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Construction of high-resolution three-dimensional imaging techhnology using semiconductor optical phased array

利用半导体光学相控阵构建高分辨率三维成像技术

基本信息

批准号：
22KJ0885
负责人：
小松憲人
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0885/
关键词：
メタサーフェスコヒーレント受信器ナノフォトニクス

项目摘要

光フェーズドアレイに関する検討とともに、同様の光波面制御素子として、誘電体メタサーフェスの活用に関する研究を推し進めた。メタサーフェスは2次元平面内の偏波、位相を任意に制御できる垂直入射型素子で、レンズやホログラフィといったイメージング分野を中心に広く研究が行われている。私はメタサーフェスの光通信応用に着目し、コンパクトかつ空間多重化に対してスケーラブルな偏波多重コヒーレント受信器を提案した。従来は複雑な光学系や導波路型光集積回路で構築されていた光波変換をメタサーフェス1枚で実現し、必要なフォトディテクタ(PD)も従来の8個から5個に削減した。さらに、空間光学系の線形性を活用し、PDの数を増やすだけでマルチコアファイバによる空間多重通信に拡張できるという大きな利点を持っている。本年度は線形代数に基づいた受信感度の理論的な考察から始め、提案する受信器を実現するためのメタサーフェス設計方法を構築した。次に、SOQ(silicon on quartz)基板を用いて微小なシリコン楕円柱からなるメタサーフェスを作製する技術を開発した。電子線リソグラフィによるパターニング方法に加え、複数のエッチング手法の条件を調整し、垂直性、再現性の良い作製手法を確立した。さらに、作製したメタサーフェスを評価するための空間光学系を構築して作製した素子を評価し、設計とほぼ同一の強度、位相、偏波特性を得ることに成功した。本年度得られた成果は光学分野で代表的な国際学会であるCLEO (Conference on Lasers and Electro-Optics)に投稿し、口頭発表予定。また複数の国内研究会、シンポジウムにて発表した。

The research on the application of optical fiber and dielectric fiber has been promoted. The polarization wave and phase in the two-dimensional plane are arbitrarily controlled, and the vertical incidence type elements are studied. A proposal for optical communication system with multiple optical receivers is proposed. In the future, the optical system of the composite optical system and the waveguide type optical integration circuit will be constructed. One optical conversion device will be realized, and the necessary optical conversion device (PD) will be reduced by eight or five. In addition, the linear nature of spatial optical systems is utilized, and the number of PDs is increased. This year's linear algebra is based on the investigation of the theory of reception sensitivity, and the design method of the receiver is constructed. Next, SOQ(Silicon on Quartz) substrate technology for manufacturing small and medium sized silicon pillars The electronic line is easy to adjust, and the conditions of the method are adjusted. The verticality and reproducibility of the method are established. The spatial optical system was successfully constructed, evaluated, and designed to achieve the same intensity, phase, and polarization characteristics. This year's achievements were submitted to CLEO (Conference on Lasers and Electro-Optics), an international association represented by the Optical Division. A number of domestic research associations, research institutes and research institutes have been established.

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

半導体光フェーズドアレイ素子を用いた高分解イメージング

使用半导体光学相控阵元件进行高分辨率成像

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
レーザー研究
影响因子：
0
作者：
種村拓夫;福井太一郎;小松憲人;中野義昭
通讯作者：
中野義昭

Scalability of non-redundant optical phased array for speckle-based single-pixel imaging

用于基于散斑的单像素成像的非冗余光学相控阵的可扩展性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Fukui;K. Komatsu;Y. Nakano;and T. Tanemura
通讯作者：
and T. Tanemura

高分解イメージングに向けた光集積フェーズドアレイ

用于高分辨率成像的光学集成相控阵

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
種村拓夫;小松憲人;福井太一郎;中野義昭
通讯作者：
中野義昭

Surface-Normal Dual-Polarization Coherent Receiver Using Dielectric Metasurface

使用介电超表面的表面法线双偏振相干接收器

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kento Komatsu;Go Soma;Keigo Mizukami;Shota Ishimura;Hidenori Takahashi;Masatoshi Suzuki;Yoshiaki Nakano;Takuo Tanemura
通讯作者：
Takuo Tanemura

Comparative analysis of speckle-based single-pixel imaging using uniform and non-redundant optical phased arrays

使用均匀和非冗余光学相控阵进行基于散斑的单像素成像的比较分析