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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Study on nano/micro lasers applying interaction between the light of focused radially polarized beam and materials

Research Project

Project/Area Number 15H05427
Research InstitutionKyoto Institute of Technology

Principal Investigator

北村 恭子  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 講師 (40635398)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywordsフォトニック結晶レーザ / 径偏光ビーム / プラズモニックレーザ
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、微小集光特性などで注目を集めてきた径偏光ビームの新たな価値創出を目指すものである。具体的には、径偏光ビーム集光場における光と金属ナノ構造および誘電体構造との相互作用に基づき、①径偏光ビーム集光場におけるクローキング的効果と金属による電場増強効果を用いた、ナノプラズモニックレーザおよび②径偏光ビーム集光特性と誘電体構造を用いた、単一チップサブ波長自己集光レーザの2種の異なるタイプの極微小レーザを創製することを目指している。
平成30年度は、上記の研究内容①に関連して、過年度より取り組んでいる誘導放出過程を解析するための電磁界シミュレーションの拡張を完成させ、金属-誘電体(ゲイン物質)-金属と集光径偏光ビームによるレーザ動作特性について検証することを目指した。また、上記の研究内容②に関連して、径偏光ビームを高効率に発生させるためのフォトニック結晶構造について、更なるビーム品質向上のための設計および、自己集光のための表面加工について検討した。
全体としては、研究内容①に関して、過年度までに構築したシミュレーション基盤において、プラズモニックレーザ動作を検討した。現実的なゲイン物質に比べてキャリア密度が大きな値を必要とすることが分かった。また、構造に起因する適切なバンド端での励振が重要であることが分かった。研究内容②に関しては、径偏光ビームを高効率に発生させるためのフォトニック結晶構造について、ビーム品質向上のため、より細かく設計パラメータを変化させながら検証を行った。また、自己集光を行うためのレーザ構造表面への加工について、シミュレーションと実験から検討した。しかし、当初予定の集積化の実現にまでは至っておらず、今後の課題である。

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。

  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018 Other

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

  • [Journal Article] Generation of optical vortex beam by surface-processed photonic-crystal surface-emitting lasers2019

    • Author(s)
      K. Kitamura, M. Kitazawa, S. Noda
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 27 Pages: 1045-1050

    • DOI

      10.1364/OE.27.001045

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] フォトニック結晶レーザ単一素子による ビーム波面・形状制御2018

    • Author(s)
      北村恭子
    • Journal Title

      光技術コンタクト

      Volume: 56 Pages: 4-8

  • [Presentation] Investigation of plasmonic lasing by using focused radially polarized beam2019

    • Author(s)
      K. Kitamura and H. Obuchi
    • Organizer
      The Optical Manipulation Conference (OMC) 2019 of the Optics & Photonics International Congress (OPIC) 2019 OMC4-2
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 径偏光ビームの集光特性を利用した プラズモニックレーザの検討II2019

    • Author(s)
      尾淵浩也、北村恭子
    • Organizer
      第66回 応用物理学会春季学術講演会 9a-M116-8
  • [Presentation] 変調フォトニック結晶レーザーにおける変調方式の検討(Ⅱ)2019

    • Author(s)
      坂田諒一, 田中良典, 石崎賢司, 岩田錦太郎, 深谷昌弘, 井上卓也, De Zoysa Menaka, 北村恭子, 野田進
    • Organizer
      第66回 応用物理学会春季学術講演会 12p-W631-5
  • [Presentation] 径偏光ビームの集光特性を利用したプラズモニックレーザ検討2018

    • Author(s)
      尾淵浩也、北村恭子
    • Organizer
      第79回 応用物理学会秋季学術講演会 18p-231C-6
  • [Presentation] 変調フォトニック結晶レーザにおける変調方式の検討2018

    • Author(s)
      坂田諒一, 田中良典, 石崎賢司, 井上卓也, De Zoysa Menaka, 國師渡, 宮井英次, 北村恭子, 野田進
    • Organizer
      第79回 応用物理学会秋季学術講演会 19a-225B-8
  • [Presentation] 空孔埋め込み再成長法による変調フォトニック結晶レーザの作製2018

    • Author(s)
      石崎賢司, 坂田諒一, 國師渡, 田中良典, De Zoysa Menaka, 初田蘭子, 吉田昌宏, 宮井英次, 北村恭子, 野田進
    • Organizer
      第79回 応用物理学会秋季学術講演会 19a-225B-9
  • [Presentation] Three-dimensional Modeling of Photonic-crystal Lattice-structure by Using Neural Network2018

    • Author(s)
      田上 智基、北村 恭子、末永 幸平、石崎 賢司、野田 進
    • Organizer
      第37回電子材料シンポジウム We1-12
  • [Presentation] Design of Photonic Crystal Lasers Generating Optical Vortex Beams2018

    • Author(s)
      鈴木亮彌、北村恭子、野田進
    • Organizer
      第37回電子材料シンポジウム We1-14
  • [Presentation] フォトニック結晶レーザによる出射ビーム制御 ー単一チップレーザで光の物理量をどこまで制御できるかー2018

    • Author(s)
      北村恭子
    • Organizer
      平成30年電気関係学会関西連合大会 G8-6
    • Invited
  • [Remarks] 京都工芸繊維大学 先進センシング工学研究室

    • URL

      http://www.cis.kit.ac.jp/~kyoko/

URL: 

Published: 2019-12-27  

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