2022/04/28
东京大学先端科学技术研究センター
公益财団法人电磁材料研究所
庆应义塾大学
国立研究开発法人科学技术振兴机构
カイラルエッジ状态と呼ばれる特殊な光状态を活用することで、一方向のみに光を伝送するトポロジカル光导波路を実现できることが知られています。この导波路は、作製时に生じる构造ゆらぎや欠陥などがあっても散乱や反射なく光を伝送できることから、光配线などに利用される光集积回路の高密度化、高机能化を可能にすると期待されています。しかし、このカイラルエッジ状态を活用したトポロジカル光导波路を、光集积回路の主な动作波长である光通信波长域において広い波长范囲で机能させることは难しいと考えられてきました。
东京大学先端科学技术研究センターの刘天際特任助教（研究当時）、岩本敏教授、庆应义塾大学の太田泰友准教授および公益财団法人电磁材料研究所の小林伸聖主席研究員、池田賢司主任研究員らの研究グループは、誘電率がゼロに近い値を示すENZと呼ばれる特性を持つ磁気光学材料（磁気光学効果を示す材料）を含むフォトニック結晶の構造に注目し、数値解析を行いました。その結果、ENZ特性を持つ磁気光学材料を用いることにより、過去の報告の1000倍以上の広い波長帯域で動作可能な広帯域トポロジカル導波路の実現が可能であることを明らかにしました。
この成果は、従来技术では実现が困难であった一方向性导波路など、トポロジーを活用した光集积デバイスの可能性を拓くものであり、集积光回路技术に基づく様々な応用において、その高効率化、高机能化に贡献することが期待されます。
本研究成果は、2022年4月27日（太平洋夏時間）に米国科学誌「ACS Photonics」のオンライン版に掲載されました。
本研究は、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業 CREST「トポロジカル集積光デバイスの創成」 (JPMJCR19T1)、科研費?基盤研究（S）(17H06138)、科研費?基盤研究(C) (17K06849、19K05300)、科研費?挑戦的研究（萌芽）(19K21959)および日本板硝子材料工学助成会の支援により実施されました。
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