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

使用超高Q值微观光学谐振腔表达二维材料中的非线性光学效应

• 批准号: 22K14625
• 负责人: 藤井 瞬
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14625/
• 关键词: 微小光共振器; 二次元材料; 非線形光学変換; 高Q値微小光共振器; 非線形光学効果

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．

The optical equipment is used in the front end, the ultra-high Q device, the micro optical resonator, the machine on the surface of the resonator, the peeling method of the machine on the surface of the resonator, the precision position of the semi-solid binary material, the position, the position, the position ) I don't know what's going on here. On the surface, the two-dimensional material is written on the surface to confirm the desired shape of the two-dimensional material. The two-dimensional material is used automatically. The second-dimensional material is used to write the micro-optical resonator. The optical resonator is excited together, and the optical spectrum is determined by the optical spectrometer. The cooling CCD splitter is sensitive to high sensitivity. The optical resonator is used to generate the weak signal at high frequency. The precision control of the wavelength of the optical resonator is excited. The optical resonator has a common wavelength coupled with the two-dimensional material of the optical resonator. the optical resonator is the source of the two-dimensional material of the optical resonator. The optical resonator is used as the optical resonator, and the optical resonator is sensitive to the optical resonator. the optical resonator is sensitive to the optical resonator, and the results of the optical resonator show that the optical resonator is sensitive. The resonant wave length of the micro-optical resonator is large, the temperature of the microresonator is high, and the temperature of the optical resonator is high, and the temperature of the miniature optical resonator is very high, and the temperature of the miniature optical resonator is very high, and the temperature of the miniature optical resonator is very high, and the temperature of the miniature optical resonator is very high. The light source is very short, and the possibility is that it is possible to show success.

项目成果

Versatile tuning of Kerr soliton microcombs in crystalline microresonators

• DOI: 10.1038/s42005-022-01118-4
• 发表时间: 2023-01-10
• 期刊: COMMUNICATIONS PHYSICS
• 影响因子: 5.5
• 作者: Fujii, Shun;Wada, Koshiro;Tanabe, Takasumi
• 通讯作者: Tanabe, Takasumi

ソリトンマイクロコムの広範囲精密チューニング

孤子微梳的大范围精密调谐

• 发表时间: 2023
• 作者: Yu Boda;Naka Sadahito;Aoki Haruka;Kato Koichiro;Yamashita Daiki;Fujii Shun;Kato Yuichiro K.;Fujigaya Tsuyohiko;Shiraki Tomohiro;藤井瞬，和田幸四郎，菅野凌，熊崎基，木暮蒼真，加藤雄一郎，田邉孝純
• 通讯作者: 藤井瞬，和田幸四郎，菅野凌，熊崎基，木暮蒼真，加藤雄一郎，田邉孝純

Nonlinear frequency conversion in two-dimensional material integrated high-Q silica optical microresonators

二维材料集成高 Q 二氧化硅光学微谐振器中的非线性频率转换

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Fujii;N. Fang;D. Yamashita;and Y. K. Kato
• 通讯作者: and Y. K. Kato