ナノフォトニック構造の原理と応用

近年の微細加工技術の進展にともない発展してきたナノフォトニクス分野では、ナノ構造を用いて光を操ることで、新たな光機能の創出を目指している。本講演では、ナノフォトニクスにおいて中心的な研究対象となってきた、フォトニック結晶・プラズモニクス・メタマテリアル・メタサーフェスについてその基礎と応用について概説する。 　シリコン等の半導体をベースにしたフォトニック結晶は、新しいレーザや光回路を実現してきた。プラズモニクスでは、回折限界を超えたイメージングや、高感度センシングが実現されている。メタマテリアル・メタサーフェスは、これまでのレンズやミラーといった光学素子の極限的な高度化と多機能化を実現する。これらの技術は、光の世紀とも呼ばれる21世紀の社会でさらに活躍すると期待されている。 　ナノフォトニクス分野では物性物理学や量子物理で築かれた理論的な体系の模倣が重要なカギをにぎる。そのため、ナノフォトニクスはなかなかむずかしい物理のアイデアに触れるよい教材でもある。本講演では、結晶の物理学から最新のトポロジカル絶縁体のアイデアまで幅広くカバーし、様々な科学分野の基礎となっている物理の理解を深める機会としても有用である。

1. ナノフォトニクスとは
   1. 光制御の歴史
   2. ナノフォトニクス:波動性を活用した光学技術
   3. ナノフォトニクスの歴史
   4. ナノフォトニクスの分野の全体像
2. フォトニック結晶
   1. フォトニック結晶とは
   2. フォトニック結晶の基本原理
   3. フォトニック結晶導波路
   4. フォトニック結晶共振器とレーザ
3. プラズモニクス
   1. プラズモニクスとは
   2. 局在型プラズモンと伝搬型プラズモン
   3. プラズモンセンサ
   4. プラズモン増強効果
   5. プラズモンによる超解像技術
4. メタマテリアル
   1. メタマテリアルとは
   2. 負の屈折と完全レンズ
   3. メタマテリアルを用いたクローキング
   4. ハイパボリックメタマテリアル
5. メタサーフェス
   1. メタサーフェスとは
   2. メタサーフェスを用いた吸収・発光制御
   3. 位相勾配メタサーフェス
   4. メタレンズ
   5. その他のメタサーフェスの応用
6. ナノフォトニクスの設計・作製・評価
   1. 設計手法 (シミュレーション手法)
   2. 作製と材料
   3. 基本的な光学評価
7. 最新のナノフォトニクス
   1. トポロジカルフォトニクス
   2. 非エルミートフォトニクス
• 質疑応答