Photonic crystal nanolasers and their applications

光子晶体纳米激光器及其应用

基本信息

批准号：
19F19071
负责人：
馬場俊彦
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当初，本研究フェローはGaInAsPフォトニック結晶ナノレーザーラベルフリーバイオセンサの調査を計画していた．しかし主に目指していた単一分子蛍光を用いたセンシングメカニズムの解明が，ナノレーザ基板からの不要な背景蛍光によって困難なことがわかった．そこで研究の方向をトポロジカルフォトニクスデバイスの作製と実証に軌道修正して実施した．トポロジカルフォトニクスはノーベル物理学賞を受賞したトポロジカル絶縁体を拡張する概念であり，光物性に様々な可能性をもたらす期待があり，本研究はその中でも実空間ではなく，周波数空間にトポロジーを展開する人工次元をシリコンフォトニクスにより実証することを目指した．まず本フェローはシリコンフォトニクスにより実現できるリング共振型変調器を設計し，約20GHzの整数倍の自由スペクトル領域をもつスペクトル列が得られる素子をCMOSファウンドリサービスを利用して製作した．ここでは変調のためにPN接合変調部を内蔵し，その他の部分は幅広導波路によって可能な限り内部損失を抑制した．このリングを20GHzで変調したところ，最大280GHzの範囲のスペクトル列が励振された．波長に対する時間領域の位相変化を測定することで，人工次元のバンドを評価したほか，波長を離調させることで人工的な電界印加効果を発現させ，さらに20GHzと40GHzを合波させて変調し，それらの位相を変えることで人工的な磁界印加も発現させた．従来の同様の人工次元は光ファイバ回路かニオブ酸リチウムを用いており，それよりも集積性に優れるシリコンフォトニクスで実証できた初めての例になる．

最初，研究研究员计划研究GANASP光子晶体纳米胶质体标记的生物传感器。然而，发现主要针对的单分子荧光阐明传感机制，这是由于纳米酶底物的不必要的背景荧光而难以实现的。因此，将研究方向修改为制造并展示拓扑光子设备。拓扑光子学是一个扩展拓扑绝缘子的概念，该拓扑绝缘子获得了诺贝尔物理学奖，并希望它们能为光学性质带来各种可能性。这项研究旨在证明在频率空间而不是真实空间中发展拓扑的人工尺寸。首先，该研究员设计了一个可以使用硅光子学实现的环谐振调节器，并使用CMOS Foundry服务来生成具有大约20GHz的整数倍数的光谱序列。在这里，内置了PN连接调制部分，用于调制，其他部件由宽波导制成，以尽可能抑制内部损失。该环在20GHz处的调节激发了高达280GHz的光谱序列。通过测量时间域相对于波长的相位变化，评估了人工尺寸中的频带，并通过使波长造成了人工电场，并结合了20GHz和40GHz，也将相位变化以产生人工磁场。过去使用的相同人工尺寸是光纤电路或硝酸锂，这使得这是用硅光子学证明的第一个示例，该示例比这更集成。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Hydrogen Evolution on Nano-StructuredCuO/Pd Electrode: Raman Scattering Study

DOI：
10.3390/app9245301
发表时间：
2019-12
期刊：
Applied Sciences
影响因子：
0
作者：
J. Juodkazytė;K. Juodkazis;I. Matulaitienė;B. Šebeka;I. Savickaja;A. Balčytis;Y. Nishijima;G. Niaura;S. Juodkazis
通讯作者：
J. Juodkazytė;K. Juodkazis;I. Matulaitienė;B. Šebeka;I. Savickaja;A. Balčytis;Y. Nishijima;G. Niaura;S. Juodkazis

Metamaterial for Hydrogen Sensing

DOI：
10.1021/acssensors.9b00980
发表时间：
2019-09-01
期刊：
ACS SENSORS
影响因子：
8.9
作者：
Beni, Takaaki;Yamasaku, Naoki;Nishijima, Yoshiaki
通讯作者：
Nishijima, Yoshiaki

“Si CMOS ring resonator device for synthetic dimension photonics”

“用于合成维度光子学的Si CMOS环形谐振器装置”

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Beni Takaaki;Yamasaku Naoki;Kurotsu Takuma;To Naoki;Okazaki Shinji;Arakawa Taro;Bal?ytis Armandas;Seniutinas Gediminas;Juodkazis Saulius;Nishijima Yoshiaki;Armandas Balcytis
通讯作者：
Armandas Balcytis

Synthetic dimension photonics on a Si CMOS platform

Si CMOS 平台上的合成维度光子学

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Beni Takaaki;Yamasaku Naoki;Kurotsu Takuma;To Naoki;Okazaki Shinji;Arakawa Taro;Bal?ytis Armandas;Seniutinas Gediminas;Juodkazis Saulius;Nishijima Yoshiaki;Armandas Balcytis;Armandas Balcytis
通讯作者：
Armandas Balcytis