非線形フォトニック結晶による深紫外コヒーレント光源の開発

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19686009
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 井上 振一郎 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (20391865)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: フォトニック結晶 / 非線形光学デバイス / 第二高調波発生 / 波長変換 / ナノ微細加工 / 深紫外コヒーレント光源 / 光バンド構造 / 群速度制御

研究概要

本研究開発では、フォトニック結晶機能と高非線形性光学材料を融合させる新しい非線形2次元フォトニック結晶の創製を行った。非線形フォトニック結晶内において発現する非線形光学応答と特異な光分散関係(群速度等)との相互関係を定量的に検証することによって、波長変換素子や2光子吸収素子などの非線形光学デバイスの性能を劇的に向上させることに成功した。さらに本原理を用いて、高効率・コンパクトな深紫外コヒーレント波長変換素子の動作実証に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Enhanced Electro-optic Response of a Poled Polymer in a Reflective Microcavity (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Inoue, S. Inoue, H. Miki, I. Aoki, A. Otomo, S. Yokoyama
  • 雑誌名: Optical Communications (in press)
• [雑誌論文] Polymer Micro-structure Embedded in Two-Dimensional Photonic Crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Sasaki, S. Inoue, K. Nishio, H. Masuda, A. Otomo, S. Yokoyama
  • 雑誌名: Opt. Mater. 32 ページ: 543-546
• [雑誌論文] Numerical simulation of an ultra-compact electro-optic modulator based on nanoscale plasmon metal gap waveguides (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, S. Yokoyama
  • 雑誌名: Electron. Lett. 45 ページ: 1087-1089
• [雑誌論文] Nonlinear optical responses in Two-dimensional photonic crystals (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, S. Yokoyama
  • 雑誌名: Thin Solid Films 518 ページ: 470-472
• [雑誌論文] Enhancing the two-photon excited fluorescence by two-dimensional nonlinear optical-polymer photonic crystals (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, S. Yokoyama
  • 雑誌名: Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 7212 ページ: 72131I1-8
• [雑誌論文] Highly compact organic electro-optic modulator based on nanoscale plasmon metal gap waveguides (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, S. Yokoyama
  • 雑誌名: Proc. SPIE 7631 ページ: 763128
• [雑誌論文] Synthesis and characterization of binary chromophore polymers for electro-optic application (2009)
  • 著者名/発表者名: X. Piao, S. Inoue, S. Yokoyama, H. Miki, I. Aoki, A. Otomo, H. Tazawa
  • 雑誌名: Thin Solid Films 518 ページ: 481-484
• [雑誌論文] Reflective planar microcavity with enhanced electro-optic activity of a poled polymer (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Inoue, S. Inoue, S. Yokoyama
  • 雑誌名: Proc. SPIE 7631 ページ: 763129-1-6
• [雑誌論文] One dimensional polymeric photonic crystal doped with second-order nonlinear optical chromophore (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Inoue, S. Inoue, S. Yokoyama, K. Kojima, K. Yasui, M. Ozawa, K. Odoi
  • 雑誌名: Proc. SPIE 7213 ページ: 72131C
• [雑誌論文] Enhancement of two-photon excited fluorescence in two-dimensional nonlinear optical polymer photonic crystal waveguides (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, S. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 93 ページ: 11110(1-3)
• [雑誌論文] Direct determination of photonic band structure for waveguiding modes in two-dimensional photonic crystals (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, S. Yokoyama, Y. Aoyagi
  • 雑誌名: Opt. Express 16 ページ: 2461-2468
• [雑誌論文] Two-photon polymer laser writing in the photonic crystal (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Yokoyama, S. Inoue, K. Sasaki
  • 雑誌名: Proc. SPIE 7049 ページ: K490-K490
• [雑誌論文] Defect-free two-dimensional-photonic crystal structures on a nonlinear optical polymer patterned by nanoimprint lithography (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Okinaka, S. Inoue, K. Tsukagoshi, Y. Aoyagi
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. B 25 ページ: 899-901
• [学会発表] Hyperbranched Polymer for Electro-optic (EO) and Photonic Crystal Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Yokoyama, X. Piao, A. Inoue, X. Zhang, S. Inoue
  • 学会等名: SPIE, Photonic West
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2010-01-27
• [学会発表] Highly compact organic electro-optic modulator based on nanoscale plasmon metal gap waveguides (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, S. Yokoyama
  • 学会等名: ACP 2009 (Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition)
  • 発表場所: Shanghai, China.
  • 年月日: 20091104-20091106
• [学会発表] Reflective planar microcavity with enhanced electro-optic activity of a poled polyme (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Inoue, S. Inoue, S. Yokoyama
  • 学会等名: ACP 2009 (Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition)
  • 発表場所: Shanghai, China.
  • 年月日: 20091104-20091106
• [学会発表] Electro-Optic (EO) Host-Guest Hyperbranched Polymer over 100 pm/V (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Yokoyama, X. Piao, X. Zhang, Y. Mori, A. Inoue, ans S. Inoue
  • 学会等名: IUPAC 5th International Symposium on Novel Materials and Synthesis
  • 年月日: 2009-10-20
• [学会発表] Application of Hyper-Branch Polymer for Electro-Optic Application (2009)
  • 著者名/発表者名: X. Piao, Y. Mori, S. Inoue, S. Yokoyama
  • 学会等名: IUPAC 5th International Symposium on Novel Materials and Synthesis
  • 年月日: 2009-10-20
• [学会発表] Synthesis and Characterization of FTC Acceptor-based Nonlinear Chromophores (2009)
  • 著者名/発表者名: X. Piao, 井上振一郎、横山士吉、三木秀樹、青木勲、大友明
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 反射型多層膜共振器を用いた電気光学ポリマーの非線形光学効果の増大 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上梓、井上振一郎、横山士吉、安井圭、小澤雅昭
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] ハイパーブランチポリマーを用いた電気光学材料の合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森裕一、X. Piao、井上振一郎、横山士吉、青木勲、大友明
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] FTC側鎖型電気光学高分子の合成と光学特性の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村田幸司、X. Piao、井上振一郎、横山士吉、青木勲、大友明、田澤英久
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 超コンパクト・電気光学(EO)光変調器のナノスケールGap-SPP導波路に基づく理論提案 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎、横山士吉
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山市
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] 高分子2次元フォトニック結晶による非線形光学デバイスの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎、横山士吉
  • 学会等名: 日本化学会第89会春季年会
  • 発表場所: 船橋市
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Enhancing the two-photon excited fluorescence by two-dimensional nonlinear optical-polymer photonic crystals (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, S. Yokoyama
  • 学会等名: Photonics West 2009
  • 発表場所: San Jose
  • 年月日: 2009-01-28
• [学会発表] One dimensional polymeric photonic crystal doped with second-order nonlinear optical chromophore (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Inoue, S. Inoue, S. Yokoyama, K. Kojima, K. Yasui, M. Ozawa, K. Odoi
  • 学会等名: Photonics West 2009
  • 発表場所: San Jose
  • 年月日: 2009-01-28
• [学会発表] Synthesis and characterization of binary chromophore polymers for electro-optic application (2008)
  • 著者名/発表者名: X. Piao、S. Inoue、S. Yokoyama、I. Aoki、H. Miki、A. Otomo、, H. Tazawa
  • 学会等名: ICNME2008 (8th International Conference on Nano-Molecular Electronics)
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] Synthesis of electro-optic polymer based on MMA-MOI side-chain structure (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Murata、X. Piao、S. Inoue、S. Yokoyama、A. Otomo、I. Aoki、H. Miki、, H. Tazawa
  • 学会等名: ICNME2008 (8th International Conference on Nano-Molecular Electronics)
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] Synthesis and characterization of molecular hyperpolarizability of novel p-electron conjugated chromophore for EO application (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Koichi、S. Inoue、S. Yokoyama、I. Aoki、H. Miki、, A. Otomo
  • 学会等名: ICNME2008 (8th International Conference on Nano-Molecular Electronics)
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] Fabrication of photonic crystals and introduction of optical defects (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Sasaki、S. Inoue、, S. Yokoyama
  • 学会等名: ICNME2008 (8th International Conference on Nano-Molecular Electronics)
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] Nonlinear Optical Responses in Polymer Two-Dimensional Photonic Crystals (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, S. Yokoyama
  • 学会等名: ICNME2008 (8th International Conference on Nano-Molecular Electronics)
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2008-12-16
• [学会発表] Taketsuji、and A. Otomo、" Two-photon induced laser microfabrication using hyperbranched polymer (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Mori、S. Inoue、S. Yokoyama、K. Taketsuji、, A. Otomo
  • 学会等名: ICNME2008 (8th International Conference on Nano-Molecular Electronics)
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2008-12-16
• [学会発表] Poled electro-optic polymers using hyper-branched host materials (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Inoue、S. Inoue、S. Yokoyama、K. Yasui、M. Ozawa、, K. Odoi
  • 学会等名: ICNME2008 (8th International Conference on Nano-Molecular Electronics)
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2008-12-16
• [学会発表] Enhancement of Two-Photon Excited Fluorescence using Two-Dimensional Photonic Crystals (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Inoue, S. Yokoyama
  • 学会等名: SSDM2008 (Solid State Devices and Materials 2008)
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2008-09-26
• [学会発表] 高非線形光学ポリマー2次元フォトニック結晶による2光子吸収励起蛍光強度の増強効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎、横山士吉
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井市
  • 年月日: 2008-09-05
• [学会発表] Two-photon polymer laser writing in the photonic crystal (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Yokoyama, S. Inoue
  • 学会等名: SPIE Optics and Photonics
  • 発表場所: San Jose
  • 年月日: 2008-08-14
• [学会発表] 光機能性ハイパーブランチポリマーを用いた微細構造素子の評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森祐一、井上振一郎、横山士吉、竹辻耕治、大友明
  • 学会等名: 第45回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州市
  • 年月日: 2008-07-05
• [学会発表] 二光子吸収高分子微細加工を用いた機能性フォトニック結晶の作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐々木謙亮、井上振一郎、横山士吉、西尾和之、益田秀樹
  • 学会等名: 作製"、第45回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州市
  • 年月日: 2008-07-05
• [学会発表] フォトニック結晶を用いた高分子複合型光素子の作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐々木謙亮、井上振一郎、横山士吉、西尾和之、益田秀樹
  • 学会等名: 第57回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2008-05-29
• [学会発表] ハイパーブランチポリマーを用いた2光子吸収光造形の検討と高分子光デバイスの作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森祐一、井上振一郎、横山士吉、竹辻耕治、大友明
  • 学会等名: 第57回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2008-05-28
• [学会発表] 2光子吸収高分子光造形法によるフォトニック結晶複合素子の作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐々木謙亮、井上振一郎、横山士吉、西尾和之、益田秀樹
  • 学会等名: 第6回ナノ学会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2008-05-08
• [学会発表] ハイパーブランチポリマーを用いた高分子微細構造素子の作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森祐一、井上振一郎、横山士吉、竹辻耕治、大友明
  • 学会等名: 第6回ナノ学会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2008-05-07
• [学会発表] 高分子非線形光学材料とフォトニック結晶機能との融合による非線形光学デバイスの高効率化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎、横山士吉
  • 学会等名: 日本化学会第88会春季年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-03-26
• [学会発表] 高分子微細加工による光アクティブ・フォトニック結晶 (2008)
  • 著者名/発表者名: 横山士吉、井上振一郎
  • 学会等名: 日本化学会第88会春季年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-03-26
• [学会発表] 2光子吸収高分子造形による光アクティブ・フォトニック結晶の作製 (2007)
  • 著者名/発表者名: 横山士吉、井上振一郎、佐々木謙亮、森裕一、大友明、西尾和之、益田秀樹
  • 学会等名: 第57回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2007-09-19
• [学会発表] 分極反転ドメインの選択的化学エッチングによるLiNbO3非線形フォトニック結晶の作製 (2007)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎、横山士吉、青柳克信
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2007-09-08
• [学会発表] 2次元χ(2)エンジニアリングによる紫外光領域LiNbO3 2次元非線形χ(2)フォトニック結晶 (2007)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎、渡辺恒介、青柳克信
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 相模原市
  • 年月日: 2007-03-27
• [図書] 高分子微細加工による光アクティブ・フォトニック結晶(急成長する光化) (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上振一郎, 横山士吉
  • 総ページ数: 786-793
  • 出版者: 化学工業社
• [備考] Molecular imaging: Exciting fluorescence"、NPG (Nature Publishing Group) Asia Materials(Research Highlights) (2008年11月25日版)
• [産業財産権] チオエステル基含有ハイパーブランチポリマー (2009)
  • 発明者名: 永島英夫, 横山士吉, 井上振一郎, 井上梓, 小島圭介
  • 権利者名: 永島英夫, 横山士吉, 井上振一郎, 井上梓, 小島圭介
  • 産業財産権番号: 特許・ 特願2009-016050
  • 出願年月日: 20090100
• [産業財産権] フォトニック結晶 (2009)
  • 発明者名: 井上振一郎, 梶川浩太郎, 青柳克信
  • 権利者名: 井上振一郎, 梶川浩太郎, 青柳克信
  • 産業財産権番号: 特許・特許第3998064号
  • 出願年月日: 2009-08-17
• [産業財産権] 機能性色素を含有する光学材料 (2008)
  • 発明者名: 横山士吉, 井上振一郎, 小澤雅昭, 安井圭, 大土井啓佑
  • 権利者名: 横山士吉, 井上振一郎, 小澤雅昭, 安井圭, 大土井啓佑
  • 産業財産権番号: 特許・特願2008-318974
  • 出願年月日: 20081200
• [産業財産権] 2光子吸収重合成組成物及び光デバイス (2008)
  • 発明者名: 横山士吉, 井上振一郎, 小澤雅昭, 安井圭, 大土井啓佑
  • 権利者名: 横山士吉, 井上振一郎, 小澤雅昭, 安井圭, 大土井啓佑
  • 産業財産権番号: 特許・特願2008-230264
  • 出願年月日: 20080900
• [産業財産権] フォトニック結晶 (2007)
  • 発明者名: 井上振一郎, 梶川浩太郎, 青柳克信
  • 権利者名: 井上振一郎, 梶川浩太郎, 青柳克信
  • 産業財産権番号: 特許・2007-160407
  • 出願年月日: 20070600
• [産業財産権] フォトニック結晶 (2007)
  • 発明者名: 井上振一郎, 梶川浩太郎, 青柳克信
  • 権利者名: 井上振一郎, 梶川浩太郎, 青柳克信
  • 産業財産権番号: 特許・特願2007-71262
  • 出願年月日: 20070300