【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.04】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23IT0011
利用課題名 / Title
トポロジカルフォトニックデバイスの作製
利用した実施機関 / Support Institute
東京工業大学 / Tokyo Tech.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
トポロジカル量子物質/ Topological quantum matter,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,CVD,リソグラフィ/ Lithography,電子線リソグラフィ/ EB lithography,ダイシング/ Dicing
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
雨宮 智宏
所属名 / Affiliation
東京工業大学工学院電気電子系
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
IT-038：電子ビーム露光装置
IT-014：ダイヤモンド用ICPリアクテブイオンエッチング装置
IT-015：SiO2プラズマCVD 装置
IT-027：ダイシングソー及びダイシング補助装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
トポロジカルフォトニクスを用いた光素子を実現するためにARIMの設備群を利用した。
実験 / Experimental
電子ビーム露光装置（JEOL JBX-8100)(IT-038)によるSOI基板への電子線描画レジストの転写。リアクテブイオンエッチング装置（サムコ ICP-400iP)(IT-014)によるトポロジカル光回路パターンの形成。SiO2 プラズマCVD 装置（サムコ PD-100ST）(IT-015)によるSiO2堆積。ダイシングソー（ディスコ DAD322)(IT-027)によるデバイスの切り出し。
結果と考察 / Results and Discussion
トポロジカル伝送路を有するシリコンフォトニクス光回路の作製を行った。エッチング条件をコントロールすることで、垂直性および適切な深さのナノホールを形成し、トポロジカル伝送路の特徴である円偏光一方向性を利用した各種光素子の実現に成功した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Sho Okada, Demonstration of a highly efficient topological vertical coupler, Optics Express, 31, 35218(2023).
DOI: doi.org/10.1364/OE.500091
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Itsuki Sakamoto, Deep learning improves performance of topological bending waveguides, Optics Express, 32, 1286(2024).
DOI: doi.org/10.1364/OE.507479
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 雨宮 智宏, 岡田 祥, 坂本 樹, 各務 響, 西山 伸彦, 胡 暁. 光のトポロジカルエッジ状態, 光技術コンタクト, フォトニクスニュース, Vol. 9, No. 1, pp. 36-40 (2023).
- 雨宮 智宏, 岡田 祥, 坂本 樹, 各務 響, 西山 伸彦, 胡 暁. トポロジカルフォトニクスにおけるデザインインフォマティクス, 光技術コンタクト, Vol. 61, No. 6, pp. 12-19 (2023).
- T. Amemiya, H. Kagami, S. Okada, I. Sakamoto, N. Nishiyama, X. Hu, “Topological photonic integrated circuits for controlling optical vortex signal,” the 13th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics (META 2023), 2A37-2, Jul. 2023.
- S. Okada, T. Amemiya, I. Sakamoto, K. Hattori, N. Nishiyama, X. Hu. Port switching of topological edge transmission using phase interference on Si-topological waveguide, International Conference on Solid State Devices and Materials 2023, H-7-03, Sept. 2023.
- 岡田 祥, 坂本 樹, 服部 堅, 佐々木 龍耶, 西山 伸彦, 胡 暁, 雨宮 智宏. ヒータ装荷型トポロジカル干渉素子によるエッジ伝搬経路切替の実証, 第84回応用物理会秋季学術講演会, 22a-A308-1, Sept. 2023.
- 岡田 祥, 各務 響, 坂本 樹, 西山 伸彦, 胡 暁, 雨宮 智宏. 高効率なトポロジカル垂直カプラの実証, 第84回応用物理会秋季学術講演会, 22a-A308-2, Sept. 2023.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：2件