光器,从而从本质上促进与 Si 光子学的有效光耦合。由于选择性生长的无位错 III-V 晶体的尺寸通常限制在亚波长尺度,因此主要挑战在于实现电驱动激光器,特别是如何在不引起大的光吸收损失的情况下对金属触点进行图案化。在本篇观点中,我们简要概述了在 (001) Si 平台上选择性生长的最先进的 III-V 族激光器,并讨论了这种集成方法的前景,重点介绍了实现电驱动设备的前景。我们重点介绍了选择性异质外延提供的独特优势以及实际应用面临的挑战和潜在解决方案。
摘要:氮化硅 (Si3N4) 是开发低损耗光子集成电路的理想候选材料。然而,标准光纤和 Si3N4 芯片之间的有效光耦合仍然是一项重大挑战。对于垂直光栅耦合器,较低的折射率对比度会导致较弱的光栅强度,从而导致较长的衍射结构,限制了耦合性能。随着混合光子平台的兴起,采用多层光栅排列已成为提高 Si3N4 耦合器性能的一种有前途的策略。在本文中,我们介绍了一种用于带有非晶硅 (α-Si) 覆盖层的 Si3N4 平台的高效表面光栅耦合器的设计。表面光栅完全形成在 α-Si 波导层中,利用亚波长光栅 (SWG) 设计的超材料,可通过单步图案化轻松实现。这不仅为控制光纤-芯片耦合提供了额外的自由度,而且还有助于移植到现有的代工厂制造工艺。使用严格的三维 (3D) 有限差分时域 (FDTD) 模拟,设计了一种超材料工程光栅耦合器,其耦合效率为 − 1.7 dB,工作波长为 1.31 µ m,1 dB 带宽为 31 nm。我们提出的设计为氮化硅集成平台提供了一种开发高效光纤芯片接口的新方法,可用于数据通信和量子光子学等广泛应用。
光线互动在我们的日常生活中非常重要,因为他们对我们如何看待周围的世界负责。他们还负责为什么天空是蓝色的,以及为什么在太阳下方会感到温暖。轻度 - 物质相互作用是指光颗粒与材料原子中存在的电子相互作用的过程。与我们在通常的生活中观察到的相互作用类型不同,例如球碰撞,轻度互动是一种纯粹的量子机械现象。这是由于能源离散的结果,即量子力学中的能量水平。可以通过想象一个我们用大理石填充的空罐子来理解这一点。在这种情况下,每个大理石代表一个能量的一个单位,一个量子。去除或添加大理石到罐子中等同于从/向我们的粒子中添加或添加能量。在20世纪中叶,发现光颗粒(光子)与这些量子的能量相对应。通常,光 - 摩擦相互作用涉及通过两个过程在光子和电子之间的能量交换:吸收和发射。通过吸收光子,当电子转变为较高的能级(向罐子中添加大理石)时,就会发生吸收,而发射涉及电子返回到较低的能级(从罐子中去除大理石)并以光子的形式释放其能量。这些过程导致光耦合。
摘要。随着近几十年来激光技术的发展,该设备已用于多种应用,例如医学,军事,工业,全息,光谱和天文学。在过去的几年中,军事行动进行更好的沟通取决于射频。对安全威胁和电磁干扰的脆弱性是该电磁频谱区域的主要问题。因此,注意可见和红外(IR)区域。此频谱提供了数据的安全传输。由于狭窄光束的差异和光束的相干性,拦截激光信号的概率非常低。因此,它使该设备成为安全军事行动的好候选人。结果,激光设备和激光引导的武器(LGW),例如激光目标指定者和横梁骑手,已成为战场上不可否认的工具。通过提供激光检测,到达角度,波长歧视和时间表征来减少对LGW威胁的脆弱性是激光警告系统(LWS)的主要意图。该系统由三个主要子系统组成。光学子系统将由频谱过滤器,聚焦镜头和检测一个组成,该检测是由唯一数组配置(尤其是IR光电探测器(IRPD)]和处理子系统中的少数检测器制成的。本评论论文给出了LWSS检测子系统中使用的光电遗传学的特定浓度。另外,在表中比较了所有研究的结构。在过去的几十年中,随着纳米制作和纳米技术取得的进展,已进行了结果研究,以提高IRPD的性能,例如提高生产产量,使其在制造过程中变得简单,降低制造成本,并提高工作温度。此外,已经对一些纳米结构进行了调查,以增强IRPD的光耦合和光 - 物质相互作用。最后,我们将分析我们在纳米基质研究中心模拟和构建的检测子系统。
MEVD – 301(A) 光电子集成电路 第一单元光波导理论:波导理论:一维平面波导、二维波导、超越方程、波导模式、模式截止条件。 第二单元光波导制造和特性:波导制造:沉积薄膜;真空沉积和溶液沉积、扩散波导、离子交换和离子注入波导、III-V 化合物半导体材料的外延生长、通过湿法和干法蚀刻技术塑造波导。波导特性:表面散射和吸收损耗、辐射和弯曲损耗、波导损耗测量、波导轮廓分析。 第三单元光耦合基础:横向耦合器。棱镜耦合器。光栅耦合器。光纤到波导耦合器。光波导之间的耦合。定向耦合器。定向耦合器的应用。单元 IV 导波调制器和开关:光调制器中使用的物理效应:电光效应、声光效应和磁光效应。波导调制器和开关。单元 V 半导体激光器和探测器:激光二极管。分布式反馈激光器。集成光学探测器。单元 VI 集成光学的最新进展:导波设备和应用的最新技术,例如光子开关、可调谐激光二极管、光学集成电路。文本/参考文献 1. T Tamir,《导波光电子学》,Springer-Verlag,1990 年 2. R Sysm 和 J Cozens,《光导波和设备》,McGraw-Hill,1993 年
富含库仑结合的准粒子的物理学,例如激发剂和过渡金属二甲基元素单层中的trions,目前在冷凝的物质群落中正在进行深入研究。这些准颗粒在100 MEV的顺序上具有较高的结合能,表现出强烈的光耦合,并且可以将量子信息存储在自旋valley自由度中[1]。实现超快时间标准上激素状态的外部控制的策略已成为重要的研究途径。在这里,我们报告了在HBN封装的Mose 2单层中观察到瞬态Trion到脱位的转换(图1a)是由在红外自由电子激光设施(Felbe)(Felbe)[2,3]产生的Picsecond TimeScales上的强烈Thz脉冲引起的。随后通过用条纹摄像头记录时间分辨的光量(TRPL)光谱来监测激子动力学。可见的脉冲(= 400 nm)激发了激动的激子和Trions的种群(图1b,无脉冲脉冲的trpl光谱)。通过在大约30次皮秒延迟后添加THZ脉冲相对于可见的激发(图1C),我们观察到Trion发射的淬火和激发激素发射的暂时增亮。此外,通过调整Thz脉冲的频率,我们记录了TRIONS的THZ解离光谱(图1d)。重要的是,当THz光子能量等于或高于Trion结合能时,可以观察到有效的Trion TRION转换。在其他机构中观察到THZ辐射的相似影响,例如WSE 2单层和Mose 2 /WSE 2异质结构。总的来说,结果为低维材料中的许多粒子状态的外部控制开辟了有希望的途径。
分子在强或超长的光耦合下构成了一种有趣的途径,以改变化学结构,性质和反应性。对此类系统的严格理论处理需要在相同的量子机械基础上处理物质和光子自由度。在分子电子强或超长耦合到一个或几个分子的状态下,希望使用量子量子化学的工具来处理分子电子度自由度,从而产生一种方法,该方法被称为Ab Initio量子量子量子量动力量动力(AI-QED),在该量子量子量子量子(AI-QED)中,该方法是光子的自由度。在这封信中,我们分析了AI-AQED的两种互补方法:(1)参数化的CQED(PQED),这是一种两步的方法,其中使用现有的电子结构理论计算了自由度,从而实现了严格的AI-QED Hamiltonians在许多基础上的构建,以多种电子方式来构建(2)cqsent efersonics selfsissics cqQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQESENT cq QQQQQQQQESEND cq QQQQQQESENT SERVENSINS(2)CQQQQQQQQQQQQESENT(2)CQQQQQQQQQQESENT(2)结构方法被推广为包括电子自由度和光子自由度之间的耦合。尽管这些方法在它们的确切限制上是等效的,但我们确定了在PQED方法中出现的两体偶极子自动能源运算符的投影与SCQED方法中的确切对应物之间的差异。我们提供了一个理论上的论点,即这种差异仅在完整的轨道基础和完整的多电子基础的限制下解决。我们提出的数值结果突出了这种差异及其在简单分子系统中的分辨率,在那里可以同时接近这两个完整的基础限制。此外,我们检查并比较了将每种方法融合到完整轨道和多电子基础所需的计算成本的实际问题。
量子计算是旨在实现量子系统及其操纵的多方面研究领域。本论文讨论了在追求完全操作的量子计算机时的两种著名方法的组合 - 基于Majorana Quasiparticles的电路量子电动力学和拓扑量子计算。在电路量子电动力学中,量子信息被存储到小型超导电路元件中,这些电路元件与微波范围的电磁辐射相互作用允许非常有效地处理量子信息。这种方法已被证明对控制和读数超导Qubits非常有用,即携带Quantu信息的小电路元素。由于在微波谐振器中可以实现的极点耦合非常强,因此电路量子电动力学架构对于执行高度敏感的量子测量特别有用。超导性本身是一种有趣的物质状态,显示出各种不同的现象。尤其是,超导体中拓扑阶段的发现为量子计算打开了新的视野。一个认可的拓扑超导性的系统是一种半导体 - 驱动器纳米线,其末端发生了特殊的零模式。这些所谓的Majorana零模式非常可靠,因此非常适合容忍故障的量子计算。本文的第一部分研究了Majorana零模式与电磁辐射与微波频率的耦合。在此处考虑的光耦合机械词是针对位于电压偏置超导隧道连接处的Majorana零模式出现的。在Majorana零模式存在下微波辐射的发射产生的相干辐射会在通常的约瑟夫森频率的一半发射。根据该分数Josephson辐射,我们为Majorana Qubits提出了一个微波读数方案。像往常一样,用于电路量子电动力学的典型测量值,拟议的读数实现了Majorana量子量子的量子非解析测量。在论文的最后一部分中,我们提出了一种新的方案,用于实施测量诱导的纠缠量之间的远程超导Qubit,这是量子通信所需的。通过检测单个光子,该光子通过一个马赫德尔的干涉测量设置,确定性的纠缠具有单发效率。该方案基本上依赖于量子位和光子之间的强耦合。
光纤基础架构对于处理从军事智能到个人信息的广泛敏感数据至关重要。近年来,这些系统对这些系统的破坏尝试增加,以及未经授权的数据拦截的风险,这对量子计算的进步加剧了[1,2]。光纤特别容易受到窃听攻击的影响,其中未经授权的光耦合技术(例如evaneScent耦合,剪切,V-Grove剪切和微宏弯曲[3,4)可用于拦截数据。监视光电水平是检测窃听攻击的一种方法,但它可能不适用于导致最小或无法检测到的功率水平下降的攻击[5]。比光学功率跟踪更复杂的技术涉及监测接收器的极化状态变化,以使窃听尝试的正常系统变化。早期工作[6]使用分布式光纤传感(DFO)引入了一个系统,该系统可以通过使用已安装的光纤电缆触摸或操纵围栏来检测签名。但是,由于纤维杂质而依赖瑞利和布里鲁因反向散射,使该溶液复合物。此外,需要高速脉冲激光器以基于反向散射脉冲延迟确定漏洞的位置,再加上二氧化双流器以滤除放大的自发噪声的要求,并以其高成本进行贡献。1a)。[7]中的工作研究了不同纤维事件的极化特征,因为在特定时间和频率窗口中极化的序列变化,通过处理Poincar´e球中的极化状态得出(请参阅图通过窃听和有害事件产生的签名是在独特的情节中视觉的,被称为瀑布,使人类安全操作员可以在视觉上区分合法和未经授权的活动。这是一种比[6]的方法更简单,更具成本效益的恶意活动检测方法。然而,由于需要分析瀑布地块的人类专家,因此基于可视化的技术具有有限的适用性和可伸缩性。为了克服现有人类依赖性解决方案的可伸缩性和成本限制,我们引入了一种使用机器学习(ML)算法来分析极化特征的新方法。本文是第一个针对三种电缆类型进行实验收集和分析包含窃听攻击以及其他潜在有害和无害事件的数据集的。我们的方法论是从正常操作条件和无害事件中分析和分析窃听和潜在有害事件的过程,从而允许潜在的大规模光网络部署。提出的方法以92.3%的精度成功地分离了签名。