光輻射圧で駆動する高コントラスト全光スイッチの作製に関する研究

• 研究課題/領域番号: 16J05171
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 鐵本 智大 慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: フォトニック結晶共振器 / ナノ光ファイバ / フォトリソグラフィ / 光輻射圧 / 微小光共振器 / オプトメカニクス / 光スイッチ

研究実績の概要

光輻射圧で駆動する高コントラスト全光スイッチの作製および測定に取り組んだ．本研究の全光スイッチは2本のビーム型フォトニック結晶共振器を並べたジッパー型光共振器を用いるもので，共振器間に発生する光輻射圧によってビーム型共振器間距離を制御することで光路を変更する素子である．昨年度の検討により作製の基礎技術は確立しており，その手法を用いたシリカビーム型共振器の作製とナノ光ファイバを用いた光結合手法の検討について，高いQ値と高い結合効率を達成し，筆頭著者として論文を1報，国際会議発表3報をする成果を挙げた．また，共振器の作製手法として，従来の電子線描画ではなく工業応用に適したフォトリソグラフィを用いた作製を行い，シリコン製ナノビーム共振器の適切な作製条件検討について国際会議でプロシーディングを1報発表する成果を挙げた．一方で，シリコン製ジッパー型共振器については，作製の最終工程のフッ酸を用いた構造のエアブリッジ化において2本のビーム型共振器がリンス工程で水の表面張力により貼り付いてしまうという課題があった．表面張力が水の５分の１のリンス溶液を用いるなどして問題の解決を図ったが，適切なサンプルを作製することが出来ず，光輻射圧による共振器距離制御の実験には至らなかった．年度の総合的な成果としては，成果目標であった筆頭論文1報，国際会議発表2件について，筆頭論文1報（他共著論文3件），国際会議発表4件（他共著4件）と十分に上回る期待通りの成果を挙げた．

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 高Q値微小光共振器の作製と応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田邉孝純，鈴木良，鐵本智大，柿沼康弘
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 87
  • NAID: 130007715717
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electro-Optic Modulator Based on Photolithography Fabricated <i>p-i-n</i> Integrated Photonic Crystal Nanocavity (2017)
  • 著者名/発表者名: Nurul Ashikin Binti Daud, Yuta Ooka, Tomohisa Tabata, Tomohiro Tetsumoto, Takasumi Tanabe
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E100.C 号: 8 ページ: 670-674
  • DOI: 10.1587/transele.E100.C.670
  • NAID: 130005876014
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり
• [雑誌論文] All-optical tunable buffering with coupled ultra-high Q whispering gallery mode microcavities (2017)
  • 著者名/発表者名: Wataru Yoshiki, Yoshihiro Honda, Tomohiro Tetsumoto, Kentaro Furusawa, Norihiko Sekine, Takasumi Tanabe
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 10688-10688
  • DOI: 10.1038/s41598-017-10035-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Design, fabrication and characterization of a high Q silica nanobeam cavity with orthogonal resonant modes (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Tetsumoto, Hajime Kumazaki, Kentaro Furusawa, Norihiko Sekine, Takasumi Tanabe
  • 雑誌名: IEEE Photonics Journal 巻: 9 号: 5 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1109/jphot.2017.2754300
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ultrasmall in-plane photonic crystal demultiplexers fabricated with photolithography (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuta Ooka, Tomohiro Tetumoto, Nurul Ashikin Binti Daud, Takasumi Tanabe
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 25 号: 2 ページ: 1521-1528
  • DOI: 10.1364/oe.25.001521
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compact resonant electro-optic modulator using randomness of a photonic crystal waveguide (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuta Ooka, Nurul Ashikin Binti Daud, Tomohiro Tetsumoto, Takasumi Tanabe
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 24 号: 10 ページ: 11199-11207
  • DOI: 10.1364/oe.24.011199
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kerr-induced controllable adiabatic frequency conversion in an ultra-high Q silica toroid microcavity (2016)
  • 著者名/発表者名: W. Yoshiki, Y. Honda, M. Kobayashi, T. Tetsumoto, and T. Tanabe
  • 雑誌名: Opt. Lett. 巻: 41 号: 23 ページ: 5482-5485
  • DOI: 10.1364/ol.41.005482
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] High Q silica nanobeam cavity for simultaneous resonance of TE- and TM-like modes (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Tetsumoto, Hajime Kumazaki, Kentaro Furusawa, Norihiko Sekine, Akifumi Kasamatsu, Takasumi Tanabe
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO:2017)
  • 発表場所: San Jose (USA)
  • 年月日: 2017-05-14
  • 国際学会
• [学会発表] A CMOS compatible in-plane compact wavelength demultiplexer based on photonic crystal nanocavities (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Tetsumoto, Yuta Ooka, Nurul Ashikin Binti Daud, Naotaka Kamioka, Taku Okamura, Takasumi Tanabe
  • 学会等名: International Conference on Nanophotonics and Nanooptoelectronics (ICNN2017)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama（Yokohama, Kanagawa）
  • 年月日: 2017-04-18
  • 国際学会
• [学会発表] シリカトロイド微小光共振器とフォトニック結晶導波路の結合実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鐵本智大，熊崎基，本多祥大，田邉孝純
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Brillouin lasing in coupled silica toroid microcavities (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Honda, Wataru Yoshiki, Tomohiro Tetsumoto, Shun Fujii, Kentaro Furusawa, Norihiko Sekine, Takasumi Tanabe
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics -- European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe -- EQEC 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Demonstration of direct coupling between a toroid microcavity and a photonic crystal waveguide (2017)
  • 著者名/発表者名: Tetsumoto Tetsumoto, Hajime Kumazaki, Yoshihiro Honda, Takasumi Tanabe
  • 学会等名: The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-Pacific Rim 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] SiO2 clad active and passive photonic crystal nanocavity devices fabricated with photolithography (2017)
  • 著者名/発表者名: Nurul Ashikin Binti Daud, Yuta Ooka, Tomohiro Tetsumoto, Takasumi Tanabe,
  • 学会等名: The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-Pacific Rim 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental investigation of feasability of a hybrid system of a photonic crystal waveguide & a toroidal microcavity (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Tetsumoto, Hajime Kumazaki, Yoshihiro Honda, Wataru Yoshiki, Kentaro Furusawa, Norihiko Sekine, Takasumi Tanabe
  • 学会等名: The 24th Congress of the International Commissions for Optics (ICO-24), F1E-06, Tokyo, 21-25 August (2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of an optimal coupling condition with a nanobeam cavity made of low refractive index material (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Tetsumoto, Hajime Kumazaki, Kentaro Furusawa, Norihiko Sekine, Takasumi Tanabe
  • 学会等名: Frontiers in Optics/Laser Science Conference (FiO/LS)
  • 国際学会
• [学会発表] FDTD with an off-diagonal permittivity tensor component to study the magneto-optical effect in a slow light waveguide (2017)
  • 著者名/発表者名: Naotaka Kamioka, Tomohiro Tetsumoto, Takasumi Tanabe
  • 学会等名: Frontiers in Optics/Laser Science Conference (FiO/LS)
  • 国際学会
• [学会発表] FDTD法を用いたフォトニック結晶導波路のスローライト効果による磁気光学効果アイソレータの小型化の数値解析的検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上岡直隆，鐵本智大，田邉孝純
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Robust CMOS compatible photonic crystal nanocavity and DEMUX filter (2017)
  • 著者名/発表者名: Takasumi Tanabe, Yuta Ooka, Nurul Ashikin Binti Daud, Tomohiro Tetsumoto
  • 学会等名: Asia Communications and Photonics Conference (ACP 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Investigation of the influence of proximity effect and randomness on photolithographically fabricated photonic crystal nanobeam cavity (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Tetsumoto, Hajime Kumazaki, Rammaru Ishida, Takasumi Tanabe
  • 学会等名: SPIE NanoPhotonics Australia 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of isolated mode and formation of coupled cavity in fiber coupled PhC cavity platform (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Tetsumoto, Yuta Ooka, Takasumi Tanabe
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Photonic and Electromagnetic Crystal Structures (PECS-XII)
  • 発表場所: York (UK)
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [備考] 直交する二偏波モードを保持するガラス製フォトニック結晶共振器の開発
  • URL: http://www.phot.elec.keio.ac.jp/ja/orthogonalmodesinsilicabeam/
• [備考] 慶應義塾大学田邉研究室ホームページ：国際会議報告
  • URL: http://www.phot.elec.keio.ac.jp/ja/conference_report/