フォトニック結晶による光子の時間領域制御

使用光子晶体对光子进行时域控制

• 批准号: 15760028
• 负责人: 浅野 卓
• 金额: $ 2.82万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760028/
• 关键词: フォトニック結晶; 点欠陥共振器; 光子寿命; 光パルス; 光非線形効果; 時間領域制御; 相互相関

本年度はフォトニック結晶点欠陥共振器の設計を最適化し、光子寿命を大幅に増大させることに成功した。また光子寿命の長い微小な点欠陥共振器では、光子の局在によって比較的弱い光によっても光非線形効果が生じ得ることを実証した。(1)厚さ0.25μmのSiスラブに三角格子状の空気穴をあけた二次元フォトニック結晶スラブの空気穴を三列直列に埋めることで形成したドナー型欠陥に対して、その長手方向両端近傍の空気穴の位置を動かすことでさらに共振器の光閉じこめを増大させ、より長い光子寿命をもつ共振器を実現することを試みた。まず最近接の空気穴のみを動かすことで、共振器の光閉じこめの強さを表すQ値を従来の3000の数倍程度まで増加させることができた。(2)準備した試料に対して昨年度構築した測定系を用いて光子寿命の時間領域測定を行い、光波長程度の微小なな共振器にもかかわらず10ピコ秒程度の光子寿命をもつことを確認した。(昨年度は最大で3ピコ秒程度)さらに最近接だけでなく第三近接まで空気穴位置を調整することでQ値100,000程度(光子寿命100ピコ秒程度)の非常に強い光閉じ込めをもつ共振器を実現することに成功した。(3)(1)の共振器に導入する光パルスのエネルギーを1パルスあたり1ピコJから30ピコJ程度まで変化させ、共振器から出力されるパルス光のスペクトルと時間波形を測定した。パルスエネルギーが10pJを超えるあたりから出力光が短波側にnmのオーダでシフトし、かつ時間幅が短くなることが観測された。理論解析の結果、光子の局在効果により(共振器材料がSiであることを考慮すると)比較的低いパルスエネルギーにもかかわらず2光子吸収が生じ、それによって生成されたキャリアによるプラズマ効果が上記のような出力光の変化を引き起こしていることがわかった。

This year, the <s:1> フォトニッ dicrystal point is deficient in the 陥 resonator <s:1> design を optimization <s:1>, the photon lifetime を is significantly に increased, and the させる させる とに とに is successfully た た. ま た photon い tiny な の long life owes 陥 resonator で は, photon の bureau in に よ っ て relative weak い light に よ っ て も optical nonlinear fruit comes unseen が raw じ る こ と を card be し た. (1) さ 0.25 microns thick の Si ス ラ ブ に triangular lattice の 気 empty hole を あ け た secondary yuan フ ォ ト ニ ッ ク crystallization ス ラ ブ の 気 empty hole を three columns inline に buried め る こ と で form し た ド ナ ー type owe 陥 に し seaborne て, そ の long hand direction struck side near alongside の 気 empty hole position の を dynamic か す こ と で さ ら に resonator の light closed じ こ め を raised large さ せ, よ り Long を photon lifetime を を resonator を occurrence する とを とを test みた. ま ず recently after の 気 empty hole の み を dynamic か す こ と で, resonator の light closed じ こ め の strong さ を table す Q numerical を 従 several times to 3000 の の degree ま で raised plus さ せ る こ と が で き た. (2) to prepare し た sample に し seaborne て yesterday annual construct し た department を measure い て の photon life time domain measurement line を い, degree of optical wavelength の tiny な な resonator に も か か わ ら ず 10 ピ コ second degree の photon life を も つ こ と を confirm し た. (yesterday で 3 largest annual は ピ コ second degree) さ ら に recently after だ け で な く third nearly by ま を で 気 empty hole position す る こ と で Q nt 100000 degree (photons life 100 ピ コ second degree) の very strong に い light closed じ 込 め を も つ resonator を be presently す る こ と に successful し た. (3) (1) の resonator に import す る light パ ル ス の エ ネ ル ギ ー を 1 パ ル ス あ た り 1 ピ コ J か ら 30 ピ コ J degree ま で variations change さ せ, resonator か ら output さ れ る パ ル ス light の ス ペ ク ト ル と determination of time waveform を し た. パ ル ス エ ネ ル ギ ー が 10 pj を super え る あ た り か ら output light が shortwave side に nm の オ ー ダ で シ フ ト し, か つ short time picture が く な る こ と が 観 measuring さ れ た. Theoretical analytic の results, photon の bureau in the unseen fruit に よ り (resonance equipment material が Si で あ る こ と を consider す る と) comparative low い パ ル ス エ ネ ル ギ ー に も か か わ ら ず two photon absorption 収 が じ, そ れ に よ っ て generated さ れ た キ ャ リ ア に よ る プ ラ ズ マ unseen fruit が written の よ う な output light の variations change を lead き up こ し て い る こ と が わ か っ Youdaoplaceholder0.

项目成果

Dynamical wavelength tuning of channel-drop device in two-dimensional photonic crystal slab

二维光子晶体板中通道分出装置的动态波长调谐

• 发表时间: 2005
• 期刊: Electronics Letters Vol.41 No.1
• 作者: T.Asano;W.Kunishi;M.Nakamura;B.S.Song;S.Noda
• 通讯作者: S.Noda

B.S.Song, S.Noda, T.Asano: "Photonic Devices Based on In-Plane Hetero Photonic Crystals"Science. Vol.300. 1537-1537 (2003)

B.S.Song、S.Noda、T.Asano：“基于面内异质光子晶体的光子器件”科学。

Time-domain measurement of picosecond light-pulse propagation in a two-dimensional photonic crystal-slab waveguide

• DOI: 10.1063/1.1760224
• 发表时间: 2004-05
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Asano;K. Kiyota;D. Kumamoto;B. Song;S. Noda

T.Asano, M.Mochizuki, S.Noda, M.Okano, M.Imada: "A Channel Drop-Filter Using a Single Defect in a 2D Photonic Crystal Slab-Defect Engineering with respect to Polarization Mode and Ratio of Emissions from Upper and Lower Sides-"IEEE J.of Lightwave Technol.

T.Asano、M.Mochizuki、S.Noda、M.Okano、M.Imada：“在 2D 光子晶体板缺陷工程中使用单个缺陷的通道下降滤波器，涉及偏振模式和上部发射比率

T.Asano, B.-S.Song, Y.Tanaka, S.Noda: "Investigation of a channel-add/drop-filtering device using acceptor type point defects in a two-dimensional photonic crystal slab"Appl.Phys.Lett.. Vol.83, No.3. 407-409 (2003)

T.Asano、B.-S.Song、Y.Tanaka、S.Noda：“利用二维光子晶体板中受主型点缺陷研究通道添加/删除过滤装置”Appl.Phys.Lett