【光学】３次元フォトニック結晶の表面に光を閉じこめる局在現象の観測とその制御に成功＝京大

３次元フォトニック結晶の「表面」における光制御に成功
―優れた信号処理能力を持つ光回路や高感度バイオセンサーなどの実現に道―

　ＪＳＴ目的基礎研究事業の一環として、京都大学 大学院工学研究科の野田 進 教授と同校
同研究科 博士課程学生の石崎 賢司は、次世代の光材料として期待されている「３次元フォト
ニック結晶」の「表面」に光を閉じこめる局在現象の観測とその制御に成功しました。

　一般に物質の「表面」は、物理的にも応用上も極めて重要です。例えば、半導体の表面には
電子や正孔の局在状態が形成され、これらを制御することでLSI の基本となるトランジスタが
実現されます。また、金属表面では表面プラズモンと呼ばれる電子と光の混成状態が形成され、
バイオセンサーなどへの応用が進められています。

　本研究グループは今回、大面積において構造的に頑丈で、全ての光の偏光状態にも対応
可能な究極的な光材料である３次元フォトニック結晶の「表面」に着目しました。まず、３次元
フォトニック結晶の表面に光が安定して存在しうることを実証しました。続いて、３次元フォトニック
結晶の表面構造を変化させることにより、任意の表面位置に光を点状に強く局在させることが
可能であることを見いだしました。結晶表面であるにも関わらず、光の閉じ込めの強さを表す
Q値は９，０００以上にも達し、３次元フォトニック結晶を用いた光共振器の中で、世界最大の光
閉じ込め効果を実現しました。

　なお、これまでにも３次元フォトニック結晶による光制御の重要性は認識されていましたが、
結晶の「内部」に光を閉じこめることが不可欠と考えられていました。今回、外部からさまざまな
アクセス・操作が可能な「表面」において、光の局在・制御の可能性を実証したことは、３次元
フォトニック結晶における柔軟かつ新たな光制御の道を開くものです。

　さらに、この結晶の表面では金属表面とは異なり、吸収の影響を受けない光閉じ込めが可能に
なることから、高感度かつ高度な光―物質相互作用が得られるものと考えられます。

　このように今回の成果は、従来よりも格段に優れた信号処理能力を持つ光回路、全く新しい
光機能素子やその高効率化、さらには極めて高い感度を持つバイオセンサーの実現などにつな
がるものと期待されます。

科学技術振興機構プレスリリース
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20090716/index.html


Manipulation of photons at the surface of three-dimensional photonic crystals
Nature 460, 367-370 (16 July 2009) | doi:10.1038/nature08190
http://www.nature.com/nature/journal/v460/n7253/abs/nature08190.html

ドラえもん禁止

山崎くんよくやったな
君ならやれると俺は始めから思っていたよ
おめでとう

難しい

ブラックダイヤモンドか？

エイジャの赤石

よくわからん

もはやＰＢＧに期待値のかけらもないな

三行で説明できない研究者は無能

>>7
＜研究の背景と経緯＞見れば大抵どんなことか分かるYO！

光りがかわいそう

>３次元フォトニック結晶の表面に光を閉じこめる局在現象の観測とその制御に成功

そんな適当に辞書ひいて目についた単語を並べただけの語句でいわれても

難しいな

>>12
今夜もループ内に閉じ込めだな！（w

要は光を閉じ込めたんだろ
それをバルク(体積)を使ってやったんじゃなくてサーフェス(表面)を使ったってのが
この研究の着眼点なのかな

ひろーいフォトニック結晶板で光を閉じ込め一気に収縮、レーザーとして放射とか
できたら楽しいのにな

これは具体的には何に応用が出来る技術なの？
なんか面白そうではあるんだけど、よくわからん。

イメージしやすいものだと光メモリや光LSIといったもの。聞いたことはあるだろ。

なるほど
それはちょっとｗｋｔｋしてくるなあ

漫才スレかよ

わかりやすく解説して

つまり光ビデオで撮影して、自宅で3D出力すれば
背面や下面が見れるのかな・・・？あってる？

>>16
>これは具体的には何に応用が出来る技術なの？ 

それがないので、困ってる。

>>17
>イメージしやすいものだと光メモリや光LSIといったもの。聞いたことはあるだろ。 

昔は、そういう妄想してた奴がいたな。

しかし、Qが高いってことは反応速度が遅いってことだから、 遅くてつかいものにならな
いって話は、聞いたことないか？

ここの研究室は光を入力するときはQ値をさげて
入れた瞬間にQ値をあげる技術を持ってる。

ついに　光さえもニ〜トにする技術を開発か・・・　さすが博士

ここ何十年間で確実に量子コンピューターができる

>>21
光ビデオ
3D出力の技術
コラタココラ居残りじゃ

とりあえず　もつれ関係にある光子でも　閉じ込めてやれ・・・

光が……おれの体からでていかないーっ！

>>23
別にいいけど、Qが高い状態にしたら元の光の時間軸上での変調パターンはカケラ
も残らないから、全体の強度変調で頑張ってもせいぜい数ビットを短期間記憶でき
るだけだぞ。

光演算は特に速いわけでもないし、数ビットの処理をわざわざ光でやることに何の意
味があるのか知らんが、光フリップフロップを数個ならべるほうが、リフレッシュが不
要で長持ちするぶん、まだまし。

遅延だけなら、200mくらいの光ファイバーで1μ秒遅延させたら、数Tbpsは余裕で
出るのにな。


ところで、俺のID、IBMだぜ。

>ところで、俺のID、IBMだぜ。

それはうらやましい。謝罪と賠償をｗ

フォトジェニックと聞いて

江崎賞に京大・野田教授 光制御できる結晶開発

>>16
光コンピュータの素子。でも光コンピュータ自体実験段階。

>>33
>光コンピュータの素子。
>>22
>昔は、そういう妄想してた奴がいたな。 
>しかし、Qが高いってことは反応速度が遅いってことだから、 遅くてつかいものにならな 
>いって話は、聞いたことないか？ 

>でも光コンピュータ自体実験段階。 

20~30年前に限界が見えてみんな見捨てたのに、いつまで実験段階のつもりなんだ。www

20年前には、光を小さな領域に、そのまま閉じ込めるという考え方がなか
ったのでは。

また、そもそもフォトニック結晶の研究をしている人は、光で計算をしよ
うとは思っていないように思う。

ところで、光がどれぐらい長く閉じ込められるかというのは個人的に、大
変興味がある。

最近、フォトニック結晶で光が１マイクロから１ミリ秒も閉じ込められる
可能性があり、それをたくさん並べてLSIのメモリーのようなものが作れ
るかもというのを聞いたことがある。200メートルもの光ファイバを使う
のに比べて、格段に小さくなるので、大きな意味があるのでは。

非常に時間がかかるかもしれないが、本当にそのようなものが出来たら
素晴らしいと思う。

>>35
>最近、フォトニック結晶で光が１マイクロから１ミリ秒も閉じ込められる 
>可能性があり、それをたくさん並べてLSIのメモリーのようなものが作れ 
>るかもというのを聞いたことがある。

>>29
>別にいいけど、Qが高い状態にしたら元の光の時間軸上での変調パターンはカケラ 
>も残らないから、全体の強度変調で頑張ってもせいぜい数ビットを短期間記憶でき 
>るだけだぞ。 
>光演算は特に速いわけでもないし、数ビットの処理をわざわざ光でやることに何の意 
>味があるのか知らんが、光フリップフロップを数個ならべるほうが、リフレッシュが不 
>要で長持ちするぶん、まだまし。 

光フリップフロップも良いけど、結局、それも、最近は、フォトニック結晶
の強い光の閉じ込めの効果を使って研究されているのでは。

ところで、何故、表面で光が閉じ込められるのだろうか。3次元結晶なら
その中に光を閉じ込めるのであれば理屈が分かるが。

水晶ドクロがアップを始めました

>>37
>光フリップフロップも良いけど、結局、それも、最近は、フォトニック結晶 
>の強い光の閉じ込めの効果を使って研究されているのでは。 

どんな妄想だよ。

閉じ込めが強いとそれだけ反応速度が遅くなるから、まともな研究者ならわざわざそんな
馬鹿なことしねーよ。

光閉じ込めの強さは、Ｑに比例するだけでなく、光閉じ込め体積の逆数で決ま
る。フォトニック結晶の場合、この光閉じ込め体積が大変小さいので、Ｑが
1000ぐらいとそれほど大きくなくても、強い非線形効果が出る。つまり、ピコ
秒以下の速い速度を保ちながら、強い光非線形効果が得られ、非常に小さな
フリップフロップが出来ると考えられている。多数の集積も可能。（またＱ
値も最近は、ピコ秒程度以下で、上げたり、下げたりできるようになってい
て進歩は激しい.）

>>40
>光閉じ込めの強さは、Ｑに比例するだけでなく、光閉じ込め体積の逆数で決ま 
>る。フォトニック結晶の場合、この光閉じ込め体積が大変小さいので、Ｑが 

なんで、エネルギー密度に、話ずらしてんだ？

>つまり、ピコ 
>秒以下の速い速度を保ちながら、強い光非線形効果が得られ、非常に小さな 
>フリップフロップが出来ると考えられている。多数の集積も可能。

いまどきの半導体技術の常識を知らん奴の妄想か？

トランジスタはピコ秒オーダーで動くが、伝送遅延があるから速度でないんだぞ。

光の波長程度のサイズじゃあ「非常に大きな」であって、それだけ伝送遅延も増えるし、百
万素子くらいじゃ「多数の集積」でもなんでもない。

話をそらしているわけではない。もし、光フリップフロップ機能を得た
いと考えた場合は、光非線形性が必要。同じ光入力があったときに、
よりパワー密度が高い方が、より少ないパワーでスイッチするので、当然、
パワー密度が小さい方が良い。Qが高いだけが、光閉じ込めが強いという
わけではない。このように自然と強い光閉じ込めができるのが、フォトニック
結晶の特長。

電子と全く同じ機能をフォトニック結晶で得ようと思っている人は
殆どいないと思う。現在、光―電気―光変換しているところを、光―光に
するなど、光が絡むところを、電気を介さず、段々と光処理のみにしてい
くのが興味深いと考えられている。まだまだ時間がかかるが。

なお、最近、シリコンフォトニクスの分野では、何とか、LSIの伝送遅延に、
少しでも光で貢献しようとしている人もいる。

>>42
>話をそらしているわけではない。もし、光フリップフロップ機能を得た 
>いと考えた場合は、光非線形性が必要。

最初は、

>>35
>最近、フォトニック結晶で光が１マイクロから１ミリ秒も閉じ込められる 
>可能性があり、それをたくさん並べてLSIのメモリーのようなものが作れ 

と、閉じ込め時間にこだわってたのが、フリップフロップのほうがましだと論破されたとたん
エネルギー密度に話をそらすのは、みっともない。

>電子と全く同じ機能をフォトニック結晶で得ようと思っている人は 
>殆どいないと思う。

そうそう。電子と同じ機能しかないフリップフロップなんか、わざわざフォトニック結晶で作る
ことに、何の意味もないとも。

「電子と全く同じ機能」をわざわざ「光―光」で得るなんて、無駄の極致。

>現在、光―電気―光変換しているところを、光―光に 
>するなど、光が絡むところを、電気を介さず、段々と光処理のみにしてい 
>くのが興味深いと考えられている。

いきなり矛盾かよ。www

「現在、光―電気―光変換しているところを、光―光」にしたって、電子と同じ機能しかないぞ。www

>まだまだ時間がかかるが。

とっくに終わった研究テーマ。

>なお、最近、シリコンフォトニクスの分野では、何とか、LSIの伝送遅延に、 
>少しでも光で貢献しようとしている人もいる。 

それ、電気−光−電気変換の話なのに、もうそのくらいしかごまかしようがないのか？

まず、35の発言者とは違うことに注意。一貫して、フォトニック結晶における
光閉じ込めの強さを説明している。Qだけが、光閉じ込めが強いように勘違いし
ている人が多いので、光閉じ込め体積と両方が重要であることを指摘している。
(Q値)/(光閉じ込め体積)が、光閉じ込めの強さと、フォトニック結晶の分野
では定義されている。

なお、光―電気―光変換から光−光変換へと徐々に進んでいくのが、１つの興味深い
応用と言っているのは、フォトニック結晶のもつ、強い光閉じ込め効果がどこ
まで生かせるか、大変興味深い対象であるからである。（また、上で言い忘れ
たが、量子情報をやっている人も最近は、フォトニック結晶の強い光閉じ込め
効果に注目している。）

シリコンフォトニクスの話を出したのは、41の発言の最後に、LSIの伝送遅延、
（さらには熱暴走も問題もある）の話題が出たので、LSIへの光の活用例を出し
ただけである。シリコンフォトニクスの研究を行なっている人は、フォトニッ
ク結晶の研究者と、必ずしも、一致してしないが、企業のいくつかは、１つの
解決策としてシリコンフォトニクスの研究を真剣に進め、LSIの熱暴走をどの
ように解消するか、まじめに議論を進めている。これは、一ビットごとに、
光をつかうのではなく、光バスとして、まとめて電気情報を光で通信しよう
というものが多いか。

>>44
>まず、35の発言者とは違うことに注意。一貫して、フォトニック結晶における 
>光閉じ込めの強さを説明している。Qだけが、光閉じ込めが強いように勘違いし 
>ている人が多いので、

と、いきなり謎のマスクマン(w)に俺様定義を振りかざして乱入されても、

>>1
>光の閉じ込めの強さを表すQ値は９，０００以上にも達し、

とある以上、何の説得力もないな。 何なら、よそのスレで愚痴れ。

>なお、光―電気―光変換から光−光変換へと徐々に進んでいくのが、１つの興味深い 
>応用と言っているのは、フォトニック結晶のもつ、強い光閉じ込め効果がどこ 
>まで生かせるか、大変興味深い対象であるからである。

つまり、「光―電気―光変換」でやってるのｔ同じ機能を実現するのに「強い光閉じ込め効
果がどこ まで生かせるか」って話だな。それって、

>>42
>電子と全く同じ機能をフォトニック結晶で得ようと思っている人は 
>殆どいないと思う。

と、殆ど誰も興味ないんだろ？

存在意義が矛盾しまくりってのは、終わった分野ってこと。

>シリコンフォトニクスの話を出したのは、41の発言の最後に、LSIの伝送遅延、 

シリコンフォトニクスの存在意義は、電子回路がシリコン上に集積されるからであって、「光
−光」なんて誰も考えてないよ。ろくに知らない分野で妄想炸裂させんな。

Q値はすばやく、高くも低くもコントロール出来つつあるようである。9,000とい
うQも、一瞬で、1000ぐらいに出来るようになると思われる。だから、Q値9000と
いうのは、もっと低いQから9000までを含むと考えてよいと思う。

フォトニック結晶の光閉じ込めの定義は、44で書いたとおり。これをぜひ、良く理解
してもらうために説明している。なぜ、この説明をされることに反発されるのかは
良く分からない。

シリコンフォトニクスの説明においても、良く44を見ると分かるように、光−光とは
書いていないことに注意。

なお、議論をする際には、あまり感情的になるのではなく、冷静に、かつ建設
的に議論しないと意味がない。また、過去の別のアプローチの失敗例をも
とに、新しいアプローチの研究を否定するのも建設的でない。GaNや、VCSELや
有機ELなど、最初は、皆、冷たい目で研究を見ていたが、最後はおおばけした
ものもある。また、当初の狙いと違うところでおおばけする場合も多い。どん
な研究がうまくいくかは本当に最後にならないと分からない。

>>46
>Q値はすばやく、高くも低くもコントロール出来つつあるようである。

スレと関係ない自己満足は、そのくらいにしとけ。

>シリコンフォトニクスの説明においても、良く44を見ると分かるように、光−光とは 
>書いていないことに注意。 

お前は、「光−光」が興味深いという主張と関連あるふりをして「光−光」と真逆のものを
持ち出して、馬鹿にされてるんだ。

少しは自覚しろ。

>どんな研究がうまくいくかは本当に最後にならないと分からない。 

はいはい、そのとおり。でも、誰もそんな話はしてない。そんな一般論じゃあ、

>>22 
>>これは具体的には何に応用が出来る技術なの？  
>それがないので、困ってる。 

の否定にはならない。

フォトニック結晶における他の動向も知った上で、議論をするのは重要と思う。
その意味で、Q値がすばやく変化できるようになりつつあることは重要なことで
ある。関係ないどころか、このスレでの主題の今後の発展を見る上で、大変重要
な事実であると思われる。ついでにいうと、最近の学会へ参加した感じでは、
現在、フォトニック結晶の研究は、今回のものや、スローライトなどの基礎研究
から、LEDの効率向上や、面発光レーザなどの応用研究まで、大きな進展を遂げ
ているように思われる。新しい考え方の研究（今回は、3次元結晶の表面で光を
閉じ込めるという発見か？大変不思議であるが、）から、応用研究まで含んでお
り、広く、前向きに議論がしたいと思っている。非建設的な議論は無意味。

>>48
>非建設的な議論は無意味。

それ、お前の議論。

「光−光」の話をしつつシリコンフォトニクスを持ち出すとか、焦点すら定まってないから。

死につつある分野には、お前のような詐欺師が沸くもんだが、結局、

>>22  
>>これは具体的には何に応用が出来る技術なの？   
>それがないので、困ってる。  

は否定できないわけよ。

44をよく読むと、きちっと、光-光とシリコンフォトニクスの話は分離して
書いてあることが分かると思う。

また、フォトニック結晶の研究動向、応用については、48に書いてあるとお
り。分野全体としては、応用は今後いろいろ期待できそうである。

フォトニック結晶の面白いところは、基礎研究から、応用研究まで大変広い
ところ。あまりに、応用に傾きすぎたものばかりだと、先の展開の発展が
ない。基礎研究は、いろいろな夢をもって発展していくものと思う。光-光
もその一つ。あと量子情報なども。

興味深く議論を見させてもらったけど、u+rBLd5mは、人の意見を否定して
ばかりだけど、一体何を研究している人なの？

夢のある研究をしているの？

きっと夢を失った人なのだろう

ブルーウォーター

最高学府だから信憑性は高い。

ノーベル賞は無理？
応用したらすごいんだろ？

京大
閉じ込める
性交

炎上必至

>>50
>44をよく読むと、きちっと、光-光とシリコンフォトニクスの話は分離して 

>>42で苦し紛れにシリコンフォトニクスの話を持ち出しておいて、44では分離したって、言い
訳にすらなってない。

しかも、

>>44
>シリコンフォトニクスの研究を行なっている人は、フォトニック結晶の研究者と、必ずしも、
>一致してしないが

って、分離どころか無理矢理関連づけてるじゃねーか。

>>51
>夢のある研究をしているの？ 

もちろん。こんなところには書かないが。

>>52
>きっと夢を失った人なのだろう 

フォトニック結晶で夢を失った奴が犠牲者を増やそうとしてるのを、止めてるだけ。

>>>51
>>夢のある研究をしているの？

>もちろん。こんなところには書かないが。

そうか、かけるような研究をしてないのか。

>>シリコンフォトニクスの研究を行なっている人は、フォトニック結晶の研究者と、必ずしも、
>>一致してしないが

>って、分離どころか無理矢理関連づけてるじゃねーか。

シリコンフォトニクスは、もともと雑多な分野じゃないの

前からシリコンを光らせようとしている人や、ＬＳＩに古典的な光通信をいれようと
している人や、シリコン光細線や、シリコンを使ったフォトニック結晶、その他
もろもろ。

ワクワクしながら覗いたのに、>>57みたいなの書かれるとガッカリする。

>>58
>そうか、かけるような研究をしてないのか。 

うん、そうなんだ。

どこにでもあるような研究しかしてないなら、書いてもいいんだけどね。

>>60
お前が道を誤らない役にたったようで、幸いだ。

友達少ないだろ、RdZ6dSJ7

光コンピュータが友達

野田さんは相変わらず凄いな
ノーベル章候補だからなー

というか、光コンピューターのことを根本から理解してないと思う。
指摘が的外れ。

基本的にこの構造が、重力制御の根本技術になる気がする

トムソン・ロイター選出
もっとも影響力ある論文

http://www.thomsonscientific.jp/knowledgelink/esi-topics/backnumber/

（フォトニック結晶） This Month's Special Topics 京都大学 野田　進　氏
(MAP)
（高Qフォトニック結晶ナノキャビティ） Research Front Maps

後のソーラシステムである

これってあれか？

超ウルトラ反射率の高い鏡っぽいモノで、球体を作る（反射面は内側に）
内側に懐中電灯をおいて、ちょっと照らす（１秒）

すると、延々と光がその球体の中を反射し続ける。


ってなもん？

光を閉じ込めた容器に穴を開けた瞬間に閃光が走りそうだな。

飛行石の原理はこれか…

>>64
フォトニック結晶だったら、まずYablonoviteって人じゃないの。

ノーベル賞取らないかな？
取ってほしい

ブラックホール？

これの使い道を考えていたんだが

ズバリ、光学迷彩だな



俺のヒラメキ90％の脳みそが、そうささやいてる