100 GHz 超動作のコヒーレント光メタデバイスの研究

工作频率超过100 GHz的相干光元器件研究

• 批准号: 20K21134
• 负责人: 岩長 祐伸
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K21134/
• 关键词: 光メタデバイス; 純光学デバイス; 面発光デバイス; コヒーレント現象; 超高速動作; GHz; 超高速; 光スイッチング; 光マイクロ共振器; 光集積回路

光メタデバイスの新規構造の創出に関する研究を前年度に引き続き、実施した。100 GHz 超動作を最終目標とすることから、純光学的な動作を原理とするメタデバイスを基本として構造の検討を進めた。メタデバイスの形態として１つは面内の光導波を基軸とするデバイス、もう１つは面から垂直方向に光放射するデバイスがある。本年度は主に実験研究を推し進め、面放射型の高輝度光メタデバイスの創出に向けた基礎研究を遂行した。２次元発光材料を光メタ表面に転写実装することにより、面放射型の光メタデバイスを作製し、その発光特性を実験的に研究した。顕著な発光増強効果を見出した。発光には超高速成分があり、100 GHz動作も原理的に可能とすることを明らかにした。これら一連の成果を論文発表するため投稿準備中である。来年度中に学会における発表も行い、成果の発信に努める計画である。この実験的研究のほかに、光束縛状態（BIC, Bound states in the continuum）に起因する光共鳴状態を屈折率センシングに応用する研究を行い、全誘電体型メタ表面を活用することでこの構造群のなかで最良の応答感度を実証した。光束縛状態を活性にするためにわずかな非対称性を導入するが、非対称性に加えてシリコンナノ構造のナノギャップを導入することにより環境屈折率感度を向上させる工夫を行った。実際に作製した試料における光束縛状態のQ値は約1200で全誘電体メタ表面としては比較的高いQ値を実現した。この成果について今年度論文１報（オープンアクセス）として公刊し、学会発表１件を行った。

The research on the creation of new optical structures was carried out in the past year. The ultimate goal of 100 GHz ultra-motion is to further discuss the basic structure of pure optical ultra-motion and ultra-motion. The shape of the optical waveguide in the plane and the optical emission in the vertical direction are different. This year, the main research and development of high-brightness light emitting devices will be carried out. 2-D light-emitting materials: surface light-emitting materials, surface light-emitting materials The light is coming out. Light transmission is possible with ultra-high speed components and 100 GHz operating principles. The results of this paper are in preparation. In the coming year, we will continue our efforts to develop new products and products. The research on the causes of optical resonance, refractive index and application of BIC, Bound states in the continuum, and the application of all-dielectric surface have been carried out. Light binding state: light binding state The Q value of the photo-bound state of the sample is about 1200, and the Q value of the electro-conductive surface is relatively high. This year's paper is published in the public journal, and the society has published 1 paper.

项目成果

Nanogap enhancement of the refractometric sensitivity at quasi-bound states in the continuum in all-dielectric metasurfaces

• DOI: 10.1515/nanoph-2022-0565
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: Nanophotonics
• 影响因子: 7.5
• 作者: Keisuke Watanabe;M. Iwanaga

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メタマテリアルの設計、作製と 新材料、デバイス開発への応用

超材料的设计和制造及其在新材料和器件开发中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 山村柊哉;五藤仁哉;安武茉子;圓福敬二;吉田敬;松井裕章
• 通讯作者: 松井裕章

ナノ共振器アレイからなる全誘電体メタ表面の連続状態における光束縛状態活性

由纳米腔阵列组成的全介电超表面连续态下的光学束缚态活动

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩長祐伸

生体分子自動検出装置

生物分子自动检测装置

• 发表时间: 2022