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2019 年度 実施状況報告書

超低損失プラズモニック波長選択素子を用いたハイブリッド光デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06376
研究機関阿南工業高等専門学校

研究代表者

岡本 浩行  阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (60390506)

研究分担者 原口 雅宣  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20198906)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード光デバイス・光回路 / プラズモニクス
研究実績の概要

令和元年度にはまず開発するハイブリッドプラズモニックデバイス構造の設計を行った。設計では実効屈折率などを求め構造をサイズを設計し,設計した構造について有限領域差分法を用いて,ハイブリッド光デバイスとして動作することを確認した。
動作を確認できた構造についてハイブリッドプラズモニックデバイスの作製を電子ビームリソグラフィを用いて行った。作製では,ほぼ設計したとおりのサイズで作製できていることを走査電子顕微鏡により確認した。作製した構造はSOI基板上に作製したシリコン光導波路の一部に金を蒸着し,その部分をハイブリッドプラズモニックデバイスとした。また評価に利用するために導波路両端に45度の角度を有するミラーを作製し,入力光を入射しやすくかつ出力光を検出しやすくした。
評価では波長1300nmの近赤外光を用いてミラーに入射してシリコン光導波路に反射光を結合させた。結合した光はテーパー構造から幅500nm,高さ300nmのシリコン光導波路内を伝搬し,ハイブリッドプラズモニックデバイスに結合し,出力される。実験ではハイブリッドプラズモニックデバイスからの出力光を光学顕微鏡により確認した。
実験の結果から,シミュレーションにより確認できていたハイブリッドプラズモニックデバイスの長さを制御することで,デバイスの出力強度を制御できることを確認した。これにより,設計したハイブリッドプラズモニックデバイスを光回路に組み込むことで光導波路からプラズモニック導波路への結合が容易かつ損失を低減した構造のハイブリッド光デバイスの開発が可能となる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究の目的であったハイブリッド光デバイスの作製及びその特性の評価は完了しており,おおむね順調に進行していると考えている。現在は,本研究により得られた成果をまとめて原著論文として論文誌への投稿に向けて準備を進めている。

今後の研究の推進方策

今後は,これまでに得られた成果であるハイブリッド光デバイス構造により出力光の制御に関する内容をまとめて原著論文として論文誌に投稿する予定である。

次年度使用額が生じた理由

昨年度に開催予定であった学会などをコロナウィルスの影響で取りやめたため,旅費を予定通りに使用することができなかった。また,実験などが想定したよりもスムーズにすすんだため,材料費などの消耗品を購入する物品費に少しだけ余裕がでた。
次年度使用額はこれまでの研究成果をまとめ,学会での発表のための旅費及び国際論文誌に投稿するための英語論文の添削、オープンアクセスとするための経費として使用する予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020 2019

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] 深層強化学習を利用したマルチレベル異方性回折格子の設計2020

    • 著者名/発表者名
      岡本 浩行, 野田浩平, 坂本 盛嗣, 佐々木 友之, 小野 浩司
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40 回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] トレンチ型ハイブリッドプラズモニック導波路の 伝搬特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      岡本 浩行, 鎌田 隼, 原口 雅宣, 岡本 敏弘
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Design of hybrid plasmonic waveguides using a trench structure2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Okamoto, Shun Kamada, Masanobu Haraguchi, Toshihiro Okamoto
    • 学会等名
      The 12th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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