2015 Fiscal Year Annual Research Report
半導体三次元キラルフォトニック結晶を用いた円偏光レーザ
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26889018
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高橋 駿 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任助教 (60731768)
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| Project Period (FY) |
2014-08-29 – 2016-03-31
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| Keywords | 電子デバイス・機器 / フォトニック結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、半導体キラルフォトニック結晶及びその微小共振器に発光体を導入することで、円偏光光源を実現することを目的とし、それを応用して、円偏光をもつ光のレーザ発振を目指してきた。
本年度では、まず、昨年度に達成した円偏光光源に対して、円偏光した真空場状態密度を反映していることを裏付けるために、円偏光発光寿命の測定を行った。フェルミの黄金則により、励起子の発光寿命は周囲の真空場の状態密度に反比例する。本研究でのキラルフォトニック結晶における円偏光バンドギャップでは、左右一方の円偏光の状態密度のみが抑制されるため、一方の円偏光の発光寿命が長く、時間平均した発光強度は弱くなると予想される。実際に発光寿命を測定した結果、確かに状態密度を反映して、左回りと右回りの円偏光発光寿命に差があることを観測した。これによって、キラル構造によって円偏光状態密度が制御されていることが示され、構造によって守られたロバストな円偏光光源が実現されたと言える。
また、本年度では、キラルフォトニック結晶内に意図的に欠陥を導入することで、円偏光共振器モードの形成にも取り組んだ。共振器構造として、キラルフォトニック結晶に平板を挟んだ面欠陥構造を採用し、円偏光フォトニックバンドギャップ内に共振器モードの発光を観測することに成功した。今後は積層数を増やすなど、共振器構造の検討を進めることで、共振器モードを利用した高効率な円偏光光源の実現が期待できる。
なお、円偏光レーザ発振にも挑戦したものの、本年度中に発振を観測することができなかった。最近、利得媒質における利得が不十分であったことが判明したため、より高品質な量子ドットを利用したキラルフォトニック結晶の作製を進めており、実現には間もないと考えている。
以上の成果は、1件の国際学会での招待講演及び3件の国際学会での口頭発表、2件の国内学会での口頭発表で国内外に発信した。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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