| 研究課題/領域番号 |
20K21005
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 和歌山大学 |
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研究代表者 |
尾崎 信彦 和歌山大学, システム工学部, 教授 (30344873)
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| 研究分担者 |
池田 直樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主任エンジニア (10415771)
小田 久哉 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 准教授 (60405701)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
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| キーワード | フォトニック結晶導波路 / テラヘルツ波源 / 差周波発生 / 量子ドット / フォトニック結晶 / テラヘルツ波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、半導体ナノフォトニクス材料であるフォトニック結晶および量子ドットを用いた高効率なテラヘルツ波発生源の提案と、その原理実証を目的とする。具体的には、光分散関係を最適化したフォトニック結晶導波路内に広帯域発光を示す量子ドットを埋め込み、量子ドットから導波路内を伝搬する2波長光の差周波発生による波長可変テラヘルツ波源の実現を目指す。この手法の有効性が実証されれば、外部励起光不要の超小型オールインワンテラヘルツ波源の開発に繋がり、画期的な応用展開が期待される。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、半導体フォトニック結晶導波路(PhC-WG)を用いた高効率差周波発生(DFG)による超小型テラヘルツ(THz)波源の提案と、その原理実証を行った。低群速度かつ低分散の導波路モードを数THz程度の帯域で有するPhC-WGを設計し、その帯域内で周波数差を持つ二つの基本光を導入することで、基本光の電場強度増大および位相整合を実現し、DFGの増強を図った。数値シミュレーションにより、約0.5～2 THzの範囲でバルク材料と比べて二桁以上のDFG強度増加が確認された。また、基本光源を含む集積型PhC-WG構造により、超小型オールインワンTHz波源の可能性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって、ナノフォトニクス材料を利用した高効率テラヘルツ(THz)波源開発の可能性が示された。この結果は、THzギャップを埋める新たなTHz波源の提供につながる意義ある成果といえる。既存光源を凌駕する超小型THz波源を半導体材料によって提供できるため、モバイル端末やウェアラブル端末など他の半導体デバイスとの融合による新たなTHz技術の応用展開も期待される。
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