3次元フォトニック結晶による発光制御に関する研究

利用3D光子晶体进行光发射控制的研究

• 批准号: 07J55311
• 负责人: 石崎 賢司
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J55311/
• 关键词: フォトニック結晶; 光制御; ナノ構造; 光共振器; 光導波路; 表面; 光伝搬; 発光制御; ウエハ融着; 精密位置合わせ

フォトニック結晶は,光の波長オーダの周期構造を基礎として,発光現象や光伝搬特性などの光の性質の多様な制御を可能とする次世代の光材料である.特に3次元フォトニック結晶は,3次元的に全方向に対する光の制御を可能とする構造である.本研究の目的は,3次元結晶による光制御に関して,その性能を明らかにし,発光制御等への応用を探索することである.昨年度,外部からのアクセスや操作を高い自由度で実現し得る概念として,3次元結晶の表面の利用を提案した.本年度は,以下の検討を行い,表面応用の概念を発展させた.1.表面におけるナノ共振器の高性能化を検討した.(1)GaAs系8層積層型3次元結晶を精密に実現し,10,000を超えるQ値を得た.これは,3次元結晶を用いた共振器の世界最高値を記録した結果であり,ナノレーザ応用等への可能性を明快にする成果である.(2)発光デバイス実現に向けて,発光材料と結晶表面との融合手法を検討し,ウエハ融着法により共振器ならびにInGaAsP系発光材料を表面に形成することが可能であることを示した.(3)表面共振器のQ値について理論検討を行い,表面層およびその近傍層を含めた構造設計により,数10万以上の高Q値化などの高性能化が期待できることを見出した.2.発光源や受光素子の集積化に向けて,表面導波路の提案と解析・実証を行った.(1)理論的に,自在な偏光特性をもつ導波路が形成可能であること,上下非対称性をもつ表面においても14層の積層により～dB/cm以下の低損失導波が可能であること等,特有の性能を明らかにした,(2)表面導波路構造を実現し,導波光の実験観察に成功した.以上のように,本研究では,独自の表面光制御技術の提案と実証に成功した.これらの成果は,表面と各種物質との融合により,超高効率な発光素子や,動的な特性変調が可能な機能素子等への応用に繋がるものと期待できる.

フ ォ ト ニ ッ ク crystallization は, light wavelength の オ ー ダ の cycle structure based と を し て, 発 phenomenon や light 伝 move features な ど の light の nature の others more な suppression を may と す る nextgen の light material で あ る. The に three-dimensional フォトニッ diadic crystallization である, the に omnidirectional に against する light <s:1> control を of the three-dimensional を may とする construct である. は の this study purpose, three dimensional crystallization に よ る light suppression に masato し て, そ の performance を Ming ら か に し, 発 light suppression へ の 応 with を explore す る こ と で あ る. Yesterday annual, external か ら の ア ク セ ス や を い high degrees of freedom で operation be し must now る concept と し て, 3 dimensional crystal の surface の proposed using を し た. This year, 検, the following 検 検 will discuss を and 検, using the concept of を to develop させた.1. Surface に お け る ナ ノ resonator の high-performance を beg し 検 た. (1) GaAs 8 laminated layer type 3 dimensional crystallization を precision に be し now, 10000 を え る Q numerical を た. こ れ は, 3 dimensional crystallization を with い た resonator の world highest numerical を record し た results で あ り, ナ ノ レ ー ザ 応 with such へ の possibility を lively に す る results で あ る. (2) 発 light デ バ イ ス be am に to け て, 発 と crystalline light material surface と の fusion technique を 検 for し, ウ エ ハ combines the method of に よ り resonator な ら び に InGaAsP department 発 に formation on the surface of optical materials を す る こ と が may で あ る こ と を shown し た. (3) the surface resonator の Q numerical に つ い 検 て theory for line を い, surface layer お よ び そ の Nearly alongside layer contains を め た structure design に よ り, number more than 100000 の high Q numerical な ど の high-performance が expect で き る こ と を shows し た. 2. 発 light や の set by light element product is changed to け に て, road surface guided wave の proposal と parsing, line card be を っ た. (1) the theory of に, comfortable な polarization feature を も つ guided wave road が form may で あ る こ と, up and down non said seaborne を も つ surface に お い て も 14 layer の product に よ り ~ dB/cm the guided wave が の low loss likely で あ る こ と, characteristic の (1) The performance is を clear ら た に た た,(2) the surface guided wave path structure is を observed た, and the guided wave light <s:1> experimental 観 observation に is successful た た. Above の よ う に, this study で は, alone の normal suppression technology proposed の と card be に successful し た. こ れ ら は の results, a variety of material surface と と の fusion に よ り, ultra-high working rate な 発 light element や, motion な characteristics - が element child may な functions へ の 応 with に 繋 が る も の と expect で き る.

项目成果

Light propagation in three-dimensional photonic crystals

• DOI: 10.1364/oe.18.000386
• 发表时间: 2010-01-04
• 期刊: OPTICS EXPRESS
• 影响因子: 3.8
• 作者: Kawashima, Shoichi;Ishizaki, Kenji;Noda, Susumu
• 通讯作者: Noda, Susumu

2方向斜めエッチング型3次元フォトニック結晶における表面モードの検討

双向斜刻蚀型三维光子晶体表面模式研究

• 发表时间: 2009
• 作者: 太田雄至;石崎賢司;鈴木克佳;野田進
• 通讯作者: 野田進

High-Precision Alignment and Bonding System for the Fabrication of 3-D Nanostructures

• DOI: 10.1109/jmems.2007.904950
• 发表时间: 2007-10
• 期刊: Journal of Microelectromechanical Systems
• 影响因子: 2.7
• 作者: S. Kawashima;M. Imada;K. Ishizaki;S. Noda