電子・光子両状態制御に基づく高効率・高速熱輻射光源の開発

基于电子和光子状态控制的高效高速热辐射光源的研制

基本信息

批准号：
14J04729
负责人：
井上卓也
金额：
$ 1.79万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

熱輻射光源は様々な波長の光源として広く利用されるが，広帯域な輻射を示すためにエネルギー利用効率が低く，かつ応答速度が極めて遅いという課題を有する．本研究では，必要な狭い帯域のみで高効率に発光し，かつその輻射強度・波長を高速に変調可能な熱輻射光源の開発を目的としている．今年度の研究では，はじめに，熱輻射光源のエネルギー利用効率の向上に取り組んだ．具体的には，GaAs/AlGaAs量子井戸と2次元フォトニック結晶を組み合わせた光源の構造最適化を行うことで，黒体光源と比較して線幅が1/100以下と極めて狭い発光スペクトルを実現し，不要な波長帯域への熱輻射損失の大幅な抑制を行った．同時に，フォトニック結晶を支える周囲の基板の体積の縮小や，電流注入加熱を行うための電線の細線化を行うことで，フォトニック結晶以外の領域で生じる熱輻射損失や熱伝導損失の抑制も行い，光源のさらなる低消費電力化を行った．作製光源の熱輻射特性を評価した結果，計算結果と良く一致するスペクトルが得られ，同一電力投入時に，黒体輻射光源の12倍以上の強度の輻射を示す，高効率・狭帯域熱輻射光源の実証に成功した．続いて，熱輻射光源のさらなる高機能化を目指して，電圧印加により発光波長を変化させられる熱輻射光源の開発を行った．前年度の研究では，熱輻射光源の発光強度の電気的な高速変調動作の実証に成功したが，今回は，異なる波長で発光する複数の高速変調型熱輻射光源を，同一チップ上に集積化することで，高速波長切替動作を実現し，それを利用した赤外センシングの原理実証を行った．以上の成果に関して，申請者は2本の学術論文を執筆し，そのうちの1つは，雑誌の表紙を飾った．また，2件の招待講演を含む多数の学会発表を行った．なお，申請者は，翌年度から学振PDとして新たな研究課題に取り組むため，翌年度の本課題の研究費を辞退いたします。

热辐射光源被广泛用作各种波长的光源，但是由于它们表现出宽带辐射，因此它们存在低能利用效率和极慢的响应速度的问题。这项研究旨在开发一个热辐射源，该热辐射源仅使用所需的窄带发出高效的光，并且可以在高速下调节辐射强度和波长。在今年的研究中，我们首先致力于提高热辐射光源的能量利用效率。具体而言，通过对光源的结构优化，将GAAS/ALGAAS量子孔和二维光子晶体结合在一起，我们获得了与黑体光源相比，线宽度小于1/100的光发射光谱，并显着抑制了热辐射损失，以至于不必要的波长频段。同时，通过减少支撑光子晶体的周围基板的体积并减少电流注入和加热的电线，还抑制了除光子晶体以外的其他区域中发生的热辐射损失和热传导损耗，从而进一步降低了光源的功率。由于评估了制造的光源的热辐射特性，该光谱与计算结果相匹配，并且在施加相同的功率时，我们能够证明具有高效，窄带热辐射源，该辐射源表现出，其强度的强度为12倍，其强度是黑体辐射源的12倍。接下来，为了进一步改善热辐射光源的功能，我们开发了一个热辐射光源，该辐射光源允许通过施加电压更改发射波长。在上一年的研究中，我们成功地证明了热辐射源的发射强度的电高速调节操作，但是这次，我们实施了使用多个高速调节热辐射源的红外传感原理的证明，这些热辐射源通过在同一芯片上散发出不同的高速构图，这些高速度构造的高度构造和不同的热量源是不同的，这些辐射源在同一芯片上，这些芯片在相同的chip上，这些源构成了不同的热量源，并且在不同的范围内，这些源是不同的热辐射源，这些源是不同的芯片源，并且在不同速度的范围内，这些辐射源在不同的芯片上，这些源是不同的芯片源。红外传感使用这些传感。关于上述结果，申请人写了两篇学术论文，其中一篇是杂志的封面上。此外，还进行了许多会议演讲，包括两次受邀的讲座。此外，申请人将在第二年拒绝该主题的研究资金，以便将新的研究主题作为学年的PD解决。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

波長切替可能な狭帯域熱輻射光源

波长可切换窄带热辐射光源

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
大瀧真俊;井上卓也，De Zoysa Menaka，浅野卓，野田進
通讯作者：
井上卓也，De Zoysa Menaka，浅野卓，野田進

Demonstration of single-mode high-Q thermal emitters operating with high power-utilization efficiency

以高功率利用效率运行的单模高 Q 热发射器演示

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Inoue;M. D. Zoysa;T. Asano;and S. Noda
通讯作者：
and S. Noda

量子井戸とフォトニック結晶に基づく狭帯域・高速熱輻射光源の開発

基于量子阱和光子晶体的窄带高速热辐射光源的研制

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
信学技報(IEICE Technical Report)
影响因子：
0
作者：
T. Inoue;M. D. Zoysa;T. Asano;and S. Noda;韓昌完・小原愛子・上月正博;井上卓也，デゾイサメナカ，浅野卓，野田進
通讯作者：
井上卓也，デゾイサメナカ，浅野卓，野田進

量子井戸とフォトニック結晶に基づく高効率・高速熱輻射光源の開発

基于量子阱和光子晶体的高效高速热辐射光源的研制