フォトニック結晶導波路モードと量子ドット内電子準位共鳴によるキャリア緩和促進

• 研究課題/領域番号: 21760034
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 和歌山大学
• 研究代表者: 尾崎 信彦 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (30344873)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: フォトニック結晶 / 量子ドット / 超高速パルス分光 / 光非線形象 / 光非線形現象

研究概要

量子ドット(QD)を埋め込んだフォトニック結晶導波路(PC-WG)の最適設計により、QD内励起キャリアの緩和時間制御を目指した。具体的には、PC-WG モードにおける低群速度領域(高フォトン状態密度)の波長をQD内の電子準位間エネルギーに共鳴させ、パーセル効果によるキャリア緩和の促進を図った。QDを埋め込み、格子定数を系統的に変化させたPC-WGを作製し、パーセル効果によるPL発光増強と波長シフトを確認した。また、ポンプ・プローブ法によりキャリア緩和時間を測定した結果、PC-WGモードの低群速度領域波長と、QDの励起準位間エネルギーが共鳴した際にQDのキャリア緩和が速くなる傾向を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Wideband Operation of 2D Photonic Crystal Directional Coupler with Topology Optimized Waveguide Bends (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Watanabe, Naoki Ikeda, Yoshiaki Takata, Yoshinori Kitagawa, Nobuhiko Ozaki, Yoshimasa Sugimoto, Kiyoshi Asakawa
  • 雑誌名: Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials vol.19 ページ: 543-550
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wideband Operation of 2D Photonic Crystal Directional Coupler with Topology Optimized Waveguide Bends (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Watanabe, Naoki Ikeda, Yoshiaki Takata, Yoshinori Kitagawa, Nobuhiko Ozaki, Yoshimasa Sugimoto, Kiyoshi Asakawa
  • 雑誌名: Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials 巻: 19 ページ: 543-550
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanophotonics technology for advanced quantum dot/photonic crystal device and metal/semiconductor plasmonic device (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Sugimoto, N.Ikeda, D.Tsuya, N.Ozaki, H.Oda, A.Yamanaka, A.Miura, T.Nomura, D.Inoue, H.Fujikawa, S.Ohkouchi, Y.Watanabe, Y.Koide, K.Satoh, K.Asakawa
  • 雑誌名: Proc.of Photonics Global Conference (PGC) 2010 ページ: 1-5
• [雑誌論文] Sequential Operations of Quantum Dot/Photonic Crystal All-optical Switch with High Repetitive Frequency Pumping (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kitagawa, Nobuhiko Ozaki, Yoshiaki Takata, Naoki Ikeda, Yoshinori Watanabe, Yoshimasa Sugimoto, Kiyoshi Asakawa
  • 雑誌名: J.Lightwave Technol. vol.27 ページ: 1241-1247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monolithic Fabrication of Two-Color InAs QDs for Integrated Optical Devices by Using a Rotational Metal Mask (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiko Ozaki, Shunsuke Ohkouchi, Yoshiaki Takata, Naoki Ikeda, Yoshinori Watanabe, Yoshimasa Sugimoto, Kiyoshi Asakawa
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys.(065502) vol.48 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced quantum dot and photonic crystal technologies for integrated nanophotonic circuits (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Sugimoto, N.Ikeda, N.Ozaki, Y.Watanabe, S.Ohkouchi, T.Kuroda, T.Mano, T.Ochiai, K.Kuroda, N.Koguchi, K.Sakoda, K.Asakawa
  • 雑誌名: Microelectronics Journal vol.40 ページ: 736-740
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monolithic Fabrication of Two-Color InAs QDs for Integrated Optical Devices by Using a Rotational Metal Mask (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiko Ozaki, Shunsuke Ohkouchi, Yoshiaki Takata, Naoki Ikeda, Yoshinori Watanabe, Yoshimasa Sugimoto, Kiyoshi Asakawa
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 48 ページ: 0655021-0655024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequential Operations of Quantum Dot/Photonic Crystal All-optical Switch with High Repetitive Frequency Pumping (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kitagawa, Nobuhiko Ozaki, Yoshiaki Takata, Naoki Ikeda, Yoshinori Watanabe, Yoshimasa Sugimoto, Kiyoshi Asakawa
  • 雑誌名: J.Lightwave Technol. 27 ページ: 1241-1247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanophotonic technologies for innovative all-optical signal processor using photonic crystals and quantum dots (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Sugimoto, N.Ikeda, N.Ozaki, Y.Watanabe, S.Ohkouchi, S.Nakamura, K.Asakawa
  • 雑誌名: AIP Conf.Proc. 1147 ページ: 179-186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced quantum dot and photonic crystal technologies for integrated nanophotonic circuits (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Sugimoto, N.Ikeda, N.Ozaki, Y.Watanabe, S.Ohkouchi, T.Kuroda, T.Mano, T.Ochiai, K.Kuroda, N.Koguchi, K.Sakoda, K.Asakawa
  • 雑誌名: Microelectronics Journal 40 ページ: 736-740
  • 査読あり
• [学会発表] 2次元フォトニック結晶スラブ線欠陥導波路を用いたInAs量子ドットレーザーに関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浜田直樹, 小田久哉, 山中明生, 尾崎信彦, 池田直樹, 杉本喜正
  • 学会等名: 第46回応用物理学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 室蘭工業大学
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] フォトニック結晶導波路に埋込んだ量子ドットにおける光励起とキャリア緩和過程制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾崎信彦, 宗石達矢, 北川嘉則, 池田直樹, 杉本喜正, 浅川潔
  • 学会等名: 応用物理学会励起ナノプロセス研究会第六回研究会
  • 発表場所: ビッグ・アイ国際障害者交流センター(堺市)
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] Evolution of Nanophotonics from Semiconductor Photonic Crystal Device to Metal/Semiconductor Plasmonic Device (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Asakawa, Y.Sugimoto, Y.Watanabe, N.Ikeda, N.Ozaki, D.Kumar V, T.Nomura, D.Inoue, A.Miura, H.Fujikawa, K.Sato
  • 学会等名: 5^<th> Int.Conf.Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL 2010)
  • 発表場所: Sevastopol, Crimea, Ukraine.
  • 年月日: 2010-09-11
• [学会発表] Evolution of Nanophotonics from Semiconductor Photonic Crystal Device to Metal/Semiconductor Plasmonic Device (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Asakawa, Y.Sugimoto, Y.Watanabe, N.Ikeda, N.Ozaki, D.Kumar V, T.Nomura, D.Inoue, A.Miura, H.Fujikawa, K.Sato
  • 学会等名: 5^<th> Int.Conf.Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL 2010)
  • 発表場所: Sevastopol, Crimea, Ukraine
  • 年月日: 2010-09-11
• [学会発表] Fabrication and characterization of an all-optical flip-flop based on photonic crystal waveguides and two-color quantum dots (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Ozaki, Y.Takata, Y.Kitagawa, N.Ikeda, S.Nakamura, S.Ohkouchi, A.Watanabe, Y.Watanabe, Y.Sugimoto, K.Asakawa
  • 学会等名: OSA Int.Conf.Nanophotonics 2010
  • 発表場所: Tsukuba, Japan.
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] Fabrication and characterization of an all-optical flip-flop based on photonic crystal waveguides and two-color quantum dots (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Ozaki, Y.Takata, Y.Kitagawa, N.Ikeda, S.Nakamura, S.Ohkouchi, A.Watanabe, Y.Watanabe, Y.Sugimoto, K.Asakawa
  • 学会等名: OSA Int.Conf.Nanophotonics 2010
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] Wideband operation of 2D photonic crystal directional coupler with topology optimized waveguide bends (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Watanabe, N.Ikeda, Y.Takata, Y.Kitagawa, N.Ozaki, Y.Sugimoto, K.Asakawa
  • 学会等名: OSA Int.Conf.Nanophotonics 2010
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] Monolithic Selective-area Growth of Two-Color InAs QDs with a Rotational Metal Mask for Integrated Optical Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiko Ozaki, Shunsuke Ohkouchi, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, Kiyoshi Asakawa
  • 学会等名: 2^<nd> Int.Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano 2009)
  • 発表場所: 阿南工業高等専門学校、阿南市、徳島県
  • 年月日: 2009-08-11
• [図書] "Ch.9 Photonic crystal all-optical switches" of "Optical switches -Materials and design-" (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Asakawa, Y.Sugimoto, N.Ikeda, Y.Watanabe, N.Ozaki, Y.Takata, Y.Kitagawa, S.Ohkouchi, S.Nakamura, A.Watanabe, X.Wang
  • 出版者: Woodhead Publishing Limited
• [図書] Ch.9 Photonic crystal all-optical switches (Optical switches-Materials and design-) (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Asakawa, Y.Sugimoto, N.Ikeda, Y.Watanabe, N.Ozaki, Y.Takata, Y.Kitagawa, S.Ohkouchi, S.Nakamura, A.Watanabe, X.Wang
  • 出版者: Woodhead Publishing Limited