低次元光波伝送路の高機能化とナノセンシングに関する基礎研究

低维光波传输线高功能与纳米传感基础研究

• 批准号: 11122214
• 负责人: 高原 淳一
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11122214/
• 关键词: 低次元光波; 2次元光波伝送路; 2次元光波位相変調器; 2次元光波検出器; 電気工学触質; 光近接場; ナノ光回路

本研究者らは従来より低次元光波の概念を提案し、低次元光波伝送路とよばれる回折限界より十分小さなナノメートルオーダーの光伝送路について研究してきた。低次元光波伝送路を利用すると光集積回路を超微細化したナノ光回路が実現できるが、そのためにはこの伝送路に機能性を持たせる必要があった。本研究では、低次元光波伝送路に機能性を持たせるために、伝送路の一部を電気光学媒質とした構造について理論的に調べ、新しい低次元光波変調素子の提案を行っている。また、この素子のナノセンシングへの応用についても提案を行っている。以下が、現在までの研究成果である。1.2次元光波位相変調器、強度変調器の提案と解析:2次元光波伝送路の一部を電気光学媒質とした2次元光波位相変調器を提案した。また、位相変調器2個を組み合わせたマッハツエンダー型2次元光波強度変調器を提案した。2次元光波位相変調器の解析を行い、電気光学結晶としてLiTaO_3を用いたときの半波長電圧を求めた。位相変調器は素子厚がナノメートルオーダーであるために、通常の導波路型光位相変調器より低電圧で位相変調が可能であることがわかった。2.ナノセンシングのための新原理の提案: 2次元光波位相変調器の逆過程である光整流効果を応用して、微小領域の低次元光波の変化を電圧として検出するセンサー「2次元光波検出器」を提案した。従来のナノセンシングでは、表面に発生した光近接場をプローブにより伝搬光に変換し遠視野で検出するが、この素子は2次元光波を近接場において直接検出するという新しい方式である。

目前的研究人员此前已提出低维光波的概念，并一直在研究纳米量级的光传输线，这种光传输线充分小于衍射极限，称为低维光波传输线。使用低维光波传输线可以创建纳米光学电路，即超精细光学集成电路，但为此，必须为这些传输线提供功能。在本研究中，为了向低维光波传输线添加功能，我们从理论上研究了传输线的一部分是电光介质的结构，并提出了一种新的低维光波调制元件。我们还建议将该设备应用于纳米传感。以下是迄今为止的研究结果。 1.二维光波相位调制器和强度调制器的提出和分析：我们提出了一种二维光波相位调制器，其中二维光波传输线的一部分是电光介质。我们还提出了一种结合了两个相位调制器的Mach-Zehnder型二维光强度调制器。我们对二维光学相位调制器进行了分析，发现了使用LiTaO_3作为电光晶体时的半波电压。由于相位调制器具有纳米量级的元件厚度，因此发现可以在比普通波导型光相位调制器低的电压下执行相位调制。 2.提出纳米传感新原理：通过应用光学整流效应（二维光波相位调制器He的逆过程）来检测微小区域中低维光波变化作为电压的传感器。提议的“船只”。在传统的纳米传感中，使用探针将表面产生的光学近场转换为传播光并在远场中进行检测，但该设备是一种直接检测近场中的二维光波的新方法。

项目成果

高原淳一: "ナノトンネルを伝搬する光-低次元光波-"応用物理. 70・6. 673-678 (1999)

高原纯一：“通过纳米隧道传播的光 - 低维光波 -”应用物理学 70・6（1999）。

Junichi Takahara: "Propagation of two-dimensional optical wave through metal gaps with nanometer-order thickness"Technical Digest of Quantum electronics and Laser Science. QThG10. 209-210 (1999)

高原淳一：“通过纳米级厚度的金属间隙传播二维光波”量子电子学和激光科学技术文摘。