研究内容

1. 光ナノ構造の設計技術および作製技術の深化

従来のデバイスとは異なる、全く新しい機能をもつ光ナノデバイスを実現するためには、目的の機能を有するナノ構造の設計手法と、設計した光ナノ構造を精確に再現する作製技術が必要となります。私たちの研究室では、光ナノ構造の設計のために、複数の電磁界シミュレーション法を駆使し、時にそれらを拡張した新たな理論解析手法を確立することで、新機能をもつ光ナノ構造の提案を世界に先駆けて行っています(図1)。また、設計構造の作製においては、電子ビーム描画装置やプラズマエッチング装置といった最先端のナノプロセス装置を利用することにより、ナノメートル精度の微細加工を実現しています（図2）。

2. 光ナノ構造を利用した高出力・高輝度レーザの開発

光ナノ構造中で生じる大面積光共振作用を、半導体レーザのレーザ発振のための共振器として利用することで、従来の半導体レーザとは一線を画した高ビーム品質・高出力・狭ビーム拡がり動作が実現可能になると期待されます。本研究室では、上記の光ナノ構造を利用したレーザのさらなる高出力化や、短パルス化・高速ビーム走査といった高機能化を実現し、LIDAR等のレーザセンシングやレーザを用いた微細加工等の応用へ展開することを目指します（図3）。

3. 光ナノ構造を利用した熱輻射制御デバイスの開発

太陽光、白熱電球の光、加熱された炭が赤く光る現象など、物体を高温に加熱したときに生じる発光は熱輻射と呼ばれます。熱輻射は、様々な波長の光を含むことから、太陽光発電や赤外センシング等多岐にわたる分野で利用されます。しかし、一般的な物質から生じる熱輻射は、あらゆる波長の光を同時に放射してしまうため、特定の波長の光のみを必要とする上記の応用では、エネルギーの無駄が極めて大きくなります。そこで私たちは、光ナノ構造を利用した熱輻射制御デバイスを開発し、熱エネルギーの有効利用を可能とし、持続可能な社会の構築に貢献することを目指しています（図4）。