光トポロジカル相の動的制御を用いた集積光素子の開拓
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21J12323
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉見 拓展 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | トポロジカルフォトニクス / フォトニック結晶 / スローライト導波路 / 光カプラー / 偏光テクスチャ / 集積フォトニクス / 光導波路 / スピンテクスチャ |
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| Outline of Research at the Start |
集積フォトニクス分野では、材料の物性制御やMEMS等の機械制御を通じた、光素子の動的な制御技術が広く研究され、様々な集積光素子で活用されている。しかしながら、集積フォトニクス分野への応用が期待されるトポロジカルフォトニクスにおいては、このような光素子の動的制御技術の活用は十分には進んでいない。
本研究では、集積フォトニクス技術を用いて光トポロジカル相を実現し、素子作製後の動的な機能制御を実証することを目指す。特に、相転移点近傍ではわずかなパラメータの変化で系の特性が大きく変わる点を生かして、光のトポロジカル相転移を用いた小型光変調器の実現と、同相転移を用いた集積光素子の開拓を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和4年度は主に、バレーフォトニック結晶（VPhC）スローライト導波路への高効率光カプラーと、VPhCのバンド構造に現れるメロン偏光テクスチャの実験的観測について取り組んだ。高効率光カプラーにおいては、集積光導波路として汎用的に用いられている細線導波路と、VPhCスローライト導波路の高効率光結合を実験的に実証した。前年度設計・作製したデバイスを用いて、スローライト帯域を群屈折率測定によって特定した。さらに、カプラーを含む光導波路の透過スペクトルを測定し、カプラー一つあたりの結合効率を算出した。その結果、群屈折率10-30のスローライト帯域において、約-1.21 dB/couplerの結合効率を有することを実験的に示した。この値は、数値計算の結果（約-1 dB/coupler）とも整合し、VPhCスローライト導波路への高効率光結合が可能であることを示す結果である。
次に、VPhCのバンド構造に現れるメロン偏光テクスチャの実験的観測について述べる。VPhCのバンド構造には、メロンと呼ばれるトポロジカルな偏光テクスチャが存在することが数値計算で報告されている。本研究では、その実験的観測に取り組んだ。前年度設計した構造に基づいてデバイスを作製し、偏光分解バンド測定を行った。その結果、バンド構造のK点とK’点に、逆向きの円偏光状態が存在することが確認された。また、K点の周りでストークスベクトルが渦を巻く分布を観測することもできた。これらの特徴は、数値計算で報告された特性と一致するものであり、バンド構造中にメロン偏光テクスチャが存在することを示唆する結果を得ることができた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
