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気泡含有ガラス微小球を用いた太陽光励起レーザーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16J10230
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 無機材料・物性
研究機関慶應義塾大学 (2017)
東京工業大学 (2016)

研究代表者

熊谷 傳  慶應義塾大学, 理工学部, 特別研究員(PD)

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 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード微小光共振器 / ガラス / WGM光共振器 / レーザー / 電磁界シミュレーション
研究実績の概要

本年度は,研究遂行のため,受け入れ研究先を 慶應義塾大学 理工学部 電子工学科 田邉研究室へと変更した.それに伴い,研究の主題である「微小光共振器による新規の光源開発」という点は変わらずも,目的等に修正・改善があることを先におことわりする.
微小光共振器は,微小領域に長時間閉じ込めることができ,光と物質の相互作用を極限まで高めることができる.パルスレーザの繰り返し周波数は共振器の大きさに依存する.そのため,微小で高繰り返しであるパルスレーザ光源への応用が期待される.本研究では,安定なモードロッキングのためカーボンナノチューブ(CNT)を成長させたシリカトロイド微小光共振器の可飽和吸収特性を明らかにした.シリカトロイド微小光共振器に対して,電子線リソグラフィおよび化学気相蒸着(CVD)法を用いて,CNTの位置および量の選択的な成長を行った.ラマン分光法により,作製したCNTは欠陥が少なく,通信波長帯(~1550 nm)にバンドギャップを有していた.新規に開発した逆伝搬ポンププローブ法により,高い共振器内部強度でも正確なQ値の測定が可能になった.実験結果より,ポンプ光強度および波長によってQ値が上昇していることが確認された.これは,CNTに結合する光強度の上昇によって非線形的に吸収が減少する可飽和吸収特性に由来する.トロイド微小光共振器とCNTを組み合わせることで,ロバストなモード同期が実現できることを示唆している.以上の結果を,論文誌,国際学会および国内学会にて報告しており,国内外問わず多くの反響をいただいている.

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。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] Politechnico di Bari(イタリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Saturable absorption by carbon nanotubes on silica microtoroids for stable mode locking2018

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Tsutaru、Hirota Naoya、Sato Katsuya、Namiki Koki、Hori Atsuhiro、Maki Hideyuki、Tanabe Takasumi
    • 雑誌名

      Proceedings Volume 10518, Laser Resonators, Microresonators, and Beam Control XX

      巻: 105180H ページ: 16-16

    • DOI

      10.1117/12.2291874

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] New Spherical Optical Cavities with Non-Degenerated Whispering Gallery Modes2017

    • 著者名/発表者名
      Tsutaru Kumagai, Giuseppe Palma, Francesco Prudenzano, Tetsuo Kishi, and Tetsuji Yano
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE

      巻: 10090 ページ: 100901F-100901F

    • DOI

      10.1117/12.2251599

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Saturable absorption by carbon nanotubes on silica microtoroids for stable mode lockin2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutaru Kumagai, Naoya Hirota, Katsuya Sato, Koki Namiki, Atsuhiro Hori, Hideyuki Maki, and Takasumi Tanabe
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボンナノチューブ可飽和吸収特性を付与したトロイド微小光共振器2018

    • 著者名/発表者名
      熊谷 傳,廣田 直弥,佐藤 克哉,並木 洸樹,堀 敦裕,牧 英之,田邉 孝純
    • 学会等名
      第65回 応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] New Spherical Optical Cavities with Non-Degenerated Whispering Gallery Modes2017

    • 著者名/発表者名
      Tsutaru Kumagai, Giuseppe Palma, Francesco Prudenzano, Tetsuo Kishi, and Tetsuji Yano
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2017
    • 発表場所
      San Francisco(USA)
    • 年月日
      2017-01-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On-Chip Fabrication of Air-Bubble-Containing Glass Microsphere for Low-Threshold Laser Emission by Localized Laser Heating Technique2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Kishi, Tsutaru Kumagai, Nobuhiro Matsushita, Tetsuji Yano
    • 学会等名
      IMAPS/ACerS 13th International Conference and Exhibition on Ceramic Interconnect and Ceramic Microsystems Technologies (CICMT 2017).
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On-chip fabrication of glass microsphere laser by localized laser heating2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Kishi, Tsutaru Kumagai, Nobuhiro Matsushita, Tetsuji Yano
    • 学会等名
      12th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM 12)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 内部空洞を導入したガラス微小球レーザーの作製と縮退の解けたWGMの発現2017

    • 著者名/発表者名
      熊谷傳, 岸哲生, Giuseppe Palma, Francesco Prudenzano, 松下伸広, 矢野哲司
    • 学会等名
      The 27th Meeting on Glasses for Photonics
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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