ランダムネットワーク・フォトニック物質に関する研究

• 研究課題/領域番号: 21360027
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 枝川 圭一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20223654)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2010年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2009年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
• キーワード: フォトニック結晶 / フォトニックバンドギャップ / FDTD法 / 電磁波透過スペクトル

研究概要

最近提案されたフォトニック・アモルファス・ダイヤモンド(PAD)とよばれる新しいタイプのフォトニック構造におけるフォトニックバンドギャップ(PBG)形成と光伝播特性を調べた。まずPADが格子周期性を全くもたないにもかかわらず3次元(3D) PBGを形成することを実験的に証明した。また、この3D-PBGが中に局在状態などを含まない完全なものであることを示した。そのような完全な3D-PBGが形成することは、PAD内に強く光を閉じ込めることができることを示している。このことは実際に数値計算により示された。PADにおける3D-PBGは光の波数ベクトル、偏光ベクトルの方向に依存せず等方的である。これは通常のフォトニック結晶では実現不可能である。パスバンドにおいては、PADは拡散伝播を示す。ここで散乱強度は周波数がバンド端に近づくにつれて顕著に大きくなる。バンド端では散乱強度が十分強く、光局在が実現する。以上の結果は、フォトニック物質におけるPBG形成の物理的起源、光拡散、光局在などの問題に新たな知見を与えるものである。

研究成果

• [雑誌論文] Polarizationconversion by a three-dimensionalphotonic crystal mirror with a diamondstructure (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Imagawa, K. Edagawa
  • 雑誌名: Photonics and Nanostructures 巻: vol.10 ページ: 281-286
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strong light confinement in a photonicamorphous diamond structure (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Imagawa, K. Edagawa and M. Notomi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: vol.100 ページ: 151103-151103
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Q Resonant Cavities in a PhotonicAmorphous Diamond (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Imagawa, K. Edagawa and M. Notomi
  • 雑誌名: AMTC Letters 巻: vol.3 ページ: 224-225
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strong light confinement in a photonic amorphous diamond structure (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Imagawa, K.Edagawa, M.Notomi
  • 雑誌名: Applied Physics Letter 巻: 100 号: 15 ページ: 151103-151103
  • DOI: 10.1063/1.4704182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical properties of fresh dislocations in GaN (2011)
  • 著者名/発表者名: I.Yonenaga, Y.Ohno, T.Taishi, Y.Tokumoto, H.Makino, T.Yao, Y.Kamimura, K.Edagawa
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: Vol.318 ページ: 415-417
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photonicband-gap formation, light diffusion, andlocalization in photonic amorphousdiamond structures (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Imagawa, K. Edagawa, K. Morita, T. Niino, Y. Kagawa, M. Notomi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: vol.82 ページ: 115116-115116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photonic band-gap formation, light diffusion, and localization in photonic pmorphous diamond structures (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Imagawa, K.Edagawa, K.Morita, T.Niino, Y.Kagawa, M.Notomi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.82 ページ: 115116-115116
  • 査読あり
• [学会発表] 誘電体球で構成したPAD構造における光禁制帯形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 枝川圭一,今川成樹,納富雅也
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 誘電体球で構成したPAD構造における光禁制帯形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 枝川圭一、今川成樹、納富雅也
  • 学会等名: 日本物理学会 第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] フォトニック・アモルファス・ダイヤモンドにおける点欠陥共振器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野田盛雄,今川成樹,枝川圭一,納富雅也
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期講演大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] フォトニック・アモルファス・ダイヤモンドにおける点欠陥光共振器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野田盛雄、今川成樹、枝川圭一、納富雅也
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期講演(第149回)大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] フォトニック・アモルファス・ダイヤモンドにおける点欠陥光共振器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野田盛雄、今川成樹、枝川圭一、納富雅也
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期講演(第149回)大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] フォトニック・アモルファス・ダイヤモンドにおける光禁制帯形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 枝川圭一,今川成樹,納富雅也
  • 学会等名: 日本機械学会第24回計算力学講演会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2011-10-09
• [学会発表] フォトニック・アモルファス・ダイヤモンドにおける光禁制帯形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 枝川圭一、今川成樹、納富雅也
  • 学会等名: 日本機械学会第24回計算力学講演会
  • 発表場所: 岡山大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-09
• [学会発表] フォトニック・アモルファス・ダイヤモンドにおける光禁制帯形成と光局在 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今川成樹,守田圭祐,新野俊樹,香川豊,納富雅也,枝川圭一
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] フォトニック・アモルファス・ダイヤモンドにおける光禁制帯形成と光局在 (2011)
  • 著者名/発表者名: 枝川圭一、今川成樹、守田圭祐、新野俊樹、香川豊、納富雅也
  • 学会等名: 日本物理学会 2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] フォトニック・アモルファス・ダイヤモンドにおける点欠陥共振器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今川成樹,野田盛雄,枝川圭一,納富雅也
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] フォトニック・アモルファス・ダイヤモンドにおける点欠陥共振器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今川成樹、野田盛雄、枝川圭一、納富雅也
  • 学会等名: 2011年度秋季第72回 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] フォトニック・アモルファス・ダイヤモンドにおける点欠陥共振器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今川成樹、野田盛雄、枝川圭一、納富雅也
  • 学会等名: 2011年度秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] Photonic Bandgap Formation and Light-Propagation in Photonic Amorphous Diamond (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Edagawa, S.Imagawa, T.Nino, M.Notomi
  • 学会等名: Ninth International Conference on Photonic and Electromagnetic Crystal Structures PECS-IX 2010
  • 発表場所: スペイン、グラナダ
  • 年月日: 2010-09-29
• [学会発表] Polarization conversion by a three-dimensional photonic crystal mirror with a diamond structure (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Imagawa, K.Edagawa
  • 学会等名: Ninth International Conference on Photonic and Electromagnetic Crystal Structures PECS-IX 2010
  • 発表場所: スペイン、グラナダ
  • 年月日: 2010-09-29
• [学会発表] 誘電体球で構成したPAD構造におけるフォトニックバンドギャップ形成機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今川成樹,野田盛雄,枝川圭一,納富雅也
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] ダイヤモンド型フォトニック結晶ミラーによる偏光変換 (2010)
  • 著者名/発表者名: 枝川圭一,今川成樹,守田圭祐,新野俊樹
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 誘電体球で構成したPAD構造におけるフォトニックバンドギャップ形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今川成樹,野田盛雄,枝川圭一,納富雅也
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] Photonic Bandgap Formation and Light-Propagation in Photonic Amorphous Diamond (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Edagawa, S. Imagawa, T. Nino, M. Notomi
  • 学会等名: 9th Int. Conf. on Photonic and Electromagnetic Crystal Structures
  • 発表場所: Granada, Spain
• [学会発表] フォトニック・アモルファス・ダイヤモンドにおける光局在II (2009)
  • 著者名/発表者名: 今川成樹,枝川圭一,納富雅也
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Photonic band gap formation in icosahedral quasicrystalline structures (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Edagawa, S. Kanoko and S. Imagawa
  • 学会等名: The 5th Asia International Workshop on Quasicrystals
  • 発表場所: Tokyo
• [図書] Strong Light Confinement by Perturbed Photonic Crystals and Photonic Amorphous Structures (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Edagawa, M. Notomi
  • 総ページ数: 566
  • 出版者: Taylor & Francis
• [図書] Photonic band-gap formation and light localization in photonic amorphous diamond (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Edagawa
  • 出版者: Springer
• [図書] "Strong Light Confinement by Perturbed Photonic Crystals and Photonic Amorphous Structures" in "Optical Properties of Photonic Structures : Interplay of Order and Disorder" (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Edagawa, M.Notomi
  • 総ページ数: 574
  • 出版者: Taylor & Francis
• [図書] "Structure and properties of photonic amorphous diamond" in "Amorphous nanophotonics" (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Edagawa
  • 出版者: Springer(刊行確定)
• [図書] "Structure and properties of photonic amorphous diamond" in "Amorphous nanophotonics" (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Edagawa
  • 出版者: Springer(印刷中)
• [備考] 新聞報道(1)「東大バンドギャップ非周期構造で形光制御に新たな道」日刊工業聞2010年11月2日朝刊
  • URL: http://www.edalabo.iis.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] (2)「東大新材料を発見フォトニックアモルファスダイヤモンド構造体光バンドギャップ形成」化学工業日報2010年10月14日朝刊
• [備考] (3)「東大・NTT光LSI向け新素材特定周波数だけ反射」日経産業新聞2010年10月14日