| 研究課題/領域番号 |
22KJ0885
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| 補助金の研究課題番号 |
22J12841 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
小松 憲人 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 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 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | メタサーフェス / コヒーレント受信器 / ナノフォトニクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光フェーズドアレイは三次元光イメージング用途で活用が期待されている半導体素子である。本研究では従来のビーム走査とは異なる、ランダム照明を利用した方式で光フェーズドアレイによる高精細な三次元イメージングを実証することを目的とし、実用化へ向けた複数の課題を解決することを目指す。
加えて、光フェーズドアレイと同様の光波面制御素子である誘電体メタサーフェスを用い、光通信用受信器を高性能化する研究を行っている。提案する構造は従来よりも小型化が可能で、空間方向の自由度を活用する空間多重通信に容易に適用可能である。メタサーフェス素子を作製し、世界初の表面入射型空間多重コヒーレント受信器の実証を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では光フェーズドアレイの活用を中心に当初検討を進めたが、その過程で同様の光波面制御素子である誘電体メタサーフェスが有用であると明らかになり、方針を転換して研究を推し進めた。メタサーフェスは2次元平面内の偏波、位相を任意に制御できる垂直入射型素子で、レンズやホログラフィといったイメージング分野を中心に広く研究が行われている。私はメタサーフェスの光通信応用に着目し、前年度までにコンパクトかつ空間多重化に対してスケーラブルな偏波多重コヒーレント受信器を提案し、設計・作製したメタサーフェスの基礎特性を評価した。
本年度はまず作製したメタサーフェスを用いてコヒーレント受信器を構築し、伝送実証を行った。マルチコアファイバを用いた空間多重伝送として、4個のコアからの信号を1枚のメタサーフェスで同時に受信することに成功した。これはマルチコアファイバからの偏波多重信号を同時に受信した初めての実証である。この成果は光通信分野のトップカンファレンスの一つECOC (European Conference on Optical Communications)の最難関セッション(ポストデッドラインセッション)に採択され、口頭発表した。
さらに、メタサーフェスの高い偏波変換性能を最大限活用した、局部発信器(LO: local oscillator)の偏波状態に依存しないコヒーレント受信器を初めて提案し、実証した。理論的な解析により、LO偏波状態に受信感度が依存しない受信器が構成可能であること、さらにメタサーフェス1枚で実現可能なことを初めて明らかにし、作製したメタサーフェスを用いて実験的に示した。こちらも光通信のトップカンファレンスOFC (Optical Fiber Communications Conference)のポストデッドラインセッションに採択され、口頭発表した。
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