メタフォトニクスデバイス 光通信帯域における化合物半導体とメタマテリアルの融合

• 研究課題/領域番号: 21860031
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 雨宮 智宏 東京工業大学, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 助教 (80551275)
• 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: 2,548千円 (直接経費: 1,960千円、間接経費: 588千円); 2010年度: 1,144千円 (直接経費: 880千円、間接経費: 264千円); 2009年度: 1,404千円 (直接経費: 1,080千円、間接経費: 324千円)
• キーワード: 光集積 / メタマテリアル / 化合物半導体 / 微細共振器

研究概要

本研究は、従来の化合物半導体をベースとした導波路型光素子に、誘電率や透磁率の値を人工的に制御できる"メタマテリアル"の概念を融合することによって、新規デバイスの実現を目指している。本稿では、その布石として、InP系導波路素子に金属微細共振器アレイ(メタマテリアル)を導入したデバイスを作製した。結果、1.5μm帯域において明確な磁気共振(μ≠1)を観測することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Non-unity permeability in metamaterial-based GaInAsP/InP multimode interferometer (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Amemiya, Takahiko Shindo, Daisuke Takahashi, Seiji Myoga, Nobuhiko Nishiyama, SHIGEHISA ARAI.
  • 雑誌名: Optics Lett. Vol.36, No.12 ページ: 2327-2329
• [雑誌論文] Magnetic Interactions at Optical Frequencies in an InP-Based Waveguide Device with Metamaterial (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Amemiya, Takahiko Shindo, Daisuke Takahashi, Nobuhiko Nishiyama, SHIGEHISA ARAI.
  • 雑誌名: IEEE J.Quantum Electronics Vol.47, No.5 ページ: 736-744
• [雑誌論文] Lateral Junction Waveguide-Type Photodiode Grown on Semi-Insulating InP Substrate (2011)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Okumura, daisuke kondo, Hitomi Ito, SeungHun Lee, Tomohiro Amemiya, Nobuhiko Nishiyama, SHIGEHISA ARAI.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (JJAP) Vol.50, No.2
  • NAID: 40018283282
• [雑誌論文] GaInAsP/InP lateral-current-injection distributed feedback laser with a-Si surface grating (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Shindou, Tadashi Okumura, Hitomi Ito, Takayuki Koguchi, Daisuke Takahashi, Yuki Atsumi, Joonhyun Kang, Ryou Osabe, Tomohiro Amemiya, Nobuhiko Nishiyama, SHIGEHISA ARAI.
  • 雑誌名: Opt.Express Vol.19, No.3 ページ: 1884-1891
• [雑誌論文] GaInAsP/InP lateral-current-injection distributed feedback laser with a-Si surface grating (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Shindo, T.Okumura, H.Ito T.Koguchi, D.Takahashi, Y.Atsumi, J.Kang, R.Osabe, T.Amemiya, N.Nishiyama, S.Arai
  • 雑誌名: Opt.Express 巻: 19 ページ: 1884-1891
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lateral Junction Waveguide-Type Photodiode Grown on Semi-Insulating InP Substrate (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Okumura, D.Kondo, H.Ito, S.H.Lee, T.Amemiya, N.Nishiyama, S.Arai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50
  • NAID: 40018283282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Interactions at Optical Frequencies in an InP-Based Waveguide Device with Metamaterial (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, T.Shindo, D.Takahashi, N.Nishiyama, S.Arai
  • 雑誌名: IEEE J.Quantum Electronics 巻: 47 ページ: 736-744
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonreciprocal Polarization Conversion in Asymmetric Magneto-Optic Waveguide (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Amemiya, Kenji Abe, Takuo Tanemura, Tetsuya Mizumoto, Yoshiaki Nakano.
  • 雑誌名: IEEE J.Quantum Electron. Vol.46 ページ: 1662-1669
• [雑誌論文] Nonreciprocal Polarization Conversion in Asymmetric Magneto-Optic Waveguide (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, K.Abe, T.Tanemura, T.Mizumoto, Y.Nakano
  • 雑誌名: IEEE J.Quantum Electronics 巻: 46 ページ: 1662-1669
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonreciprocal polarization converter consisting of asymmetric waveguide with magneto-optic cladding : theory and simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, T.Tanemura, Y.Nakano
  • 雑誌名: IEEE J.Quantum Electron. 45 ページ: 769-776
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, Y.Nakano
  • 雑誌名: Advances in Lasers and Electro optics(IN-TECH, Austria) ページ: 117-136
• [学会発表] Metamaterial-based Control of Permeability in GaInAsP/InP Multimode-Interferometers (2011)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 23rd Annual Meeting of the IEEE Photonics Society (PHO-2010), WM3
  • 発表場所: Denver, Colorado (USA)
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Lateral Current Injection Distributed Feedback Laser with Wirelike Active Regions (2011)
  • 著者名/発表者名: 進藤隆彦, 奥村忠嗣, 二見充輝, 長部亮, 小口貴之, 雨宮智宏, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: The 23rd International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM-2011), Tu5.2-3
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2011-05-24
• [学会発表] Lateral Current Injection Distributed Feedback Laser with Wirelike Active Regions (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Shindo, T.Okumura, M.Futami, R.Osabe, T.Koguchi, T.Amemiya, N.Nishiyama, S.Arai
  • 学会等名: The 23rd Indium Phosphide and Related Material (IPRM 2011)
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2011-05-24
• [学会発表] Low-power consumption and high-eye-margin 10 Gbit/s operation of distributed reflector laser with wirelike active regions (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Takahashi, S.H.Lee, T.Shindo, K.Shinno, T.Amemiya, N.Nishiyama, S.Arai
  • 学会等名: The 23rd Indium Phosphide and Related Material (IPRM 2011)
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2011-05-24
• [学会発表] III-V化合物半導体のキャリアを用いたメタマテリアルの共振周波数変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 明賀聖慈, 雨宮智宏, 石川篤, 西山伸彦, 田中拓男, 荒井滋久
  • 学会等名: 2011年春季 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] 金属側壁層を有するプラズモニックDFB レーザの理論解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 明賀聖慈, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 2011年春季 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 細線状活性層を有するGaInAsP/InP横方向電流注入型DFBレーザ (2011)
  • 著者名/発表者名: 二見充輝、進藤隆彦、奥村忠嗣、長部亮、伊藤瞳、小口貴之、雨宮智宏、西山伸彦、荒井滋久
  • 学会等名: 2011年春季 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 横方向電流注入型レーザにおける発振特性のストライプ幅依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 進藤隆彦、奥村忠嗣、二見充輝、長部亮、伊藤瞳、小口貴之、雨宮智宏、西山伸彦、荒井滋久
  • 学会等名: 2011年春季 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 金属側壁層を有するプラズモニックDFBレーザの理論解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 明賀聖慈, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会,Vol.No.26a-P5-13
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 横方向電流注入型レーザにおける発振特性のストライプ幅依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 進藤隆彦, 奥村忠嗣, 二見充輝, 長部亮, 高橋大佑, 伊藤瞳, 小口貴之, 雨宮智宏, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会,Vol.No.26a-P5-17
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] III-V化合物半導体のキャリアを用いたメタマテリアルの共振周波数変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 明賀聖慈, 雨宮智宏, 石川篤, 西山伸彦, 田中拓男, 荒井滋久
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会,Vol.No.27p-KB-1
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 細線状活性層を有するGaInAsP/InP横方向電流注入型DFBレーザ (2011)
  • 著者名/発表者名: 二見充輝, 進藤隆彦, 奥村忠嗣, 長部亮, 伊藤瞳, 小口貴之, 雨宮智宏, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会,第58回応用物理学関係連合講演会,Vol.No.26a-P5-16
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 細線状活性層を有する分布反射型レーザの変調帯域拡大と10Gbit/s低消費電力動作 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋大佑、李承勲、進藤隆彦、信野圭祐、雨宮智宏、西山伸彦、荒井滋久
  • 学会等名: 2011年 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] メタフォトニクス素子～導波路型光デバイスにおける透磁率制御の可能性～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 明賀聖慈, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会,Vol.
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] メタフォトニクス素子～導波路型光デバイスにおける透磁率制御の可能性～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: Technical Report of IEICE Vol.110, No.431, pp.45-48
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] a-Si表面回折格子を有する1550nm波長帯横方向電流注入型DFBレーザ (2010)
  • 著者名/発表者名: 進藤隆彦, 奥村忠嗣, 伊藤瞳, 小口貴之, 高橋大佑, 渥美裕樹, カン ジュンヒョン, 長部亮, 雨宮智宏, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 電子情報通信学会レーザ・量子エレクトロニクス研究会,Vol.
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] a-Si表面回折格子を有する1550nm波長帯横方向電流注入型DFBレーザ (2010)
  • 著者名/発表者名: 進藤隆彦, 奥村忠嗣, 伊藤瞳, 小口貴之, 高橋大佑, 渥美裕樹, カンジュンヒョン, 長部亮, 雨宮智宏, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: Technical Report of IEICE, LQE2010-118
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Metamaterial-based Control of Permeability in GaInAsP/InP Multimode-Interferometers (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, T.Shindo, D.Takahashi, N.Nishiyama, S.Arai
  • 学会等名: The 23rd Annual Meeting of the IEEE Photonics Society
  • 発表場所: Denver, Colorado (USA)
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] GaInAsP/InP MMIとメタマテリアル融合素子における透磁率変化の観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 第71回秋季応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] GaInAsP/InP MMIとメタマテリアル融合素子における透磁率変化の観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 2010年秋季 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] All-optical Switch Consisting of Multimode Interferometer Combined with Metamaterials : Device Design (2010)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: The 22nd International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM-2010), WeP60
  • 発表場所: Takamatsu, Japan
  • 年月日: 2010-06-04
• [学会発表] TM-Mode Waveguide Isolator Monolithically Integrated with InP Active Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Takahashi, T.Amemiya, T.Tanemura, Akio H., K.Takeda, Y.Nakano
  • 学会等名: The 22nd International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM-2010)
  • 発表場所: Takamatsu, Japan
  • 年月日: 2010-06-04
• [学会発表] All-optical Switch Consisting of Multimode Interferometer Combined with Metamaterials : Device Design (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, T.Shindo, D.Takahashi, N.Nishiyama, S.Arai
  • 学会等名: The 22nd Indium Phosphide and Related Material (IPRM 2010)
  • 発表場所: Kagawa, Japan
  • 年月日: 2010-06-02
• [学会発表] Lateral Junction Waveguide Type Photodiode for Membrane Photonic Circuits (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Kondo, T.Okumura, H.Ito, S.H.Lee, T.Amemiya, N.Nishiyama., S.Arai
  • 学会等名: The 22nd Indium Phosphide and Related Material (IPRM 2010)
  • 発表場所: Kagawa, Japan
  • 年月日: 2010-06-02
• [学会発表] TM-Mode Waveguide Isolator Monolithically Integrated with InP Active Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Takahashi, T.Amemiya, T.Tanemura, Akio H., K.Takeda, Y.Nakano
  • 学会等名: The 22nd Indium Phosphide and Related Material (IPRM 2010)
  • 発表場所: Kagawa, Japan
  • 年月日: 2010-06-02
• [学会発表] All-optical Switch Consisting of Multimode Interferometer Combined with Metamaterials : Device Design (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, T.Shindo, D.Takahashi, N.Nishiyama, S.Arai
  • 学会等名: The 22^<nd> International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM-2010)
  • 発表場所: Takamatsu, Japan
  • 年月日: 2010-06-02
• [学会発表] Magnetic Interaction at Optical Frequencies in InP-based Waveguide Device Combined with Metamaterial (2010)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: Conference on Laser and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS-2010), CFB1
  • 発表場所: San Jose, CA(USA)
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] Magnetic Interaction at Optical Frequencies in InP-based Waveguide Device Combined with Metamaterial (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, T.Shindo, D.Takahashi, N.Nishiyama, S.Arai
  • 学会等名: Conference on Laser and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS-2010)
  • 発表場所: San Jose, California (USA)
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] Magnetic Interaction at Optical Frequencies in InP-based Waveguide Device Combined with Metamaterial (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, T.Shindo, D.Takahashi, N.Nishiyama, S.Arai
  • 学会等名: Conference on Laser and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS-2010)
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] TMモード導波路型アイソレータを集積一体化した半導体リングレーザーの設計 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋元悟, 武田浩司, 雨宮智宏, 種村拓夫, 肥後昭男, 中野義昭
  • 学会等名: 第57回春季応用物理学関係連合講演会
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] メタマテリアルを有するInP導波路型デバイスにおける光周波数領域での磁気応答 (2010)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 第57回春季応用物理学関係連合講演会,18p-P6-18
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 光通信帯における左手系光制御素子の設計 (2009)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 西山信彦, 荒井滋久
  • 学会等名: IEICE Technical Report, 109, 353, 19-24
  • 発表場所: 機械振興会館
  • 年月日: 2009-12-18
• [学会発表] Ce:YIGを有するInGaAsP/InP非対称導波路からなる非相反偏波コンバータ (2009)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 阿部健治, 種村拓夫, 水本哲弥, 中野義昭
  • 学会等名: IEICE Technical Report, 109, 331, 11-17
  • 発表場所: 機械振興会館
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] Left-handed Light Controlling Device for Optical Frequency (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, T.Shindo, D.Takahashi, N.Nishiyama, S.Arai
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Nanophotonics and Nanoelectronics (ISQNN-2009)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-11-18
• [学会発表] メタマテリアルを有するInP導波路型デバイスにおける光周波数領域での磁気応答 (2009)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 西山信彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 第57回春季応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] 負の屈折率層を有する導波路型光デバイスの検証 ～金SRRアレイを有するInPベースの1×1MMIにおける透過特性～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 進藤隆彦, 高橋大佑, 西山信彦, 荒井滋久
  • 学会等名: IEICE Technical Report, 109, 401, 123-128
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2009-01-29
• [図書] Advances in Lasers and Electro optics (Single Mode Operation of 1.5-μm Waveguide Optical Isolators Based on the Nonreciprocal-loss Phenomenon) (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Amemiya, Yoshiaki Nakano.
  • 出版者: IN-TECH
• [図書] Chapter 7 in Advances in Lasers and Electro optics (ISBN: 978-953-7619-76-3) (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, Y.Nakano
  • 総ページ数: 352
  • 出版者: IN-TECH, Austria