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組織・研究分野

微小光学 [山田・大寺・北] 研究室

教員・職員

[PHOTO.1] 教授 山田 博仁
(微小光学分野)
[PHOTO.2] 准教授 大寺 康夫
(光機能計測学分野)
[PHOTO.3] 准教授 北 智洋
(微小光学分野)

ブロードバンドインターネットの急速な普及により、ネットワークトラフィックが急激に増加しています。 また一方では、ムーアの法則に従って集積度が向上してきたLSIの性能向上の勢いにも陰りが見えてきています。 ICT社会の更なる発展を支えるためには、光デバイスを小型化して集積化することによってネットワーク機器を小型・低消費電力・高性能化し、 LSIチップ内光データ通信のような革新的技術の開発が望まれます。 本研究室では、そのための極微小光デバイスやオンチップ光配線技術など、本格的光集積回路の実現を目指した研究開発を行っております。 また、太陽光発電の高効率化や、インテリジェントな独立電源の開発にも最近着手しております。

1. 極微小フォトニックデバイスと光集積回路の研究

次世代フォトニックネットワークや、コンピューター内部での大容量データ通信に適用することを目的として、 極微小な光デバイスと小さく曲げられる光導波路による、本格的な高密度光集積回路(図1)の研究を行っております。 具体的にはオンチップ光配線技術、極微小な光合分波器、光スイッチ、光変調器、発光・受光素子など、光集積回路を構成するための要素光デバイスを研究しています。 特に、Siによる極微小光デバイスは、将来電子デバイスと融合し、LSIチップ内での光データ通信をも担うことになるでしょう。

2. 通信用光機能デバイスの研究開発

近年のデジタル コヒーレント光通信方式に適用可能な狭線幅の波長可変レーザや、非線形光学効果を用いた波長変換デバイスなど、 光通信他の分野にも適用可能な高機能な光デバイスの研究開発を行っております。 シリコン細線光導波路による独自設計のリング共振器構成による波長可変フィルターを用いることにより、100kHzを切る線幅の波長可変レーザ(図2)を実現しました。 また、ZnOやその他の半導体材料を導波路に加工し、自己位相変調効果や二次高調波発生による波長変換を観測しております。

3. 微小フォトニックエレメントによる光波制御の研究

新しい高感度屈折率センサや新規光ファイバーガイドなどの創出を目的として、サブ波長格子を利用した光制御の研究を行っています。 サブ波長格子の示す導波モード共鳴現象を光共振器構造と組み合わせることで、これまでにない光波の局在や伝搬状態を実現することが可能になります。

4. フォトニック結晶波長フィルターによる分光イメージングの研究

医療計測や工業計測の分野向けに、非破壊・非接触・非侵襲な質的情報の可視化技術を研究しています。 具体的にはフォトニック結晶と呼ばれるサブ波長の光学周期構造を利用した機能性光フィルター、及びそれを搭載した単一ショット分光イメージカメラの開発を行っています。

5. 高効率太陽光発電技術および蓄電技術の開発

再生可能エネルギーによる環境に優しく持続可能な社会の実現を目指して、高効率な太陽光発電と蓄電技術の研究開発を行っております。 太陽を追尾する小型ソーラーパネルや、ソーラーパネルから常に最大電力を取り出せるような充電回路など、 ソーラーパネルを効率的に運用し、蓄電できる独立電源システムの開発を行っております。

東北大学 電気・情報系
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