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フォトニック結晶による光子の時間領域制御

研究課題

研究課題/領域番号 15760028
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 応用光学・量子光工学
研究機関京都大学

研究代表者

浅野 卓  京都大学, 工学研究科, 講師 (30332729)

研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
2004年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2003年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワードフォトニック結晶 / 点欠陥共振器 / 光子寿命 / 光パルス / 光非線形効果 / 時間領域制御 / 相互相関
研究概要

本年度はフォトニック結晶点欠陥共振器の設計を最適化し、光子寿命を大幅に増大させることに成功した。また光子寿命の長い微小な点欠陥共振器では、光子の局在によって比較的弱い光によっても光非線形効果が生じ得ることを実証した。
(1)厚さ0.25μmのSiスラブに三角格子状の空気穴をあけた二次元フォトニック結晶スラブの空気穴を三列直列に埋めることで形成したドナー型欠陥に対して、その長手方向両端近傍の空気穴の位置を動かすことでさらに共振器の光閉じこめを増大させ、より長い光子寿命をもつ共振器を実現することを試みた。まず最近接の空気穴のみを動かすことで、共振器の光閉じこめの強さを表すQ値を従来の3000の数倍程度まで増加させることができた。
(2)準備した試料に対して昨年度構築した測定系を用いて光子寿命の時間領域測定を行い、光波長程度の微小なな共振器にもかかわらず10ピコ秒程度の光子寿命をもつことを確認した。(昨年度は最大で3ピコ秒程度)さらに最近接だけでなく第三近接まで空気穴位置を調整することでQ値100,000程度(光子寿命100ピコ秒程度)の非常に強い光閉じ込めをもつ共振器を実現することに成功した。
(3)(1)の共振器に導入する光パルスのエネルギーを1パルスあたり1ピコJから30ピコJ程度まで変化させ、共振器から出力されるパルス光のスペクトルと時間波形を測定した。パルスエネルギーが10pJを超えるあたりから出力光が短波側にnmのオーダでシフトし、かつ時間幅が短くなることが観測された。理論解析の結果、光子の局在効果により(共振器材料がSiであることを考慮すると)比較的低いパルスエネルギーにもかかわらず2光子吸収が生じ、それによって生成されたキャリアによるプラズマ効果が上記のような出力光の変化を引き起こしていることがわかった。

報告書

(2件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (6件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Dynamical wavelength tuning of channel-drop device in two-dimensional photonic crystal slab2005

    • 著者名/発表者名
      T.Asano, W.Kunishi, M.Nakamura, B.S.Song, S.Noda
    • 雑誌名

      Electronics Letters Vol.41 No.1

      ページ: 37-38

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultra-high-Q photonic double heterostructure nanocavity2005

    • 著者名/発表者名
      B.S.Song, S.Noda, T.Asano, Y.Akahane
    • 雑誌名

      Nature Materials Vol.4 No.3

      ページ: 207-210

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Tuning holes in photonic-crystal nanocavities2004

    • 著者名/発表者名
      T.Asano, S.Noda
    • 雑誌名

      Nature Vol.429 No.6988

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-domain measurement of picosecond light-pulse propagation in a two-dimensional photonic crystal-slab waveguide2004

    • 著者名/発表者名
      T.Asano, K.Kiyota, D.Kumamoto, B.S.Song, S.Noda
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters Vol.84 No.23

      ページ: 4690-4692

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Transmission and reflection characteristics of in-plane hetero-photonic crystals2004

    • 著者名/発表者名
      B.S.Song, T.Asano, Y.Akahane, Y.Tanaka, S.Noda
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters Vol.85 No.20

      ページ: 4591-4593

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of line defect waveguide on Silicon-on-Insulator two-dimensional photonic crystal slab2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Tanaka, T.Asano, R.Hatsuta, S.Noda
    • 雑誌名

      IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology Vol.22 No.12

      ページ: 2787-2792

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] T.Asano, M.Mochizuki, S.Noda, M.Okano, M.Imada: "A Channel Drop-Filter Using a Single Defect in a 2D Photonic Crystal Slab-Defect Engineering with respect to Polarization Mode and Ratio of Emissions from Upper and Lower Sides-"IEEE J.of Lightwave Technol.. Vol.21, No.5. 1370-1376 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Asano, B.-S.Song, Y.Tanaka, S.Noda: "Investigation of a channel-add/drop-filtering device using acceptor type point defects in a two-dimensional photonic crystal slab"Appl.Phys.Lett.. Vol.83, No.3. 407-409 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] B.S.Song, S.Noda, T.Asano: "Photonic Devices Based on In-Plane Hetero Photonic Crystals"Science. Vol.300. 1537-1537 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Akahane, T.Asano, B.S.Song, S.Noda: "High-Q Photonic nanocavity in a two-dimensional photonic crystal"Nature. Vol.425 No.6961. 944-947 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Akahane, T.Asano, B.-S.Song, S.Noda: "Investigation of high-Q channel drop filters using donor-type defects in two-dimensional photonic crystal slabs"Appl.Phys.Lett.. Vol.83 No.8. 1512-1514 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Takano, Y.Akahane, T.Asano, S.Noda: "In-plane-type channel drop filter in a two-dimensional photonic crystal slab"Appl.Phys.Lett.. Vol.84, No.13. 2226-2228 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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