微小プラズモニック光集積回路の基礎研究

• 研究課題/領域番号: 24656044
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 種村 拓夫 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90447425)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 電子デバイス・機器 / 光エレクトロニクス / ナノフォトニクス / プラズモニクス / 光デバイス

研究概要

本研究では、化合物半導体を用いた光集積回路（光IC）に金属ナノ構造を用いたプラズモニクス技術を融合させることで、微小プラズモニック光ICを創製することを目的とした。その成果として、新規プラズモニック集光器の設計を行い、グレーティングの構造と周期を最適化することにより、回折限界以下の微細プラズモニック導波路に効率良く集光できることを示した。さらに、実際に素子の試作と評価を行い、原理検証実験に成功した。並行して、金属を側壁に用いた微小金属キャビティレーザの検討を行い、球面ミラー構造を導入した新規カプセル型構造を用いることで、共振器のＱ値を大幅に向上できることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Design of large scale plasmonic nanoslit arrays for arbitrary mode conversion and demultiplexing (2014)
  • 著者名/発表者名: P. Wahl, T. Tanemura, N. Vermeulen, J. Van Erps, D. A. B. Miller, and H. Thienpont
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: Vol. 22, no. 1 ページ: 646-660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modal source radiator model for arbitrary two-dimensional arrays of subwavelength apertures on metal films (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tanemura, Wahl, S. Fan, and D. A. B. Miller
  • 雑誌名: IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron 巻: Vol. 19, no. 3 ページ: 4601110-4601110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy-per-bit limits in plasmonic integrated photodetectors (2013)
  • 著者名/発表者名: P. Wahl, T. Tanemura, C. Debaes, N. Vermeulen, J. Van Erps, D. A. B. Miller, and H. Thienpont
  • 雑誌名: IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron 巻: Vol. 19, no. 2 ページ: 3800210-3800210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modal source radiator model for arbitrary two-dimensional arrays of subwavelength apertures on metal films (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tanemura, P. Wahl, S. Fan, and D. A. B. Miller
  • 雑誌名: IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 巻: 19 号: 3 ページ: 4601110-4601110
  • DOI: 10.1109/jstqe.2012.2229383
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy-per-bit limits in plasmonic integrated photodetectors (2013)
  • 著者名/発表者名: P. Wahl, T. Tanemura, C. Debaes, N. Vermeulen, J. Van Erps, D. A. B. Miller, and H. Thienpont
  • 雑誌名: IEEE Journal of Selected Topics on Quantum Electronics 巻: 19 号: 2 ページ: 3800210-3800210
  • DOI: 10.1109/jstqe.2012.2227687
  • 査読あり
• [学会発表] Capsule-shaped metallic-cavity laser with reduced plasmonic loss (2014)
  • 著者名/発表者名: B. Zhang, T. Okimoto, T. Tanemura, and Y. Nakano
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)
  • 発表場所: San Jose, USA
• [学会発表] 金属キャビティTMモードMQWレーザの設計と試作 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沖本拓也, 財津優, 張柏富, 井上智之, 種村拓夫, 中野義昭
  • 学会等名: 2014年応用物理学会春季大会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] プラズモニックInP導波路デバイスのための金属グレーティングカプラの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野尻悠平, 種村拓夫, 中野義昭
  • 学会等名: 2014年応用物理学会春季大会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] カプセル型キャビティを用いた微小金属半導体レーザーの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 張柏富, 沖本拓也, 種村拓夫, 中野義昭
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告,レーザ・量子エレクトロニクス研究会(LQE2014)
• [学会発表] Capsule-shaped metallic-cavity laser with reduced plasmonic loss (2014)
  • 著者名/発表者名: B. Zhang, T. Okimoto, T. Tanemura, and Y. Nakano
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2014)
  • 発表場所: San Jose, USA
• [学会発表] 金属キャビティTMモードMQWレーザの設計と試作 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沖本 拓也，財津 優, 張 柏富, 井上 智之，種村 拓夫, 中野 義昭
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 青山学院大学（神奈川県相模原市）
• [学会発表] プラズモニックInP導波路デバイスのための金属グレーティングカプラの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野尻悠平，種村拓夫，中野義昭
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 青山学院大学（神奈川県相模原市）
• [学会発表] 導波路型プラズモニック光カプラの設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野尻悠平, 財津優, 種村拓夫, 中野義昭
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告,光エレクトロニクス研究会(OPE2013)
• [学会発表] ITOを用いた光変調器の設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 綾田雅文, 種村拓夫, 中野義昭
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告,光エレクトロニクス研究会(OPE2013)
• [学会発表] カプセル型キャビティを用いた微小金属半導体レーザーの設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 張柏富, 沖本拓也, 種村拓夫
  • 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
  • 発表場所: 機械振興会館（東京都港区）
• [学会発表] Optical transmission through arbitrarily located subwavelength apertures on metal films (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tanemura, P. Wahl, S. Fan, and D. A. B. Miller
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)
  • 発表場所: San Jose, USA
• [学会発表] Optical transmission through arbitrarily located subwavelength apertures on metal films (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tanemura, P. Wahl, S. Fan, and D. A. B. Miller
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO’12)
  • 発表場所: San Jose, USA
• [備考]
  • URL: http://www.ee.t.u-tokyo.ac.jp/~nakano/lab/index.html