| 研究課題/領域番号 |
19J13955
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
林 文博 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | ポアンカレ / トポロジー / スキルミオン / 偏光 / 光渦 / ナノフォトニクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は様々な応用が検討されているフルポアンカレビームの実用性を広げるために，同ビームを微小なチップに収まる光素子によって生成することを試みるものである．我々は近年より一層盛んに行われるようになったナノフォトニクスによる光の偏光や位相の制御に関する研究から本素子の動作原理に関する着想を得た．最初の1年で数値計算による原理実証や設計，それに実験系の構築を行う．次の1年で素子の作製を行い，実験的に素子の動作実証を行う．
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| 研究実績の概要 |
本研究は、フルポアンカレビームと呼ばるモード断面の偏光分布がポアンカレ球上の全偏光状態を被覆する光ビームを、微小光共振器を用いてオンチップで生成することを目標とする。フルポアンカレビームはスキルミオンで表現されるトポロジカルな偏光分布を持ち、同ビームの持つこの特異な偏光分布は新奇光トラップやレーザー加工等への応用が期待されている。同ビームの生成は現在バルクの光学素子を利用した報告に限定されているが、微小光共振器を用いてオンチップで生成することが可能になればセンサー等への応用の可能性が拓け、同ビームの有用性を一層引き立てることが期待される。
昨年度の研究では、微小光共振器を用いてフルポアンカレビームを生成する手法を世界で初めて見出し、数値解析による検証とデバイスの設計を行った。本年度では、設計したデバイスの作製技術と評価技術を開発し、提案手法の実験的実証を行った。本研究で提案したデバイスはリング共振器上に微小な屈折率摂動から成る2重の回折格子を有する。同提案デバイスの作製にはグレースケールリソグラフィーを模した電子線リソグラフィ技術を開発することにより、リング共振器上に微小な浅い穴を形成することにより達成した。同デバイスへの光入力と、出力された光の遠方界偏光分布が評価可能な光学系を構築し、作製デバイスからの放射が遠方界にてスキルミオンで表現される偏光分布を持ち、フルポアンカレビームであることを観測した。本研究は微小光共振器によるフルポアンカレビームの生成に世界で初めて成功しており、本成果は同ビームの応用範囲をより一層広げるとともに、光科学、特にトポロジカル光波科学の分野の発展に貢献し得ると確信している。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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