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本研究では、フォトニック結晶の特性を時間領域で動的制御することにより新しい学術分野の基礎を築くことを目指している。具体的な研究対象は、(A)光ナノ共振器のQ値の動的制御による光パルスの捕獲、保持および放出、(B)導波路モードの動的制御による光パルス制御である。昨年度実施したこれらの現象の基本動作の実証に引き続き、本年度は詳細な動作特性の理解を目指して研究を行った。
(A)に関しては、ナノ共振器と、それに平行する一列埋めの線欠陥導波路、導波路の片端に反射鏡を導入した構造を利用し、共振器と反射鏡間の導波路にキャリアを生成して屈折率を変化させることで反射光の位相を制御することで、ナノ共振器と導波路の結合Q値を変化させるという方法を利用している。本年度は、まず反射光の位相を様々な値に設定したときの現象について検討し、共振器への捕獲・放出の効率が位相により異なることを明らかにした。また、屈折率変化のために利用するキャリアによる光吸収についても検討を行い、特に共振器部分における吸収の影響が大きく、共振器部分に自由キャリアが生成されないように照射範囲を制御する必要があることがあることが明らかにした。
(B)に関しては、昨年度、導波路を光パルスが伝搬している最中に外部から制御光を照射して導波路の屈折率を変化させることにより、波長変換現象が確かに生じることを実証した。本年度は、波長変換現象の体系的な理解を目指した検討を行い、屈折率変化量と波長変換量が比例すること、群速度と波長変換効率が反比例することなどを明らかにした。
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