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センター(研究拠点)紹介

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先端光波制御研究センター
Advanced light wave control research center

センター長 : 神成文彦 (理工学部教授)
活動拠点キャンパス : 矢上

センター概要

究極的に制御された光源や小型汎用高出力レーザーといった次世代光源開拓とその高度利用による新しい光量子科学の発展をめざし、国立大学法人 東京大学を中心とした5つの研究教育機関の研究グループが密接に連携し、相補的な協力により、研究と人材育成・教育を行う世界をリードする拠点を形成する文部科学省科学技術試験研究委託事業「先端光量子科学アライアンス」のもとに,究極に制御された光波を発生させるための要素技術開発とその応用について研究する。2014年度は,次の項目の研究を進める。                                                                
(1)時間空間制御プラズモン反応場形成のための超広帯域ベクトル整形レーザーパルスの開発 
(2)ナノスケール結晶構造ダイナミクスの解明とナノイメージング計測への応用  
(3)周波数コム光源と光波制御技術の融合研究と外部発信  
(4)青色半導体レーザー励起Pr:ZBLANファイバーレーザーとそのモード同期発振 
(5)フェムト秒光波制御技術開発 
(6)トロイド光共振器における四光波混合を利用したモードロック光源の開発
(7)テラヘルツ電磁波の精密偏光計測およびその活用技術の開発
(8) ダイヤモンド中窒素空孔中心の作製とナノ光源及びナノセンサーへの応用

キーワード・主な研究テーマ

超高速光科学  レーザー工学  近接場光学  ナノ反応場科学

2016年度事業計画

■前年度より継続する活動内容について、継続する背景・根拠と目標

2016年度も文科省からの当該プロジェクト予算が交付される予定であり,2015年度の(1)~(8)の研究テーマについて,新しい光源技術の開発とその応用を目的とした研究を継続して進める。いずれのテーマも2017年での完成を目標に進めている研究である。
また,引き続きセミナー,シンポジウムを主催し,光科学技術の発信と人材育成に務める。    

■2016年度の新規活動目標と内容、実施の背景

文科省からの予算のもとセンターを設置して研究を継続してきた9年目に対応する。2012年より連携拠点としての研究目標が以下のようにあらたに設定されたのを受けて,この内容に即した研究内容の見直しを行い,とくに光源開発に研究資源を集中する。
A) 周波数の完全制御による国際周波数標準の実現と普及に向けた基盤技術開拓
B) 超短パルス光の完全制御による、X線~テラヘルツ域コヒーレント光源の開発と利用
C) 高帯域光増幅の完全制御による、超高強度光の生成と利用
  尚,拠点形成予算に加えて,以下の研究を開始すべく研究費を申請中である。これまでの光波制御研究の成果を,深紫外域レーザの
  革新的技術として育成し,また,ナノフォトニクスを物質系の複雑系物理に展開する野心的な研究を計画している。
(1)相変化材料による局所的演算・記憶要素の空間相関形成とコンピューティング機能の発現
(2)新しい広帯域かつ狭線幅な赤外分光法
(3)微小光共振器を用いた省エネルギー光周波数コム光源開発
(4)フォトニック結晶工学のシリコンフォトニクスとの融合
(5)周波数コムのモード間量子相関制御による大規模クラスター状態の生成
(6)超高速バーストイメージング法による非反復現象のイメージング
(7)可視域ダブルクラッド型ファイバーレーザおよび可視域用酸化物レーザー媒質の開発
(8)テラヘルツ電磁波の精密偏光計測およびその活用技術の開発
(9)ダイヤモンド中窒素空孔中心の作製とナノ光源及びナノセンサーへの応用

 

2015年度事業報告

■当該年度事業計画に対する実施内容、および研究成果と達成度

以下に上記項目に対応させて研究成果の概要を記載する。
(1)回折格子結合ナノ集光超高速プラズモン場の伝播、非線形放射制御を実現し、20nmの空間分解でTHz分子振動のイメージングに
  成功。さらにダブルプローブ型近接場顕微鏡により超高速表面プラズモンポラリトンの伝播をポンプ・プローブ計測に成功。
(2)非ノイマン型コンピューティング実現に向け、記憶・演算機能の長距離相関形成を得ることを目的として、光学的損失の少ないSiCと
  相変化材料を組み合わせたフォノンポラリトンスイッチング素子を考案し、動作実証をおこなった。
(3) 開発してきた高分解能高精度赤外分光計に線幅転送技術を組み合わせてメタンのスペクトルを分解能21kHzで観測した。
   また、中赤外から近赤外まで3.6オクターブ広がった超広帯域コムの発生に成功した。
(4)カーレンズ赤色CWモード同期レーザーの実現に成功。3.5Wの半導体レーザーを4台励起に用いることで、高出力赤、緑レーザーを
  実現。
(5)400-1000 nm超広帯域白色光を用い、1パルスで25フレームのピコ秒域での超高速イメージング計測ができる装置を開発。
(6) シリコンチップ上に集積した微小なパッシブなシリカ製共振器に,連続光を入射させるのみで,1.6 THzの繰り返しを持つ光パルスに
  変換する素子を開発した.
(7)テラヘルツ偏光イメージング技術を活用することにより、集光時の渦状電場ベクトル分布の実現など、特異な時空間電磁波分布を
  発見した。
(8)生成位置や配向の制御されたダイヤモンドNV中心の作製に成功し,ダイヤモンド中電子スピン状態を用いた高感度交流磁場
  センシングをデモンストレーションした.
 
 

■公刊論文数(件数と主たる公刊誌名)、学会発表件数(国内・国際)、イベントなど社会貢献の実績(年月日、場所)

公刊論文数 15件   Appl. Phys. Express, Applied Physics Letters, Optics Express, J. Appl. Phys., Sci. Report, Rev. Sci. Instrum., 等    
                                              
学会発表件数(国内 33件,国際 12件)

センター主催セミナーおよびシンポジウム(1件)                                                               
   先端光量子科学アライアンスセミナー「MEMS技術と光学の融合」 2016年3月17日 慶應義塾大学来往舎

■センター活動を通じて特に成果を挙げた事柄

当該センターは文科省の光拠点形成プロジェクトにおいて,慶應義塾大学が連携拠点として参加するための組織としての意味を有しており,所員間での共同研究による研究プロジェクトの推進のみならず,シンポジウムを主催し光科学技術を発信するための事業を推進することで貢献できた。また、次期の研究費獲得に向けて申請における連携も行った(JST CRESTは不採択)。

所員

所員(兼担)
神成文彦 理工学部 電子工学科  教授 
岡浩太郎 理工学部 生命情報学科 教授
斎木敏治 理工学部 電子工学科  教授 
佐々田博之 理工学部 物理学科  教授 
鈴木孝治 理工学部 応用化学科  教授 
チッテリオ,ダニエル 理工学部 応用化学科 教授
渡邉紳一 理工学部 物理学科 准教授
田邉孝純 理工学部 電子工学科  准教授 
早瀬潤子 理工学部 物情工学科  准教授 

所員
下井利修 先導研究センター 共同研究員
棚元亮 先導研究センター 共同研究員

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