| 研究課題/領域番号 |
10210203
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| 研究種目 |
特定領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
馬場 俊彦 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (50202271)
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| 研究分担者 |
荒川 太郎 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (40293170)
益田 秀樹 東京都立大学, 工学研究科, 教授 (90190363)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
65,700千円 (直接経費: 65,700千円)
2001年度: 13,600千円 (直接経費: 13,600千円)
2000年度: 16,500千円 (直接経費: 16,500千円)
1999年度: 17,100千円 (直接経費: 17,100千円)
1998年度: 18,500千円 (直接経費: 18,500千円)
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| キーワード | フォトニック結晶 / マイクロレーザ / GaInAsP / 導波路 / スーパープリズム / LED / 3次非線形 / 光偏光器 / 光導波路 / FDTD / 分散面 / 非線形 / 光制御素子 / 分解能 / フォトニックバンド / フォトニックバンドギャップ / 半導体レーザ / 光集積回路 / 自然放出制御 / 微小共振器 / InP |
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| 研究概要 |
次世代光ネットワークで要求される光素子の高性能化、大規模集積化は、現状では難しい。フォトニック結晶には、多次元周期構造による強い光閉じ込め、発光の超高速・高効率化、高密度光配線による大規模集積化が期待される。本研究では、半導体2次元フォトニック結晶レーザーの実現と関連技術の開拓を行った。
2次元フォトニック結晶は、面内に光学波長程度の周期をもつ微細構造である。3次元結晶よりも光制御は不完全であるが,作製が容易で応用しやすい。2次元結晶に点欠陥を入れると面内共振が生じ、自然放出が20倍以上速くなると理論予測され、これをレーザーに応用すれば高速・無しきい値発振が期待できる。一方、線欠陥を導入すれば、光閉じ込めが強力な光導波路が得られ、多数の線欠陥によって高密度光配線への道が拓かれる。
しかし研究開始当初は、高積度半導体加工が要求され、またレーザーでは表面非発光の抑制が高効率化に不可欠であったため、具体的な応用例は少なかった。本研究代表者は、研究開始以前に表面効果の小さいインジウム燐系半導体を用いて2次元結晶の試作と発光制御の観測に成功し、さらに別の微小構造では超低電流で動作する世界最小レーザーを実現している。そこで本研究では、作製が容易な構造の探索、プロセス技術の確立、2次元結晶の作製と理論特性の確認、レーザーの作製と評価、問題点の解明を日指した。また関連技術として高い光取り出し効率を示すフォトニック結晶LEDやフォトニック結晶導波路の作製・評価、特異な分散特性を利用した波長フィルタや光偏光器の提案と解析、3次非線形をもつフォトニック結晶機能素子の提案と解析、高効率な光入出力のための構造最適化に取り組んだ。特に導波路の研究においては、フォトニック結晶スラブを採用することで面垂直方向への光閉じ込めと大幅なプロセスの簡易化を実現した。これがレーザーや他の研究の進展に大きな貢献を果たした。
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