フォトニック結晶の特性とデバイス技術・展望

21世紀は、光の時代といわれています.無尽蔵にある太陽エネルギーの利用、光の超高速性を活かした新しい通信・情報処理、超高効率発光デバイス・固体照明、さらには量子情報処理にいたるまで、光が担う役割はますます重要となっています。 　本講演では、このような21世紀を切り開く、“光 (フォトン) “を自由自在に操ることが可能な、「フォトニック結晶」の物理的基礎から応用までをその基礎から説明します。

講演を前に

　「フォトニック結晶」とは、周期的な屈折率分布をもつ光ナノ構造を意味します。半導体が、その周期的ポテンシャル分布により、電子のエネルギーに対してバンドギャップをもつのと同様に、光子のエネルギー (波長) に対してバンドギャップをもつことを特徴とします。 　このようなフォトニック結晶に類するものは、自然界にも存在します。その好例が、生きる宝石と評される「モルフォ蝶」の青く輝く羽に見られます。この羽の鱗粉には、縞状で等間隔に並んだ1次元的な周期ナノ構造が存在します。 　こうした構造が、可視域の特に青色を中心とした光に対して、フォトニックバンドギャップをもち、それらの波長の光が内部に侵入せず、強く反射されます。結果として、非常に鮮やかな色をもつようになるのです。 　フォトニック結晶は、このような周期ナノ構造を2次元、3次元的に拡張したもので、これにより、2次元面内、さらには3次元のどのような方向から光が結晶に侵入しようとしても侵入できず、光の存在を禁止することができるようになります。 　当日はこうした特徴をもつフォトニック結晶を用いることで、自在な光制御が実現でき、それが、次世代エネルギー、環境、情報・通信に寄与可能なことを示していきます。

1. 基礎編
   1. フォトニック結晶とは
   2. 基本的なメカニズム
2. フォトニック結晶による光制御
   • 完全なる光の制御を可能にする3次元フォトニック結晶
   • 多様な機能素子として動作する2次元フォトニック結晶
   • 次世代型レーザ光源となるフォトニック結晶レーザ
   • 熱輻射スペクトルを制御するフォトニック結晶デバイス
   • 超高効率太陽光発電へ向けたフォトニック結晶デバイス
   • 量子力学的な性質を示す電子・光子の結合系

• 質疑応答・名刺交換

※講演項目の順序は不定となっております