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狭帯域透過導波モード共鳴素子に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K04522
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

金高 健二  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (50356911)

研究分担者 裏 升吾  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (10193955)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード光集積回路 / 光導波路 / 導波モード共鳴 / グレーティング / 波長フィルタ / 光共振器 / 光デバイス・光回路 / 周期構造
研究開始時の研究の概要

導波モード共鳴とは、薄膜光導波路に設けられた周期構造により、空間光と導波光が結合して生じる光波共鳴であり、空間光に対して特異な狭帯域反射特性を示す。我々はこれまでに、光波挙動の解明や、共振器を集積する新規構成を考案・実証している。一方、分光などの応用では狭帯域透過特性が求められることも多い。本研究では、狭帯域透過特性を示す素子の実現可能性を、理論的・実験的に探究することを目的とする。

研究成果の概要

薄膜光導波路に設けられた周期構造により、空間中の伝播光と光導波路中の伝播光(導波モード光)が結合して生じる導波モード共鳴(GMR)を利用した狭帯域波長フィルタ素子を理論的・実験的に検討した。透過特性を示す素子として、誘電体多層膜基板上にGMR構造を積層集積した素子、2次元周期構造と直交偏光の導波モード光間の干渉を利用する素子を考案し、理論特性を明らかにした。また、誘電体多層膜基板上にGMR構造を積層集積した構造において、波長選択再起反射素子を新規に考案し実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

導波モード共鳴(GMR)に関する研究は、特に2000年代以降国内外で活発に実施されているが、反射型素子に関する研究がほとんどである。本研究では、数種類の新たな透過型GMR素子を考案し、理論実証した。どれも新規な構造であり、当該分野の発展に寄与するものと期待できる。さらに、本研究では特に、開口微小化を念頭に素子提案を行っており、少しづつ動作波長の異なるフィルタのアレイ集積化が容易であり、将来の超小型分光センサへの応用・実用化が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Narrowband focusing retroreflector with a thin-film structure2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Junichi、Kusuura Toshiki、Ueda Ryohei、Kintaka Kenji、Ura Shogo
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 14 号: 8 ページ: 082003-082003

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ac09bf

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Laser-wavelength stabilization by a focusing cavity-resonator-integrated guided-mode resonance filter2021

    • 著者名/発表者名
      Ueda Ryohei、Watanabe Akari、Ozawa Keisuke、Kintaka Kenji、Nishio Kenzo、Kusuura Toshiki、Inoue Junichi、Ura Shogo
    • 雑誌名

      Technical Digest of 26th Microoptics Confereence

      巻: - ページ: 96-97

    • DOI

      10.23919/moc52031.2021.9598032

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multidimensional angle sensing method using guided-mode resonance2021

    • 著者名/発表者名
      Ura Shogo、Tsuji Ryugo、Inoue Junichi、Kintaka Kenji
    • 雑誌名

      Optical Review

      巻: 28 号: 6 ページ: 650-654

    • DOI

      10.1007/s10043-021-00688-y

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Narrow-bandpass filter using orthogonally propagating guided-mode resonance with doubly periodic grating2021

    • 著者名/発表者名
      Yang Zhiyu、Asai Ryo、Inoue Junichi、Kintaka Kenji、Ura Shogo
    • 雑誌名

      Proceedings of 10th IEEE CPMT Symposium Japan

      巻: - ページ: 110-111

    • DOI

      10.1109/icsj52620.2021.9648543

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 集光共振器集積導波モード共鳴フィルタのレーザ波長選択特性2021

    • 著者名/発表者名
      上田凌平、渡邉明理、小澤桂介、金高健二、西尾謙三、楠浦俊樹、井上純一、裏升吾
    • 雑誌名

      第35回エレクトロニクス実装学会春季講演大会論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Guided-mode Resonance Filter for Micro-optic Spectrometer2020

    • 著者名/発表者名
      Inoue Junichi、Ura Shogo、Kintaka Kenji
    • 雑誌名

      Proc. 2020 IEEE 70th Electronic Components and Technology Conference (ECTC)

      巻: - ページ: 1812-1817

    • DOI

      10.1109/ectc32862.2020.00283

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Retroreflection by Cavity-Resonator-Integrated Guided-Mode Resonance Mirror2020

    • 著者名/発表者名
      Kintaka Kenji、Kusuura Toshiki、Inoue Junichi、Ura Shogo
    • 雑誌名

      Proc. 2020 22nd International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON)

      巻: - ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/icton51198.2020.9203013

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thin-Film Narrowband Retroreflector Based on Waveguide Grating Structure2020

    • 著者名/発表者名
      Kintaka Kenji、Kusuura Toshiki、Inoue Junichi、Ura Shogo
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Technology Letters

      巻: 32 号: 15 ページ: 933-936

    • DOI

      10.1109/lpt.2020.3005411

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-dimensional waveguide grating for sensing three-dimensional angle fluctuation2020

    • 著者名/発表者名
      Ura Shogo、Tsuji Ryugo、Inoue Junichi、Kintaka Kenji
    • 雑誌名

      Tech. Dig. International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory 2020

      巻: - ページ: 31-32

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Narrowband focusing mirror based on cavity-resonator-integrated guided-mode resonance filter2020

    • 著者名/発表者名
      Ueda Ryohei、Kusuura Toshiki、Inoue Junichi、Kintaka Kenji、Ura Shogo
    • 雑誌名

      Tech. Dig. International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory 2020

      巻: - ページ: 103-104

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of cavity-resonator-integrated guided-mode resonance narrowband-pass filter2019

    • 著者名/発表者名
      Asai Ryo、Inoue Junichi、Ura Shogo、Kintaka Kenji
    • 雑誌名

      Proc. IEEE CPMT Symposium Japan 2019

      巻: - ページ: 165-166

    • DOI

      10.1109/icsj47124.2019.8998733

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 共振器集積導波モード共鳴狭帯域バンドパスフィルタの設計2019

    • 著者名/発表者名
      浅井亮, 井上純一, 裏升吾, 金高健二
    • 雑誌名

      日本光学会年次学術講演会論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 角度低依存の導波モード共鳴バンドパスフィルタの設計2022

    • 著者名/発表者名
      楊 知雨, 石岡誠太, 井上純一, 金高健二, 裏升吾
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 二重周期構造を持つ直交伝搬導波モード共鳴バンドパスフィルタの基礎検討2021

    • 著者名/発表者名
      楊 知雨, 浅井 亮, 井上純一, 金高健二, 裏升吾
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Laser-wavelength stabilization by a focusing cavity-resonator-integrated guided-mode resonance filter2021

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Ueda, Akari Watanabe, Keisuke Ozawa, Kenji Kintaka, Kenzo Nishio, Toshiki Kusuura, Junichi Inoue, and Shogo Ura
    • 学会等名
      26th Microoptics Conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Narrow-bandpass filter using orthogonally propagating guided-mode resonance with doubly periodic grating2021

    • 著者名/発表者名
      Zhiyu Yang, Ryo Asai, Junichi Inoue, Kenji Kintaka, and Shogo Ura
    • 学会等名
      10th IEEE CPMT Symposium Japan
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 集光共振器集積導波モード共鳴フィルタのレーザ波長選択特性2021

    • 著者名/発表者名
      上田凌平、渡邉明理、小澤桂介、金高健二、西尾謙三、楠浦俊樹、井上純一、裏升吾
    • 学会等名
      第35回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Guided-mode Resonance Filter for Micro-optic Spectrometer2020

    • 著者名/発表者名
      Inoue Junichi、Ura Shogo、Kintaka Kenji
    • 学会等名
      The 70th Electronic Components and Technology Conference (ECTC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Retroreflection by Cavity-Resonator-Integrated Guided-Mode Resonance Mirror2020

    • 著者名/発表者名
      Kintaka Kenji、Kusuura Toshiki、Inoue Junichi、Ura Shogo
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 共振器集積導波モード共鳴素子による狭帯域集光再帰反射2020

    • 著者名/発表者名
      上田凌平、楠浦俊樹、井上純一、金高健二、裏升吾
    • 学会等名
      2020年第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Two-dimensional waveguide grating for sensing three-dimensional angle fluctuation2020

    • 著者名/発表者名
      Ura Shogo、Tsuji Ryugo、Inoue Junichi、Kintaka Kenji
    • 学会等名
      International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory 2020 (ISOM’20)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Narrowband focusing mirror based on cavity-resonator-integrated guided-mode resonance filter2020

    • 著者名/発表者名
      Ueda Ryohei、Kusuura Toshiki、Inoue Junichi、Kintaka Kenji、Ura Shogo
    • 学会等名
      International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory 2020 (ISOM’20)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of cavity-resonator-integrated guided-mode resonance narrowband-pass filter2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Asai, Junichi Inoue, Shogo Ura, and Kenji Kintaka
    • 学会等名
      IEEE CPMT Symposium Japan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 共振器集積導波モード共鳴狭帯域バンドパスフィルタの設計2019

    • 著者名/発表者名
      浅井亮, 井上純一, 裏升吾, 金高健二
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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