| Project/Area Number |
22K20399
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Reina Yoshizaki 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80967852)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 超短パルスレーザ / 光導波路 / 内部改質 / 屈折率計測 / 電子励起 / その場観察 / 水晶 / 空間光変調器 / レーザ微細加工 / レーザ内部加工 / 空間光変調 |
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| Outline of Research at the Start |
超短パルスレーザによる透明材料への改質書き込みは光集積回路制作に必須の技術であるが，改質は透明材料内のレーザの非線形伝搬・吸収の結果生じるため，改質領域の能動的な制御が難しく，低損失な光導波路の高効率書き込みは実現していない．本研究では超短パルスレーザ照射による改質領域の空間制御を実現し，低損失な光導波路の高効率書き込みを達成することを目指す．そのために非線形光伝搬・吸収の結果生じる材料の改質領域の高速観察に基づいて，レーザの空間分布を制御する方法を確立する．
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| Outline of Final Research Achievements |
The inscribing of modifications in transparent materials using ultrafast pulse lasers is a crucial technique for the fabrication of photonic integrated circuits. However, the process of modification inscription is complex, and efficient writing of low-loss optical waveguides has not yet been achieved. This study aims to clarify the modification inscription process in transparent materials via ultrafast pulse laser irradiation to achieve spatial control and efficient writing of low-loss optical waveguides. By employing a newly developed quantitative evaluation method, we successfully measured the process of energy absorption and refractive index change within the optical waveguides. Based on the insights obtained, we achieved the inscription of waveguides in α-quartz at a speed over 20 times faster than previous studies, at 1.5 mm/s, with a propagation loss of 5 dB/cm.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は，透明結晶材料における超短パルスレーザによるTypeⅡ型の光導波路書き込み過程を定量的に明らかにした．従来研究によって高効率かつ低損失な光導波路書き込みのためにパラメータの最適化が行われてきているが，そのパラメータで光導波路がどのように形成されるかは十分に明らかになっていなかった．本研究は加工パラメータが直接関与するミクロな視点の加工現象とマクロな視点の光導波路の性能の関係を紐解いた．加工パラメータがどのように光導波路形成に影響するかという知見は，今回研究対象にしたα水晶だけでなく，他のレーザ媒質やダイヤモンドに対する光導波路形成にも応用可能であり，産業応用への展開が期待される．
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