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面外駆動型の金属メタサーフェスを用いた超小型光位相変調器の開発

Research Project

Project/Area Number 16J08512
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nano/Microsystems
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

志村 崇  東京農工大学, 大学院工学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords空間光変調器 / 可変位相差 / 構造性複屈折 / ナノグレーティング / メタサーフェス / MEMS / 位相差変調 / 位相変調 / 表面プラズモン
Outline of Annual Research Achievements

本研究は,可視光の高速光位相差変調が可能なマイクロスケールの光位相差変調器の開発を目的とし,可視光に複屈折を生じるAuナノグレーティングを駆動させることで光位相差変調を実現することを試みた。
今年度は,高速光位相差変調器の実現を目的として,静電駆動方式変調器の試作の光位相差変化及び透過率変化の性能を評価した。0~700 Vの電圧を印加したところ,0~200 Vの範囲において,入射光波長0.633 μmで,位相差変化量25.3°(21.5°~46.8°)を達成した。また,二次試作を利用した初期変形量と位相差の調査により,変位によって位相差が変化することを実験的に確認することに成功した。以上の結果より,静電駆動方式の試作によって,面外駆動型Au ナノグレーティングによる光位相差変調の実証に成功した。可変メタサーフェスによる位相差変化の実証は、可視光領域では世界初の成果である。これらの成果をまとめた論文をApplied Physics Lettersに投稿し,10月に公開された。
また,併行して電熱駆動方式の光位相差変調器の試作を行った.工程を改善することで,特別研究員採用以前の試作と比較しても,構造の破損等がほとんど生じない製作が可能となった。試作に0~2.9 Vの電圧を印加したところ,入射光波長0.532 μmで,位相差変化量-7.6°(86.2°~78.6°)を達成した。これより,電熱駆動方式についても,面外駆動型Auナノグレーティングによる光位相差変調の実証に成功した。
本研究によって,面外駆動型Auナノグレーティングによる光位相差変調器を世界で初めて実証した。より大きな位相差可変特性が得られれば,対象波長可変の広帯域波長板,マイクロサイズのレーザ制御素子,非侵襲デバイスへの組込など,将来の超小型で多機能な光学デバイスへの貢献に繋がることが期待できる。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Birefringent reconfigurable metasurface at visible wavelengths by MEMS nanograting2018

    • Author(s)
      Takashi Shimura, Takuya Kinoshita, Yuji Koto, Norihiro Umeda, and Kentaro Iwami
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 113 Issue: 17 Pages: 1719051-1719054

    • DOI

      10.1063/1.5046976

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Transmission Modulation of Micro Retarder Using Out-of-Plane Thermally-Driven Au Nanograting2017

    • Author(s)
      志村 崇、岩見 健太郎、梅田 倫弘
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines

      Volume: 137 Issue: 11 Pages: 400-406

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.137.400

    • NAID

      130006191730

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 金ナノグレーティングに生じる内部応力の調整2018

    • Author(s)
      湖東 裕士、木下 卓哉、志村 崇、岩見 健太郎、梅田 倫弘
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 両持ちバイモルフ梁を集積化した面外駆動Au/SiO2 グレーティングの製作2018

    • Author(s)
      志村 崇、梅田 倫弘、岩見 健太郎
    • Organizer
      第35 回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 静電駆動型金ナノグレーティング位相差変調器における内部応力の制御2018

    • Author(s)
      湖東 裕士、志村 崇、安 忠烈、岩見 健太郎
    • Organizer
      第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Au/Siバイモルフ梁を集積化したナノグレーティング光位相変調素子の光学特性評価2017

    • Author(s)
      志村 崇、岩見 健太郎、梅田 倫弘
    • Organizer
      電気学会E部門総合研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Suspended Au nanograting optical retarder for electrostatic reconfiguration2017

    • Author(s)
      Kentaro Iwami, Takuya Kinoshita, Takashi Shimura, Norihiro Umeda
    • Organizer
      The 11th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics (APNFO11)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 静電駆動金ナノグレーティングによる位相差変調2017

    • Author(s)
      湖東 裕士、城光寺 佑樹、木下 卓哉、志村 崇、岩見 健太郎、梅田 倫弘
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Au/Si バイモルフ梁を配列したナノグレーティング光位相差変調素子の光学特性評価2017

    • Author(s)
      志村 崇、岩見 健太郎、梅田 倫弘
    • Organizer
      日本光学会ナノオプティクス研究グループ第24回研究討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Birefringence Modulation of Thermally - Driven Plasmonic Grating2016

    • Author(s)
      Takashi Shimura, Kentaro Iwami, Norihiro Umeda
    • Organizer
      The 11th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2016)
    • Place of Presentation
      Hotel Matsushima Taikanso (Matsushima, Japan)
    • Year and Date
      2016-04-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 埋め込みSi犠牲層プロセスを用いたAuナノグレーティング光位相変調素子2016

    • Author(s)
      志村 崇,岩見 健太郎,梅田 倫弘
    • Organizer
      電気学会センサ・マイクロマシン部門 フィジカルセンサ/マイクロマシン・センサシステム合同研究会
    • Place of Presentation
      物質・材料研究機構 千現地区(茨城県つくば市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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