2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24360024
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
枝川 圭一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20223654)
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2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | フォトニック結晶 / フォトニックアモルファス / フォトニックバンドギャップ / テラヘルツ帯 |
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| Research Abstract |
本研究では、周期性等の長距離秩序をもたないにも関わらず3次元フォトニックバンドギャップ(3D-PBG)を形成する「フォトニック・アモルファス・ダイヤモンド（PAD）」を用いた全く新しいタイプの光制御素子の開発をめざしている。具体的にはi)テラヘルツ帯(λ～300μm)、光波帯(λ～3μm)でPAD構造を作製すること、ii)PAD中に組み込んだ点欠陥共振器、線欠陥導波路等の光制御素子の基本性能を明らかにして設計指針を確立すること、iii)PADにおける3D-PBG形成機構の理論解明を行うこと、を目的としている。
i)については、テラヘルツ帯PADの作製について昨年度の研究で課題として残されていた、ロッド部の実効誘電率を上げることに大きな進展があった。本実験ではテラヘルツ帯PADを以下の方法で作製している。まず本科研費で購入したマイクロ光造形装置を用いて構造体を作製する。この装置は標準的にはアクリル系光硬化性樹脂を材料とするが 、これでは3D-PBG形成のための誘電率コントラストが不十分であるので、樹脂中に粒径約100nmのアルミナ粒子を均一に分散させた。造形後に600℃、2hの焼鈍により樹脂をとばし、さらに1500～1800℃でアルミナ粒子の焼結を行った。これによりアルミナロッドからなるPAD構造の作製を試みている。但し、昨年度はアルミナ粒子の焼結が不十分で空隙が50％ほど存在し、十分な実効誘電率が得られなかった。本年度は、焼結助剤を用いることによりロッドの空隙率を20%まで下げることに成功した。現在3D-PBG形成の有無を確かめる目的でテラヘルツ波透過実験を進めている。
ii)についてはPADに線欠陥導波路を導入した構造を計算機上に作成し、FDTD法を用いて、光導波特性の計算を進めている。
iii)については５配位、6配位のアモルファス構造体を設計し、FDTD法により3D-PBG形成の有無を調べた。両構造ともPADのように明確なギャップ形成は見られなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
目的の重要項目の一つであるテラヘルツ帯PADの作製に成功し、ロッド部の実効誘電率についても十分大きな値が得られるようになった。また５配位、6配位のアモルファス構造体における3D-PBG形成を検討し、PADの４配位構造の重要性が明確になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
光波帯PADについて引き続き作製を試みる。FDTD法による共振器、導波路の設計を進め、実際に作製を試みる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
テラヘルツ帯PAD試料の作製に際して、焼結条件の探索に想定よりも時間がかかり、当初予定していた作製数に達しなかった。このため試料作製の費用が予定に満たなかった。
今後、空隙率を下げる試料作製条件を確立し、より誘電率コントラストをあげた試料を作製するための費用として残額をしようする。
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