【研究分野】光工学・光量子科学

【研究領域課題番号】15H05735 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ナノフォトニクス / フォトニック結晶 / プラズモニクス / ナノワイヤ / グラフェン / ナノマテリアル / 光集積回路 / ナノレーザ / オプトメカニクス

【研究成果の概要】

近年、様々な興味深い性質を有するナノマテリアルが開発されているが、サイズが光の波長よりも遥かに小さいため十分な光との相互作用がとれなかった。我々は、様々なナノマテリアルと強い光閉込め効果を有するナノフォトニクス構造を融合したプラットフォームを考案し、その原理検証及びデバイス実証を行った。具体的には、独自に開発したナノワイヤ誘起フォトニック結晶共振器の技術を様々な波長で動作するナノワイヤに適用し、レーザ、スイッチ、光受光器等の素子を実現した。また、グラフェン装荷プラズモニック導波路により全光スイッチを実現し、ピコ秒以下で動作するスイッチとして最も低消費エネルギーの動作を達成した。

【研究の社会的意義】

本成果は、材料科学の分野で進行しているナノマテリアルの研究と、光工学の分野で進行しているナノフォトニクスの研究を融合することにより、両分野の最新の成果を反映した新しい分野を創出する学術的意義がある。例えばグラフェンは光非線形材料として興味深い性質を持つが、本研究でナノフォトニクス構造と組み合わせることによって初めて、従来デバイスを圧倒的に凌駕する性能を達成することができた。これらの成果は、大規模光集積回路に新機能を付加する手段として、将来の情報処理ハードウェアに革新をもたらす可能性を持つ。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2015-05-29 - 2020-03-31

【配分額】185,380千円 (直接経費: 142,600千円、間接経費: 42,780千円)