| 研究課題/領域番号 |
22K14625
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
藤井 瞬 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (80897950)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 微小光共振器 / 二次元材料 / 非線形光学効果 / 第二高調波発生 / 非線形波長変換 / 非線形光学変換 / 高Q値微小光共振器 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超高Q値微小光共振器と二次元材料の融合によるナノスケール非線形フォトニクスの開拓を目指す．高い光の閉じ込め性能（高Q値）を有するマイクロ共振器とよばれる微小デバイスを用いることで，非常に弱い光励起でも様々なの非線形光学効果を発現できることが知られている．この素子を原子数層程度の厚みしか持たない二次元材料と組み合わせることで，従来観測されてこなかった非線形光学物性を発現させることを狙う．超高Q値微小光共振器の非線形フォトニクスを，ナノ材料の光学特性評価，顕微分光技術と組み合わせることで，二次元材料の新たなナノフォトニクスの開拓への足がかりとする．
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| 研究成果の概要 |
原子層二次元材料を高Q値シリカ微小光共振器に転写したハイブリッドデバイスを用いて，高効率な二次非線形光学効果の発現を確認した．層数依存性や励起強度依存性を評価することで，界面での強い光と物質の相互作用によって二次元材料の強い非線形性が微小光共振器によって増強された結果であると確かめた．シリカは本来二次非線形光学効果を示さないが，原子レベルの厚みをもつ半導体二次元材料を転写することで，高いQ値を維持したまま微小光共振器の非線形光学特性を劇的に変化させる手法を確立した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高Q値微小光共振器の非線形光学特性を，原子層二次元材料の転写というプロセスで自由に制御できる可能性を示した．特に，連続光レーザー励起で高効率な非線形光学効果の観測に成功したことは，微小光共振器と二次元材料の親和性の高さを証明する重要な結果である．また，本手法を適用することで将来的なナノフォトニクスデバイスの設計の自由度を飛躍的に高めることが期待される．
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