表面プラズモンを用いた論理演算回路の開発

使用表面等离子体激元的逻辑运算电路的开发

• 批准号: 16J01191
• 负责人: 太田 雅
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J01191/
• 关键词: 表面プラズモン; ギャッププラズモン; 論理演算回路; 光集積回路; 光回路; 導波路; 多モード干渉; 平面光回路; 論理演算

平成30年度の研究実施計画は、表面プラズモンの高電界を用いてシリコンの非線形光学効果を増強することにより、複数の入力信号の位相同期を必要としない論理演算素子を開発し、平成28年度に開発した素子と組み合わせたぷらずモニック論理演算素子の実現可能性を示すことである。その第一段階として、非常に強い電界増強効果を有するギャッププラズモン（表面プラズモンを金属／空気／金属界面から成るギャップ構造へ集光した状態）を励起する構造の開発を行った。年度前半では、非常に強い電界増強効果を有するギャッププラズモンモードの利用を目的として、シリコンチップ上に集積可能な新規のギャッププラズモン励起手法を提案た。表面プラズモンモードとギャッププラズモンモードとの間の実効屈折率マッチングを考慮することで、各構造を設計した。設計した構造について、成膜プロセスとパターニングプロセスを用いて作製し、近接場光顕微鏡法を用いてギャッププラズモンおよび表面プラズモン強度分布の測定を行った。実験結果より、入力表面プラズモンに対して直交偏光モードのギャッププラズモンが高効率で励起可能であることを確認した。また、ギャッププラズモンモードを利用した多段接続可能な非線形光学効果を用いた論理演算回路の基本ユニットを設計し、作製方法についても検討を終了することができた。年度後半では、多段接続可能な論理演算回路の作製および実験的な基本動作評価を実施し、実現に向けて解決すべき課題を明確にすることができた。

Pp.47-53 30 annual の research be applied plan は, surface プ ラ ズ モ ン の high electricity industry を use い て シ リ コ ン の nonlinear optical unseen fruit を raised strong す る こ と に よ り の phase during the same period, plural の into force signal を necessary と し な い logical calculus element child を open 発 し, pp.47-53 28 year に 発 し た element child と group み close わ せ た ぷ ら ず モ ニ ッ ク logical calculus element child の be can now The ability を shows す とである とである. そ の first Duan Jie と し て, very strong に い strong electricity industry raised working fruit を す る ギ ャ ッ プ プ ラ ズ モ ン (surface プ ラ ズ モ ン を metal/empty 気 / metal interface か ら into る ギ ャ ッ プ tectonic へ concentrated し た state) を wound up す る tectonic の open 発 を line っ た. In the first half of the year で は, very strong に い strong electricity industry raised working fruit を す る ギ ャ ッ プ プ ラ ズ モ ン モ ー ド の end using を と し て, シ リ コ ン チ ッ プ に set product may な new rules の ギ ャ ッ プ プ ラ ズ モ ン excitation technique proposed を た. Surface プ ラ ズ モ ン モ ー ド と ギ ャ ッ プ プ ラ ズ モ ン モ ー ド と の の between be sharper inflectional rate マ ッ チ ン グ を consider す る こ と で, design of various tectonic を し た. Design し た tectonic に つ い て, film-forming プ ロ セ ス と パ タ ー ニ ン グ プ ロ セ ス を with い て cropping し, near field optical 顕 を micro mirror method with い て ギ ャ ッ プ プ ラ ズ モ ン お よ び surface プ ラ ズ モ ン の intensity distribution measurement line を っ た. Be 験 results よ り, onto the surface force プ ラ ズ モ ン に し seaborne て orthogonal polarization モ ー ド の ギ ャ ッ プ プ ラ ズ モ ン が high working rate で wound up may で あ る こ と を confirm し た. ま た, ギ ャ ッ プ プ ラ ズ モ ン モ ー ド を using し た more paragraphs may meet 続 な nonlinear optical unseen fruit を with い た logical calculus basic ユ loop の ニ ッ ト を design し, cropping method に つ い て も beg を 検 end す る こ と が で き た. After a year and a half で は, multistage 続 may な logical calculus circuit の cropping お よ び be 験 な basic action review 価 を be し, be am に to け て solve す べ き subject を clear に す る こ と が で き た.

项目成果

Plasmonic Phase Adjuster Using Multi-mode Interference

使用多模干扰的等离子体相位调节器

• 发表时间: 2016
• 作者: R. Watanabe;M. Ota;A. Sumimura;M. Ito;M. Fukuhara;Y. Ishii;M. Fukuda
• 通讯作者: M. Fukuda

Low loss waveguide structure as plasmonic wiring for integrated circuits and its characteristics

集成电路等离激元布线的低损耗波导结构及其特性

• 发表时间: 2018
• 作者: Yuta Tonooka;Masashi Ota;Yudai Kikuchi;Tomohiro Hirano;and Mitsuo Fukuda
• 通讯作者: and Mitsuo Fukuda

Plasmonic intensity modulator using superfocusing modes in tapered metallic waveguide

在锥形金属波导中使用超聚焦模式的等离子体强度调制器

• 发表时间: 2016
• 作者: T. Furuki;M. Ota;R. Watanabe;Y. Ishii;M. Fukuda
• 通讯作者: M. Fukuda

Plasmonic mode converter consisting of tapered multimode interferometer

由锥形多模干涉仪组成的等离子体模式转换器

• 发表时间: 2018
• 作者: Tomohiro Hirano;Masashi Ota;Yuta Tonooka;Yudai Kikuchi;and Mitsuo Fukuda
• 通讯作者: and Mitsuo Fukuda

ボウタイ型金属導波路を用いたプラズモニック保持構造

使用领结形金属波导的等离子体保持结构

• 发表时间: 2017
• 作者: Takahiro Furuki;Masashi Ota;Yuya Ishii;Mitsuo Fukuda;渡邊領，太田雅，菊地裕大，平野智裕，石井佑弥，福田光男;古木崇裕，太田雅，石井佑弥，福田光男;中山昂太郎，住村あさひ，外岡悠汰，太田雅，石井佑弥，福田光男;平野智裕，太田雅，渡邊領，石井佑弥，福田光男;外岡悠汰，井上智陽，太田雅，石井佑弥，福田光男;太田雅，菊地裕大，渡邊領，古木崇裕，中山昂太郎，住村あさひ，石井佑弥，福田光男;古木崇裕，太田雅，石井佑弥，福田光男
• 通讯作者: 古木崇裕，太田雅，石井佑弥，福田光男