2017 Fiscal Year Annual Research Report
多方向エッチングによる３次元フォトニック結晶の開発と光制御への展開
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15J08630
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
北野 圭輔 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | フォトニック結晶 / 3次元フォトニック結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
周期性を立体的に配置した3次元フォトニック結晶は，あらゆる偏光，波数の光の存在を禁止し，立体的かつ光漏れ損失を極限まで抑制した光制御が可能となると期待されている．これまで2次元構造を順次融着積層していく手法の間に線状あるいは点状の欠陥を入れた層を挟み込むことで導波路や共振器を有する3次元構造を実現した．しかしながら，3次元構造形成のためには，数10 nmレベルの高精度な位置合わせ融着積層などの，複雑かつ時間のかかる工程が周期数と対応する積層数とほぼ同回数要求されるため，実現に成功した積層数は少なく，結果として，導波路や共振器におけるエバネッセント的な光漏れ損失は未だ大きな状況であった．
上記のような状況を鑑み，3次元構造を簡便かつ高速に実現することが，完全な3次元光制御の実現を加速させるために重要と考え，昨年度まで，大面積基板上へ複数の2次元構造を配置し，2次元構造の一括ウエハ融着工程と，分割行程を繰り返すことで構造の作製する新たな手法を開発した．本年度は，本手法によって，全32層の3次元フォトニック結晶を形成し，光学特性の評価を行った．形成された3次元フォトニック結晶について，フォトニックバンドギャップ帯域の光学特性評価した結果，透過率が測定系のノイズまで減衰することを示した．形成した導波路について，光学特性を評価した結果，透過率が10-4から10-5程度とフォトニックバンドギャップ帯域での透過率と比較して増大し，32層の積層導波路を介して光が導波することを示した．さらに，共振器と導波路を組み合わせた系を評価した結果，共振モードが1つ形成され，その光閉じ込め効果はQ値にして15000と16層の3次元フォトニック結晶に形成した内部の共振器よりも1桁高い光閉じ込め効果を実証した．
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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