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

基本信息

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

项目摘要

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.

光子晶体是下一代光学材料，可以基于光波长的周期性结构来控制光特性，例如发光现象和光传播特性。尤其是3D光子晶体是允许在各个方向对光控制的结构。这项研究的目的是使用三维晶体阐明光控制的性能，并探索用于发光控制的应用。去年，我们有一个概念，可以通过高度的自由来实现外部访问和操作。我们提出了三维晶体表面的使用。今年，我们进行了以下研究以开发表面应用的概念：1。我们研究了表面上纳米谐振剂的改善。（1）我们准确地实现了基于GAA的8层层压3D晶体，并达到了Q值超过10,000。这是通过使用三维晶体记录世界上谐振器最高价值的结果，这是一项成就，清楚地显示了纳米激光器应用等的可能性。（2）实现发光设备，发光材料的融合和晶体表面的融合进行了研究，并证明了通过构造材料的材料，可以证明该方法可以通过构造材料进行材料。（3）关于表面谐振器的Q值的理论研究，发现高性能（例如，高Q值超过100,000）可以通过包括表面层及其周围层在内的结构设计来实现。 2。提出，分析和证明表面波导，以整合发光源和光电遗传学。（1）从理论上讲，可以形成具有柔性极化特性的波导。表面的独特性能是显而易见的，例如14层的层压层，可以通过层压14层来实现向上和向下不对称的低损失波导，并实现了波导光的实验观察。如上所述，这项研究已成功提出并证明了独特的表面灯控制技术。可以预期这些结果可用于发射元件和功能元素，并通过融合表面和各种材料进行动态特征调制。