• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

半導体フォトニック結晶スラブ導波路における光パルス伝搬と非線形光学現象の基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 18360030
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用光学・量子光工学
研究機関筑波大学

研究代表者

浅川 潔  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (20375405)

研究分担者 井上 久遠  千歳科学技術大学, 客員教授 (30021934)
杉本 喜正  物質・材料研究機構, 主席研究員 (60415784)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
14,460千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 1,860千円)
2007年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2006年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
キーワードフォトニック結晶導波路 / 非線形光学効果 / 光カー効果 / 自己位相変調 / 誘導ラマン散乱 / 超小型全光スイッチ / 超高速化 / 低エネルギー化
研究概要

近年注目のフォトニック結晶スラブ導波路(PC-WG)は、強い光局在化や低群速度利用による光非線形・超小型・超高速・超低エネルギー光デバイスに有望である。筆者らはこれまでGaAs系PC-WG中のInAs-QD(量子ドット)のキャリア実励起型光非線形効果を用いてSMZ(対称マッハ・ツェンダー)型全光スイッチ(PC-SMZ)を実現した(エネルギー:〜100fJ、スイッチ速度:数10ps)。今後、更なる高集積化・低エネルギー化には、1.55μmに対してAlGaAsを用いた仮想励起型(非実励起)多光子過程の利用が有望である。
本研究では、この様にキャリアの実励起回避が可能な光カー効果に基づく自己および相互位相変調(SPMおよびCPM)、格子振動による誘導ラマン散乱(SRS)などの非線形光学現象を観測し、超低エネルギー動作が可能な光-光スイッチや光増幅素子実現のための基礎研究を行った。1年目(18年度)は、Al_<0.26>Ga_<0.74>As系PC-WG(格子定数:444nm、コア厚:260nm、全長:1mm)を作製し、1.55μm帯におけるSPMの観測に成功した。即ち、パルス幅1.6ps、繰り返し80MHzの入射光で、SPM特有の2つのピークに分裂したスペクトル広がりを有する透過光が得られた(位相シフト量:約1.3π/1mm長・2.1W)。本研究の2年目(19年度)は、光の発生・増幅・波長変換などの応用を目指したSRSの観測に成功した。即ち、自然放出ラマン散乱実験での散乱効率と量子論的計算から、本構造で10dBの増幅利得を予測した。更に、ポンプープローブ法(1,537nm、1,605mm)で、SRSプローブ光の増幅強度とポンプ光の強度・波長依存性を求め、SRSによる増幅現象を確認できた。本研究における非線形光学効果の研究成果は、次世代超高速フォトニック・ネットワークの超小型・低エネルギー・超高速光-光スイッチや光増幅器などに貢献する。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Studies on key ano-fabrication processes for GaAs-based air-bridge-type two-dimensional photonic-crystal slab waveguides2007

    • 著者名/発表者名
      Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, Yu Tanaka, Kuon Inoue,Hisaya Oda, Yoshinori Watanabe, and Kiyoshi Asakaw
    • 雑誌名

      Semiconductor Science. & Technology vol.22

      ページ: 49-157

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Observation of Raman scattering in GaAs photonic-crystal slab waveguides2007

    • 著者名/発表者名
      H. Oda, K. Inoue, N. Ikeda, Y. Sugimoto, and K. Asakawa
    • 雑誌名

      Next Generation Photonics and Media Technologies. ed. J. Yoshida and H. Sasabe(PWC) Publ. Chitose

      ページ: 87-90

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Self-phase modulation in AlGaAs-based photonic-crystal-slab line-defect waveguides2007

    • 著者名/発表者名
      Hasaya. Oda, Kuon Inoue, Yu Tanaka, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, Hiroshi, Ishikawa, and Kiyoshi Asakawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters vol.90(23)231102

      ページ: 1-3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Light/matter optical nonlinear interaction in the photonic crystal slab waveguide2007

    • 著者名/発表者名
      Kuon Inoue
    • 雑誌名

      Toyota Research Report vol.90(23)

      ページ: 89-98

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Precise control of dry etching for nanometer scale air-hole arrays in two-dimensional GaAs/AlGaAs photonic crystal slabs2007

    • 著者名/発表者名
      Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, Yoshiniri Watanabe, Nobuhiko Ozaki, Yoshiaki Tanaka, Yu Tanaka, Kuon, Inoue, Kiyoshi Asakaw
    • 雑誌名

      Optics Communications 275

      ページ: 257-267

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Self-phase modulation in photonic-crystal-slab line-defect waveguides2007

    • 著者名/発表者名
      H. Oda, K. Inoue, Yu. Tanaka, N. Ikeda, Y. Sugimoto, H. Ishikawa, and K. Asakawa
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 90

      ページ: 231102-231102

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-phase modulation in photonic-crystal-slab line-defect waveguides2007

    • 著者名/発表者名
      H.Oda, K.Inoue, Yu.Tanaka, N.Ikeda, Y.Sugimoto, H.Ishikawa, K.Asakawa
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys. (submitted)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Studies on key nona-favrication processes for GaAs-based air-bridge-type two-dimensional photonic-crystal slab waveguides2007

    • 著者名/発表者名
      N.Ikeda, Y.Sugimoto, Y.Tanaka, K.Inoue, Y.Watanabe, K.Asakawa
    • 雑誌名

      Semiconductor Science and Technology 22

      ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Selective area growth of InAs quantum dots with a metal mask towards optical integrated circuit devices2007

    • 著者名/発表者名
      N.Ozaki, Y.Takata, S.Ohkouchi, Y.Sugimoto, Y.Nakamura, N.Ikeda, K.Asakawa
    • 雑誌名

      J. Crystal Growth 301-302

      ページ: 771-775

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of Raman Scattering in GaAs photonic-crystal slab waveguides2006

    • 著者名/発表者名
      Hisaya Oda, Kuon Inoue, Naoki Ikeda, Yoshimasa Su ig moto, and Kivoshi Asakawa,
    • 雑誌名

      Optics Express 14

      ページ: 6659-6667

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Observation of Raman scattering in GaAs photonic-crystal slab waveguides2006

    • 著者名/発表者名
      H.Oda, K.Inoue, N.Ikeda, Y.Sugimoto, K.Asakawa
    • 雑誌名

      Optics Express 14

      ページ: 6659-6667

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Photonic crystal and quantum dot technologies for all-optical switch and logic device2006

    • 著者名/発表者名
      K.Asakawa, Y.Sugimoto, Y.Watanabe, N.Ozaki, A.Mizutani, Y.Takata, Y.Kitagawa, H.Ishikawa, N.Ikeda, K.Awazu, X.Wang, A.Watanabe, S.Nakamura, S.Ohkouchi, K.Inoue, M.Kristensen, O.Sigmund, P.I.Borel, R.Baets
    • 雑誌名

      New J. Phys 8

      ページ: 1-26

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Broadband waveguide intersection with low-crosstalk in two-dimensional photonic crystal circuits by using topology optimization2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Watanabe, Y.Sugimoto, N.Ikeda, N.Ozaki, A.Mizutani, Y.Takata, Y.Kitagawa, J.S.Jensen, O.Sigmund, P.Borel, M.Kristensen, K.Asakawa
    • 雑誌名

      Optics Express 14

      ページ: 9502-9507

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Drastic Density-of-State Enhancement of Raman Scattering at the Band Edge in One-Dimensional Photonic-Crystal Waveguide

    • 著者名/発表者名
      K. Inoue, H. Oda, A. Yamanaka, N. Ikeda, H. Kawashima, Y. Sugimoto, and K. Asakawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A (in press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] AlGaAsフォトニック結晶スラブ導波路における誘導ラマン散乱による光増幅の検討2008

    • 著者名/発表者名
      小田久哉、井上久遠、池田直樹、河島整、杉本喜正、浅川潔
    • 学会等名
      第55回応用物理学会関係連合講演会
    • 発表場所
      日本大学船橋キャンパス
    • 年月日
      2008-03-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Study on the optical amplification induced by stimulated Raman scattering in AlGaAs photonic-crystal slab waveguides2008

    • 著者名/発表者名
      H. Oda, K. Inoue. N. Ikeda, H. Kawashima, Y. Sugimoto, and K. Asakawa
    • 学会等名
      Japan Soc. of Appl. Phys. Fall Meeting
    • 発表場所
      University of Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] フォトニック結晶スラブ導波路のバンド端におけるラマン散乱効率の増大効果の観測2007

    • 著者名/発表者名
      小田久哉、井上久遠、山中明生、池田直樹、河島整、杉本喜正、浅川潔
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-08
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Observation of self-phase modulation in AlGaAs photonic-crystal slab waveguides2007

    • 著者名/発表者名
      H. Oda, K. Inoue, Y. Tanaka, N. Ikeda, Y. Suigmoto, Y. Kitakawa, N. Ozaki and K. Asakawa
    • 学会等名
      Japan Soc. of Appl. Phys. Fall Meeting
    • 発表場所
      University of Aoyama-gakuin
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Group velocity dependence of optical Kerr-effect-induced refractive index in AlGaAs photonic-crystal slab waveguides2007

    • 著者名/発表者名
      H. Oda, Y. Mikami, K. Inoue. N. Ikeda, H. Kawashima, H. Ishikawa, Y. Sugimoto, and K. Asakawa
    • 学会等名
      Japan Soc. of Appl. Phys. Fall Meeting
    • 発表場所
      Technical Institute of Hikkaido
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Observation of Raman scattering efficiency in AlGaAs photonic-crystal slab waveguides2007

    • 著者名/発表者名
      H. Oda, K. Inoue, A. Yamanaka, N. Ikeda, H. Kawashima, Y. Sugimoto, and K. Asakawa
    • 学会等名
      Japan Soc. of Appl. Phys. Fall Meeting
    • 発表場所
      Technical Institute of Hikkaido
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Observation of Raman scattering in GaAs photonic-crystal slab waveguides2006

    • 著者名/発表者名
      H. Oda, K. Iniue, N. Ikeda, Y. Sugimoto, and K. Asakawa
    • 学会等名
      Japan Soc. of Appl. Phys. Fall Meeting
    • 発表場所
      University of Ritsumeikan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Observation of Raman scattering in GaAs photonic-crystal slab waveguides2006

    • 著者名/発表者名
      H. Oda, K. Inoue, N. Ikeda, Y. Sugimoto, and K. Asakawa
    • 学会等名
      7th Chitose International Forum on Photonics Science & Technology
    • 発表場所
      Institute of Science and Technology
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi