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2012 年度 実績報告書

フォトニック結晶の動的制御と新機能の創出

研究課題

研究課題/領域番号 20226002
研究機関京都大学

研究代表者

野田 進  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10208358)

研究分担者 浅野 卓  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30332729)
研究期間 (年度) 2008-05-12 – 2013-03-31
キーワードフォトニック結晶 / 動的制御 / 波長変換 / ダイナミクス
研究概要

本研究は、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、新しい光機能を創出と、「フォトニック結晶ダイナミクス」とも呼ぶべき新学術分野の基礎の構築を目指して研究を行った。具体的には、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、放出、B.導波路モードの動的制御による光パルス制御の2点を設定し研究を行った。
A.については、ナノ共振器と導波路、反射鏡をもつ構造を利用し、キャリア生成により生じる屈折率変化により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値を制御する方法を利用している。昨年度までに当初計画を十分満足する成果を得ることが出来たが、一方屈折率変化に用いるキャリアにより光吸収が生じ、光の保持寿命が短くなることが明らかになった。昨年度、キャリア寿命の短い材料を用いた新たな捕獲・保持法を提案し、GaAsを用いて実証した。本年度、超高性能微細加工が可能なSiに対して本機能を実現するべく、フォトニック結晶中にPIN構造を形成し、電気的なキャリア引き抜きによりキャリア寿命を制御する検討を行った。その結果、ナノ共振器近傍にPIN構造を形成し、逆バイアスを印加することで、ナノ共振器におけるキャリア寿命を4μs から1μsまで短くできることを示した。
B.についても、昨年度までに当初計画を十分に満足する成果を得ることが出来ており、本年度は、将来の展開として、オンチップ・オンデマンドな光制御を目指し、チップ上に複数のナノ共振器や導波路を集積し、これらの結合の動的な生成・切断技術の構築を目指した。その結果、離れた複数の共振器を、導波路を介した結合状態の実現、その結合状態の動的な制御の実現など、新たな光制御の実現に成功した。
以上のように、フォトニック結晶の動的制御の体系化を進め総まとめを行ったとともに、当初の計画を超えて将来の展開を見据えた成果が得られた。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (42件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (34件) (うち招待講演 11件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The capture, hold and forward release of an optical pulse from a dynamic photonic crystal nanocavity2013

    • 著者名/発表者名
      J. Upham, Y. Fujita, Y. Kawamoto, Y. Tanaka, B. S. Song, T. Asano, and S. Noda
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: vol. 21 ページ: 3809-3817

    • DOI

      DOI:10.1364/OE.21.003809

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accurate alignment of a photonic crystal nanocavity with an embedded quantum dot based on optical microscopic photoluminescence imaging2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kojima, K. Kojima, T. Asano and S. Noda
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 102 ページ: 011110

    • DOI

      10.1088/0034-4885/75/9/096401

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adiabatic transfer scheme of light between strongly coupled photonic crystal nanocavities2013

    • 著者名/発表者名
      R. Konoike, Y. Sato, Y. Tanaka, T. Asano, and S. Noda
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 未定 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrahigh-Q photonic crystal nanocavities in wide optical telecommunication bands2012

    • 著者名/発表者名
      R. Terawaki, Y. Takahashi, M. Chihara, Y. Inui, and S. Noda
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: vol. 20 ページ: 22743-22752

    • DOI

      DOI:10.1364/OE.20.022743

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of multiple photon absorption in a SiC photonic crystal nanocavity operating at 1.55 um2012

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada, B.S. Song, J. Upham, T. Asano, Y. Tanaka, and S. Noda
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 20 ページ: 14789-14796

    • DOI

      10.1364/OE.20.014789

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Third emission mechanism in solid-state nanocavity quantum electrodynamics2012

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaguchi, T. Asano and S. Noda
    • 雑誌名

      Reports on Progress in Physics

      巻: 75 ページ: 096401

    • DOI

      10.1088/0034-4885/75/9/096401

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust optimization of adiabatic tapers for coupling to slow-light photonic-crystal waveguides2012

    • 著者名/発表者名
      A. Oskooi, A. Mutapcic, S. Noda, J.D. Joannopoulos, S.P. Boyd and S.G. Johnson
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 20 ページ: 21558-21575

    • DOI

      10.1364/OE.20.021558

    • 査読あり
  • [学会発表] Recent Progress in Photonic Crystals - From Dynamic Control to Solar Cells

    • 著者名/発表者名
      S. Noda
    • 学会等名
      META12: 3rd International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
    • 発表場所
      TELECOM ParisTech, Paris, France
    • 招待講演
  • [学会発表] Manipulation of photons by photonic crystals

    • 著者名/発表者名
      T. Asano and S. Noda
    • 学会等名
      ICMCTF: International Conference on Metallurgical Coatings & Thin Films
    • 発表場所
      Town & Country Convention Center, San Diego, California, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent Progresses in 3D and 2D Photonic Crystals

    • 著者名/発表者名
      S. Noda
    • 学会等名
      PECS-X: 10th International Symposium on Photonic and Electromagnetic Crystal Structures
    • 発表場所
      Eldorado Hotel & Spa, Santa Fe, New Mexico, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent Progress and Future Prospects of Photonic Crystals

    • 著者名/発表者名
      T. Asano and S. Noda
    • 学会等名
      ICOOPMA2012: International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials and Applications
    • 発表場所
      Nara Prefectural New Public Hall, Nara, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent Progress in Manipulation of Photons by Photonic Crystals

    • 著者名/発表者名
      S. Noda
    • 学会等名
      OECC 2012: The 17th OptoElectronics and Communications Conference
    • 発表場所
      Busan Exhibition & Convention Center, Busan, Korea
    • 招待講演
  • [学会発表] Advanced Light Manipulation with Photonic Crystal Nanostructures

    • 著者名/発表者名
      S. Noda
    • 学会等名
      GFP 2012 9th International Conference on Group IV Photonics
    • 発表場所
      Holiday Inn on the Bay Hote, San Diego, California, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent Progress in Photonic Crystals and their Device Applications

    • 著者名/発表者名
      S. Noda
    • 学会等名
      FiO/LS2012 Frontiers in Optics & Laser Science
    • 発表場所
      Rochester, New York, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic control of photonic crystal nanocavities for photon manipulation

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, T. Asano, and S. Noda
    • 学会等名
      NOLTA2012, 2012 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      Gran Melia Victoria, Palma, Majorca, Spain
    • 招待講演
  • [学会発表] Advanced Light Manipulation with Photonic Crystal Nanostructures

    • 著者名/発表者名
      S. Noda
    • 学会等名
      ISPEC2012, The 2nd International Symposium on Photonics and Electronics Convergence -Advanced Nanophotonics and Silicon Device Systems-
    • 発表場所
      University of Tokyo, Tokyo, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] Coupling of high-Q photonic nanocavities and its dynamic control

    • 著者名/発表者名
      T. Asano Y. Sato, Y. Tanaka, and S. Noda
    • 学会等名
      ISPEC2012, The 2nd International Symposium on Photonics and Electronics Convergence -Advanced Nanophotonics and Silicon Device Systems-
    • 発表場所
      University of Tokyo, Tokyo, Japan
  • [学会発表] Second Harmonic Generation in a Silicon Carbide Photonic Crystal Nanocavity

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada, B. S. Song, T. Asano, Y. Tanaka and S. Noda
    • 学会等名
      ISPEC2012, The 2nd International Symposium on Photonics and Electronics Convergence -Advanced Nanophotonics and Silicon Device Systems-
    • 発表場所
      University of Tokyo, Tokyo, Japan
  • [学会発表] Manipulation of Photons by Photonic Crystals

    • 著者名/発表者名
      T. Asano and S. Noda
    • 学会等名
      ICNME2012: 10th International Conference on Nano-Molecular Electronics
    • 発表場所
      Awaji Yumebutai International Conference Center, Hyogo, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] Adiabatic Transfer of Light between Distant Photonic Nanocavities

    • 著者名/発表者名
      R. Konoike, Y. Sato, Y. Tanaka, T. Asano, and S. Noda
    • 学会等名
      IONS-13: International OSA Network of Students
    • 発表場所
      ETH and EPFL, Zurich and Lausanne, Switzerland
  • [学会発表] Recent Progress in Photonic Crystals and their Applications

    • 著者名/発表者名
      S. Noda
    • 学会等名
      META’13: The 4th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
    • 発表場所
      University of Sharjah, Sharjah, United Arab Emirates
    • 招待講演
  • [学会発表] Electric and Magnetic Response in a Composite System of a Dielectric Photonic-crystal Nanocavity and Single Metallic Nanostructures

    • 著者名/発表者名
      YS. Lee, T. Asano, Y. Tanaka, and S. Noda
    • 学会等名
      CLEO-PR&OECC/PS 2013
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • [学会発表] Efficient Scheme for On-Demand Light Transfer Between Distant Nanocavities

    • 著者名/発表者名
      R. Konoike, Y. Sato, Y. Tanaka, T. Asano, and S. Noda
    • 学会等名
      CLEO-PR&OECC/PS 2013
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • [学会発表] 中間2共振器を介した間接結合光ナノ共振器における動的結合制御の検討

    • 著者名/発表者名
      佐藤義也,鴻池遼太郎,田中良典,浅野卓,野田進
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学, 松山市
  • [学会発表] 量子ドットから光ナノ共振器への断熱的エネルギー輸送

    • 著者名/発表者名
      鴻池遼太郎, 佐藤義也, 田中良典, 浅野卓, 野田進
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学, 松山市
  • [学会発表] ナノ共振器シリコンラマンレーザの特性に結晶方位が与える影響

    • 著者名/発表者名
      乾 善貴,高橋 和,田中 良典,浅野 卓,野田 進
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学, 松山市
  • [学会発表] 誘電体フォトニック結晶共振器・ナノ金属構造結合系における様々な相互作用の検討(2)

    • 著者名/発表者名
      李潤植, 宋奉植, Chao Peng, 田中良典, 浅野卓, 野田進
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学, 松山市
  • [学会発表] 光子寿命5ナノ秒を持つ高Q値へテロ構造ナノ共振器

    • 著者名/発表者名
      瀬古口洋, 高橋和, 浅野卓, 野田進
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学, 松山市
  • [学会発表] [100] 方位に作製した高Q値シリコンナノ共振器からのラマン散乱

    • 著者名/発表者名
      高橋 和,乾 善貴,千原 賢大,浅野 卓,野田 進
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学, 松山市
  • [学会発表] ナノ共振器の共鳴周波数変動を抑制したQ値制御手法

    • 著者名/発表者名
      彦山和久,中村達也,小島一信,浅野卓,児島貴徳,野田 進
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学, 松山市
  • [学会発表] 単一量子ドットとフォトニック結晶ナノ共振器の相対位置合わせにおける誤差推定

    • 著者名/発表者名
      小島一信,児島貴徳,中村達也,彦山和久,浅野卓,野田進
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学, 松山市
  • [学会発表] 同一の単一量子ドットにおけるフォトニック結晶形成前後の光学特性の比較

    • 著者名/発表者名
      児島貴徳,小島一信,浅野卓,野田進
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学, 松山市
  • [学会発表] 発光イメージを用いた単一量子ドットとフォトニック結晶ナノ共振器の高精度位置合わせ(3)

    • 著者名/発表者名
      児島貴徳,小島一信,浅野卓,野田進
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学, 松山市
  • [学会発表] ナノ共振器-量子ドット結合系の結合状態の動的制御

    • 著者名/発表者名
      中村 達也, 小島 一信, 児島 貴徳, 浅野 卓,野田 進
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学, 松山市
  • [学会発表] 量子ドットから離れた光ナノ共振器への断熱的エネルギー輸送

    • 著者名/発表者名
      鴻池遼太郎、佐藤義也、田中良典、浅野卓、野田進
    • 学会等名
      2013年春季 第60回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 厚木市
  • [学会発表] 高Q値ヘテロ構造ナノ共振器のQ値決定要因に関する考察

    • 著者名/発表者名
      瀬古口洋,高橋和,浅野卓,野田進
    • 学会等名
      2013年春季 第60回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 厚木市
  • [学会発表] SiC フォトニック結晶ナノ共振器における第二高調波発生(3)

    • 著者名/発表者名
      田昇愚,山田翔太,宋奉植,浅野卓,田中良典,野田進
    • 学会等名
      2013年春季 第60回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 厚木市
  • [学会発表] 誘電体フォトニック結晶共振器・ナノ金属構造 結合系における様々な相互作用の検討(3)

    • 著者名/発表者名
      李潤植,浅野卓,田中良典,野田進
    • 学会等名
      2013年春季 第60回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 厚木市
  • [学会発表] 高Q値ナノ共振器を用いた超低閾値シリコンラマンレーザ発振

    • 著者名/発表者名
      高橋 和,乾善貴,浅野 卓,野田 進
    • 学会等名
      2013年春季 第60回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 厚木市
  • [学会発表] フォトニックバンドギャップの存在下で自然放出が抑制された単一量子ドットの光学特性

    • 著者名/発表者名
      児島貴徳,小島一信,浅野卓,野田進
    • 学会等名
      2013年春季 第60回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 厚木市
  • [学会発表] フォトニック結晶ナノ共振器のモード体積制御に関する理論検討

    • 著者名/発表者名
      彦山和久,小島一信,浅野卓,野田進
    • 学会等名
      2013年春季 第60回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 厚木市
  • [備考] 京都大学工学研究科 野田研究室

    • URL

      http://www.qoe.kuee.kyoto-u.ac.jp/

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公開日: 2014-07-24  

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