| 研究課題/領域番号 |
23K17858
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
岩見 健太郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80514710)
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| 研究分担者 |
原 基揚 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波標準研究センター, 主任研究員 (00417966)
池沢 聡 早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究院講師) (00571613)
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| 研究期間 (年度) |
2023-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | ナノマイクロ光デバイス / ＭＥＭＳ・ＮＥＭＳ / メタレンズ / メタマテリアル / メタサーフェス / 原子時計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、各種マイクロセンサ・デバイスにおける学術発展の潮流を、従来技術の高性能化によるものから、光量子デバイスの小型化へと転換させることに挑戦する。その手段として、代表者が有する「メタマテリアルレンズ技術」を活用した、従来の1/10未満のサイズの「超小型反射光学セル」を開発する。これを光量子デバイスの一種である小型原子時計に応用して、発振器分野で潮流転換が可能であると実証することを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
2023年度には多機能メタサーフェスの設計・製作ならびに光学セルの組立を行った。設計の最適化の結果、プリズム・1/4波長板2機能メタサーフェスにおいては設計波長705nm(Rb D1線に対応)において+1次回折効率72.8％、円偏光度-0.804と非常に高い値を達成した。レンズ・プリズム・波長板3機能統合メタサーフェスにおいては回折限界性能の集光を達成し、ストレール比0.91を得た。
別に製作したSi結晶異方性エッチングによるキャビティと2つのメタサーフェスを組み合わせて光学系を構成したところ、戻り光効率7.1%を得た。Si傾斜面に高反射膜をコーティングした場合、この値は56％まで向上することが期待され、これは先行研究の値11%を大きく上回る。次年度はこの成果に基づき原子時計動作の達成を目指す。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本課題の実現のキーデバイスとなる多機能メタサーフェスに関して、各種加工誤差による性能への影響をシミュレーションによって調査した。結果として、柱幅の誤差と柱の垂直性が非常に大きく寄与することがわかり、これら改善によって計算上は+1次回折効率90％以上を狙えることが明らかになった。この点の実験的検証はできなかったが、提案原子時計の性能限界を示すうえで大きな成果が得られたと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず、申請書に記載の計画に従って、原子時計の製作と原子時計動作の達成を目指す。そのための手段として、Ｒｂガス封入や外部回路による発振を行う。並行して、メタサーフェスの加工誤差低減に取り組み、より高効率な性能の達成を目指す。
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