Interaction between radiation field and matter in a photonic crystal

光子晶体中辐射场与物质之间的相互作用

基本信息

  • 批准号:
    10210201
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

1. Development of photonic crystals (PCs) : We successfully developed 1) two-dimensional (2D) air-rods type PCs, 2) 2D slab (quasi- 3D) type of PCs, and 3) three- dimensional (2D) PC of ordered spheres, and revealed their optical properties. Those were fabricated in this order by using the capillary method for arrayed fibers, the state-of- arts micro-machining technique for the dielectric waveguide with AlGaAs core-layer, and radiation pressure and self-organization of polystyrene particles, respectively. As a result, we find that the PC of 1) is the first one developed with a band gap at near-infrared wavelengths. Ass for 2), we have for the first time identified the guided modes and verified the existence of the band gap for PC slabs. We also fabricated PCs with line defect and identified experimentally the defect or local modes.2. Interaction between light and PC : 1) Using time-of-flight of sub-picosecond light pulse we find that the group-velocity vg is smaller as the band edge is … More approached, and have observed a vg-value as small as 0.05 times c (light velocity in vacuum). 2) We observed for the first time laser action in a 2D PC. This phenomenon is interpreted as arising from a small vg, which makes the effective interaction length between light and matter long enough. 3) We experimentally demonstrated that the so-called phase- matching is easily satisfied at various wavelengths in a PC, either due to its unique band dispersion, or with help of Umclapp process. 4) We have revealed, by developing newly a powerful spectrometer, that PC-slab-based waveguides with a line of air-holes missing show distinguished optical properties. Namely, we identified unambiguously the defect or local modes for a variety of components designed and fabricated, such as abruptly-bent ones, Y-splitter, and directional coupler, and also measured propagation loss of those. As a result, we have provided a firm basis for developing ultra-fast, planar light integrated circuit for future telecommunication use. Less
1. 光子晶体(PC)的开发:我们成功开发了1)二维(2D)空气棒型光子晶体,2)2D板(准3D)型光子晶体,3)三维(2D)光子晶体有序球体,并揭示了它们的光学特性,这些是通过使用阵列光纤的毛细管方法(介电波导的最先进的微加工技术)来制造的。分别具有 AlGaAs 核层、辐射压力和聚苯乙烯颗粒的自组织结果,我们发现 1) 的 PC 是第一个在近红外波长 Ass 上开发的 PC。 ,我们首次识别了PC板的导模并验证了带隙的存在。我们还制造了具有线缺陷的PC并通过实验识别了缺陷或局部模式。2。通过亚皮秒光脉冲的飞行时间,我们发现随着带边越接近,群速度 vg 越小,并且观察到 vg 值小至 0.05 倍 c(真空中的光速)。 2)我们首次在2D PC中观察到激光作用,这种现象被解释为由小vg引起,这使得光与物质之间的有效相互作用长度足够长3)我们通过实验证明了所谓的相位。 -由于其独特的波段色散或 Umclapp 工艺的帮助,PC 中的各种波长很容易满足匹配 4) 我们通过开发新的功能强大的光谱仪,揭示了基于 PC 板的波导具有一系列。也就是说,我们明确地识别了设计和制造的各种组件的缺陷或局部模式,例如突然弯曲的组件、Y 形分束器和定向耦合器,以及还测量了它们的传播损耗,从而为开发用于未来电信用途的超快平面光集成电路奠定了坚实的基础。

项目成果

期刊论文数量(101)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
N.Kawai: "Transmittance and time-of-flight study of Al_xGa_<1-x>As-based photonic-crystal waveguides"Physical Review B. 63,15(印刷中). (2001)
N. Kawai:“Al_xGa_<1-x>As 基光子晶体波导的透射率和飞行时间研究”《物理评论》B. 63,15(出版中)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
N.Carlsson, N.Ikeda, K.Asakawa, N.Kawai, K.Inoue: "Design and nanofabrication of near-infrared 2D photonic crystal air-bridge structures"Technical Digest of Int. Workshop on Photonic and Electromagnetic Crystal Structures (Organizing Committee, 1900). W4-
N.Carlsson、N.Ikeda、K.Asakawa、N.Kawai、K.Inoue:“近红外二维光子晶体空气桥结构的设计和纳米制造”国际技术文摘。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
井上久遠: "フォトニック結晶による光制御の最新技術"光学. 31. 410-415 (2002)
Kuon Inoue:“使用光子晶体进行光控制的最新技术”光学 31. 410-415 (2002)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S. Yamada, T. Koyama, Y. Katayama, N. Ikeda, Y. Sugimoto, K. Asakawa, N. Kawai, and K. Inoue: "Observation of light propagation in two-dimensional photonic-crystal-based bent optical waveguides"J. Appl. Phys.. 89-4. 855-858 (2001)
S. Yamada、T. Koyama、Y. Katayama、N. Ikeda、Y. Sugimoto、K. Asakawa、N. Kawai 和 K. Inoue:“基于二维光子晶体的弯曲光波导中光传播的观察
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
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  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Inoue: "Observation of small group velocity in two-dimensional AlGaAs-based photonic crystal slabs"Phys.Rev.B. 65. 1-4 (2002)
K.Inoue:“二维 AlGaAs 基光子晶体板中小群速度的观察”Phys.Rev.B。
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  • 发表时间:
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