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面外駆動型の金属メタサーフェスを用いた超小型光位相変調器の開発

使用面外驱动金属超表面开发超紧凑光学相位调制器

基本信息

批准号：
16J08512
负责人：
志村崇
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and 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

项目摘要

本研究は，可視光の高速光位相差変調が可能なマイクロスケールの光位相差変調器の開発を目的とし，可視光に複屈折を生じるAuナノグレーティングを駆動させることで光位相差変調を実現することを試みた。今年度は，高速光位相差変調器の実現を目的として，静電駆動方式変調器の試作の光位相差変化及び透過率変化の性能を評価した。0～700 Vの電圧を印加したところ，0～200 Vの範囲において，入射光波長0.633 μmで，位相差変化量25.3°(21.5°～46.8°)を達成した。また，二次試作を利用した初期変形量と位相差の調査により，変位によって位相差が変化することを実験的に確認することに成功した。以上の結果より，静電駆動方式の試作によって，面外駆動型Au ナノグレーティングによる光位相差変調の実証に成功した。可変メタサーフェスによる位相差変化の実証は、可視光領域では世界初の成果である。これらの成果をまとめた論文をApplied Physics Lettersに投稿し，10月に公開された。また，併行して電熱駆動方式の光位相差変調器の試作を行った．工程を改善することで，特別研究員採用以前の試作と比較しても，構造の破損等がほとんど生じない製作が可能となった。試作に0～2.9 Vの電圧を印加したところ，入射光波長0.532 μmで，位相差変化量-7.6°(86.2°～78.6°)を達成した。これより，電熱駆動方式についても，面外駆動型Auナノグレーティングによる光位相差変調の実証に成功した。本研究によって，面外駆動型Auナノグレーティングによる光位相差変調器を世界で初めて実証した。より大きな位相差可変特性が得られれば，対象波長可変の広帯域波長板，マイクロサイズのレーザ制御素子，非侵襲デバイスへの組込など，将来の超小型で多機能な光学デバイスへの貢献に繋がることが期待できる。

This study aims to explore the possibility of high speed phase shift in visible light. This year, the performance of high speed optical phase modulator is evaluated. 0~700 V voltage range, 0~200 V range, incident wavelength 0.633 μm, phase difference of 25.3°(21.5°~46.8°). The second trial was successful in investigating the initial phase difference. As a result, the experiment of electrostatic driving mode was successfully carried out, and the optical phase shift of out-of-plane driving type Au was successfully realized. You can change the phase difference between the visible light field and the world's first achievements. This paper was submitted to Applied Physics Letters and published in October. The experiment of optical phase difference modulator in parallel electric heating mode. Engineering improvements are possible using previous attempts by special researchers, such as structural damage. For example, when the voltage is 0~2.9 V, the incident wavelength is 0.532 μm, and the phase difference is-7.6°(86.2°~78.6°). This is because of the electric heating mode, and the out-of-plane driving mode. In this study, out-of-plane phase modulation was first demonstrated in the world A large phase difference variable characteristic is obtained, and the wavelength of the image can be changed. The wavelength band wavelength plate is used to control the wavelength of the image. The non-invasive wavelength is used to control the wavelength of the image. The contribution of the ultra-small multifunctional optical wavelength in the future is expected.