2021 Fiscal Year Research-status Report
半導体ナノフォトニクス材料による革新的超小型オールインワン・テラヘルツ波源
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20K21005
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| Research Institution | Wakayama University |
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Principal Investigator |
尾崎 信彦 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (30344873)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 直樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主任エンジニア (10415771)
小田 久哉 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 准教授 (60405701)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | フォトニック結晶導波路 / テラヘルツ波源 / 差周波発生 / 量子ドット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、フォトニック結晶導波路をプラットフォームとする集積型の超高効率テラヘルツ波源の提案とその原理実証を目的としている。低群速度かつ低分散の導波モードを有するよう構造設計されたフォトニック結晶導波路において、２つの異なる周波数を持った基本光に対する高効率な差周波発生(DFG)を誘起させることで、超小型かつ波長可変なテラヘルツ波源への応用を目指す。
2020年度までに、構造最適化されたフォトニック結晶導波路により、２つの周波数の伝播光が低群速度かつ低分散となるGaAsベースの２次元フォトニック結晶導波路が実現されることを数値シミュレーションにより示した。最大約3THzの差周波が得られる低群速度・低分散導波路構造を実現でき、この構造に対する有限差分時間領域法による電磁波の伝播シミュレーションから、差周波発生強度がバルクGaAs導波路に比べ、二桁以上増大されることを確認した。2021年度は、この構造最適化された低群速度・低分散フォトニック結晶導波路構造の試作を行うとともに、２つの基本光を導入するためのヘテロ接合型フォトニック結晶導波路の設計および数値シミュレーションを行うことで、当初目的である基本光源とDFG領域を集積したオールインワンのテラヘルツ波源の設計を進めた。その結果、ヘテロ接合型フォトニック結晶構造においても、高効率なテラヘルツDFGを確認できた。今後、この構造設計を基に、高効率テラヘルツ波源の作製および原理実証をさらに進めていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度に引き続き2021年度前半は新型コロナウイルスの感染拡大の影響により、実験や出張が実施困難な状況が断続的に発生したことと、使用予定の装置のトラブルが発生したため、サンプル試作が当初予定していたスケジュールから幾分遅れた。そのため、進捗状況としてはやや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウイルス感染拡大や装置トラブルなどの想定外の事態により進捗に遅れが生じたため、研究期間を１年延長し、予定していた研究内容の完遂を目指す。これまでに数値シミュレーションによって、DFGフォトニック結晶導波路構造およびヘテロ接合型フォトニック結晶導波路構造の最適化は実施できており、これらの構造の試作および光学特性評価の予備実験にも着手している。今後、この構造試作および光学評価をさらに進め、提案している半導体ナノフォトニクス材料によるテラヘルツ波源の実現可能性を検証する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大の影響などの想定外の事態により研究進捗が遅れたため、未使用額が発生した。今後の研究の推進方策で述べた通り、予定内容を完遂すべく1年間の延長を申請しており、未使用額については延長した期間の実験や出張等の費用として使用する予定である。
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