超高Q値微小光共振器を用いた二次元材料の非線形光学効果の発現

光ファイバー先端にアーク放電によって超高Q値シリカ微小光共振器を作製した．その共振器表面に機械的剥離法によって得られた単層から三層程度の半導体二次元材料を精密な位置アライメントを行うことで転写することに成功した．また転写前後のQ値（光学損失）を実験的に評価することで，大きなQ値の劣化なく，表面上に二次元材料が転写されていることが確認できた．また，二次元材料から所望の形状，層数を見つけるために，自動ステージと光学顕微鏡からなる二次元材料自動検出システムの開発を進めた．二次元材料を転写したシリカ微小光共振器を光ナノファイバーを介して共鳴励起し，透過光を分光測定する必要があるため，ツェルニ・ターナー型分光器と冷却CCD検出器からなる高感度検出システムを構築した．これらの実験系を用いることで，微小光共振器と二次元材料の強い相互作用によって生成した微弱信号を高効率に検出，分光することが可能になった．励起連続光レーザーの波長を精密に制御し，光共振器の共鳴波長に合わせることで二次元材料由来の非線形光学効果が発生していることを実験的に観測した．これはシリカ材料で作製された微小光共振器のみでは決して実現しない現象であり，当初の狙い通りの結果が得られていることを確認できた．関連研究として，微小光共振器の共振波長を大きくチューニングするため，ペルチェ素子を用いた温度調整機構の開発にも取り組んだ．室温より30-40K高い温度まで連続的に共振波長が可変できることを実験的に実証し，マイクロ光コムとよばれる高繰り返し超短パルス光源への応用可能性を示すことにも成功した．また，光ナノファイバーと光共振モードの光結合効率に関する理論モデルを新たに提唱し，実験とよく一致することを確かめた．これらの成果は国際学術論文誌で発表を行った．

光ファイバー先端にアーク放電によって超高Q値シリカ微小光共振器を作製した．その共振器表面に機械的剥離法によって得られた単層から三層程度の半導体二次元材料を精密な位置アライメントを行うことで転写することに成功した．また転写前後のQ値（光学損失）を実験的に評価することで，大きなQ値の劣化なく，表面上に二次元材料が転写されていることが確認できた．また，二次元材料から所望の形状，層数を見つけるために，自動ステージと光学顕微鏡からなる二次元材料自動検出システムの開発を進めた．二次元材料を転写したシリカ微小光共振器を光ナノファイバーを介して共鳴励起し，透過光を分光測定する必要があるため，ツェルニ・ターナー型分光器と冷却CCD検出器からなる高感度検出システムを構築した．これらの実験系を用いることで，微小光共振器と二次元材料の強い相互作用によって生成した微弱信号を高効率に検出，分光することが可能になった．励起連続光レーザーの波長を精密に制御し，光共振器の共鳴波長に合わせることで二次元材料由来の非線形光学効果が発生していることを実験的に観測した．これはシリカ材料で作製された微小光共振器のみでは決して実現しない現象であり，当初の狙い通りの結果が得られていることを確認できた．関連研究として，微小光共振器の共振波長を大きくチューニングするため，ペルチェ素子を用いた温度調整機構の開発にも取り組んだ．室温より30-40K高い温度まで連続的に共振波長が可変できることを実験的に実証し，マイクロ光コムとよばれる高繰り返し超短パルス光源への応用可能性を示すことにも成功した．また，光ナノファイバーと光共振モードの光結合効率に関する理論モデルを新たに提唱し，実験とよく一致することを確かめた．これらの成果は国際学術論文誌で発表を行った．