| Research Abstract |
本研究は、フォトニツク結晶による自在な光子制御を目指す新しい学問領域「フォトニック結晶工学」を深く追求するとともに、各種デバイスへの展開を図ることを目的とする.本目的達成のため,a)高精度試料作製,b)構造揺らぎの影響の理論的・実験的検討,c)各種の光子操作とその効率の最大化,d)欠陥エンジニアリングの高度化と新構造(ヘテロ構造)の導入・発展,e)3次元欠陥加工とその効果の検討,f)光パルス入射による動的特性評価,g)非線形現象の導入と高機能化,の順に系統的に研究を進めている.本年度は,主にd)-e)の課題に沿って研究を進め,以下の成果を得た.(1)光ナノ共振器のQ値増大にとって,共振器電磁界分布をガウス関数に近づけることが鍵になることを見出し,共振器端部の格子点位置を微調整することにより10万という高Q値を実現出来ることを示した.また,格子定数の異なるフォトニック結晶を多段接続したヘテロ構造による新たな光子操作手法を見出し,Q値,効率などの特性を一定に保ったままデバイスの動作波長を多波長化することが可能になることを示した.さらに,ヘテロ界面での光反射がデバイス性能向上にとって重要であることを見出した.(2)点欠陥共振器に3次元的な加工に基づく特性制御に関する検討を行った.理論計算により点欠陥の一部の誘電体を削り取るあるいは誘電体を付加することで,その光放射パターンを変化させる、Q値を制御するなどが可能であることを明らかにした.本年度は,以上に加え,上記(1)に関連してヘテロ界面を2つ組み合わせたダブルヘテロ構造ナノ共振器の重要性を指摘し,600,000という驚異的なQ値を実現することにも成功するなど当初予定を上回る成果をも得た.以上は,NatureやNature Materialsにも掲載され,世界的に大きな注目を集めた.
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