Ota, Yasutomo

写真a

Affiliation

Faculty of Science and Technology, Department of Applied Physics and Physico-Informatics (Yagami)

Position

Associate Professor

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Academic Degrees 【 Display / hide

  • Doctor (Engineering), The University of Tokyo, Coursework, 2011.03

 

Research Areas 【 Display / hide

  • Nanotechnology/Materials / Optical engineering and photon science

 

Books 【 Display / hide

  • 転写プリント法によるナノ光素子のシリコン上ハイブリッド集積

    太田 泰友, 岩本 敏, 荒川 泰彦, レーザー研究 48(10) 545 - 549, 2020.10

Papers 【 Display / hide

  • Topological Band Gaps Enlarged in Epsilon-Near-Zero Magneto-Optical Photonic Crystals

    T Liu, N Kobayashi, K Ikeda, Y Ota, S Iwamoto

    ACS Photonics  2022

    Joint Work

  • Microcavity-based generation of full Poincare beams with arbitrary skyrmion numbers

    Lin Wenbo, Ota Yasutomo, Arakawa Yasuhiko, Iwamoto Satoshi

    PHYSICAL REVIEW RESEARCH 3 ( 2 )  2021.04

    Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

     View Summary

    A full Poincar\'e (FP) beam possesses all possible optical spin states in its
    cross-section, which constitutes an optical analogue of a skyrmion. Until now,
    FP beams have been exclusively generated using bulk optics. Here, we propose a
    generation scheme of an FP beam based on an optical microring cavity. We
    position two different angular gratings along with chiral lines on a microring
    cavity and generate an FP beam as a superposition of two light beams with
    controlled spin and orbital angular momenta. We numerically show that FP beams
    with tailored skyrmion numbers can be generated from this device, opening a
    route for developing compact light sources with unique optical spin fields.

  • Recent progress in topological waveguides and nanocavities in a semiconductor photonic crystal platform [Invited]

    Iwamoto Satoshi, Ota Yasutomo, Arakawa Yasuhiko

    OPTICAL MATERIALS EXPRESS 11 ( 2 ) 319 - 337 2021.02

    Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted,  ISSN  2159-3930

  • Experimental demonstration of topological slow light waveguides in valley photonic crystals

    H Yoshimi, T Yamaguchi, R Katsumi, Y Ota, Y Arakawa, S Iwamoto

    Optics Express 29 (9), 13441-13450 (The Optical Society)  29 ( 9 ) 13441 - 13450 2021

    Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted,  ISSN  1094-4087

     View Summary

    We experimentally demonstrate topological slow light waveguides in valley photonic crystals (VPhCs). We employed a bearded interface formed between two topologically-distinct VPhCs patterned in an air-bridged silicon slab. The interface supports both topological and non-topological slow light modes below the light line. By means of optical microscopy, we observed light propagation in the topological mode in the slow light regime with a group index ng over 30. Furthermore, we confirmed light transmission via the slow light mode even under the presence of sharp waveguide bends. In comparison between the topological and non-topological modes, we found that the topological mode exhibits much more efficient waveguiding than the trivial one, demonstrating topological protection in the slow light regime. This work paves the way for exploring topological slow-light devices compatible with existing photonics technologies.

  • Recent progress in topological waveguides and nanocavities in a semiconductor photonic crystal platform

    S Iwamoto, Y Ota, Y Arakawa

    Optical Materials Express 11 (2), 319-337  2021

    Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

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Reviews, Commentaries, etc. 【 Display / hide

  • 転写プリント法によるナノ光素子のシリコン上ハイブリッド集積

    太田 泰友, 岩本 敏, 荒川 泰彦

    レーザー研究 48 ( 10 ) 545 - 549 2020.10

    Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal), Joint Work

  • Fabrication and characterization of a quantum-dot single-photon source integrated on Si with unidirectional light output

    勝見亮太, 勝見亮太, 勝見亮太, 太田泰友, 田尻武義, 角田雅弘, 岩本敏, 岩本敏, 岩本敏, 秋山英文, 荒川泰彦

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 67th 2020

  • Observation of light propagation via slow light edge states in valley photonic crystals

    吉見拓展, 吉見拓展, 山口拓人, 山口拓人, 勝見亮太, 勝見亮太, 太田泰友, 荒川泰彦, 岩本敏, 岩本敏, 岩本敏

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 67th 2020

  • 一方向出射が可能なSi光導波路集積型量子ドット単一光子源の設計

    勝見亮太, 勝見亮太, 勝見亮太, 太田泰友, 岩本敏, 岩本敏, 岩本敏, 秋山英文, 荒川泰彦

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 80th 2019

  • バレーフォトニック結晶Bearded界面導波路における光伝搬の観測

    吉見拓展, 吉見拓展, 山口拓人, 山口拓人, 勝見亮太, 勝見亮太, 太田泰友, 荒川泰彦, 岩本敏, 岩本敏, 岩本敏

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 80th 2019

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Presentations 【 Display / hide

  • Design of a defect-based photonic crystal nanobeam cavity robustly coupled to an underlying SiN waveguide

    Natthajuks Pholsen, Yasutomo Ota, Ryota Katsumi, Yasuhiko Arakawa, Satoshi Iwamoto

    Design of a defect-based photonic crystal nanobeam cavity robustly coupled to an underlying SiN waveguide, 

    2021.03

    Oral presentation (general)

  • Fabrication of a Sub-micron-thick Monocrystalline Magneto-optical Garnet Thin Film on Insulator Substrate

    Siyuan Gao, Yasutomo Ota, Feng Tian, Yasuhiko Arakawa, Satoshi Iwamoto

    Fabrication of a Sub-micron-thick Monocrystalline Magneto-optical Garnet Thin Film on Insulator Substrate, 

    2021.03

    Poster presentation

  • ファイバーピグテール付きSi導波路上への量子ドット-ナノ共振器結合系の転写プリント集積

    勝見 亮太, 太田 泰友, 田尻 武義, 岩本 敏, 秋山 英文, Reithmaier J. P, Benyoucef M, 荒川 泰彦

    第68回応用物理学会春季学術講演会, 

    2021.03

    Oral presentation (general)

  • 光ハイブリッド集積技術を活用した量子光源

    太田泰友

    量子情報工学研究会, 

    2020.12

    Oral presentation (invited, special)

  • 転写プリント法による最小光源の光ハイブリッド集積

    太田泰友, 岩本敏, 荒川泰彦

    電子情報通信学会, 

    2020.09

    Oral presentation (invited, special)

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Research Projects of Competitive Funds, etc. 【 Display / hide

  • 半導体光ツイストロニクスの開拓

    2022.04
    -
    2025.03

    Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), No Setting

  • 磁気光学結晶-on-insulator基板の実現とナノフォトニクスへの応用

    2019.04
    -
    2022.03

    MEXT,JSPS, Grant-in-Aid for Scientific Research, 太田 泰友, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Principal investigator

     View Summary

    本研究では、磁気ナノフォトニクスという新しい研究分野を開拓するため、レーザーを用いた磁気光学薄膜の高品質分離技術を構築することを目指す。材料を薄膜化することで、光と物質の相互作用を増大することが可能となる。これにより、従来技術では難しかった超小型集積光アイソレーターや非相反トポロジカル光導波路といった新しい磁気光学デバイスの実現が期待される。
    磁気光学材料である単結晶イットリウム鉄ガーネットを用いて薄膜を作製し、ナノフォトニクスへの研究に応用することを目指している。昨年度までに、スピンオングラスを用いたシリコン基板上へのガーネット基板のウェハ融着を実現し、融着ガーネット層を研磨により薄膜化することに成功した。
    今年度は、これらの技術の一層の高度化をはかるとともにドライエッチングによるガーネット厚みの精密制御に取り組んだ。また数値計算を用いて磁気ナノフォトニクス構造の光学応答を解析することにも取り組んだ。
    ウェハ融着では、昨年度までの課題であった残存パーティクル除去プロセスの構築を進めた。光学顕微鏡下でアルコールおよびクリーンペーパーを用いてふき取ることで、最もパーティクルを低減できることが分かった。これにより、高い確率でウェハ融着を成功させることが可能となった。これにより、より大きなガーネット基板を融着することも可能となった。研磨においては、研磨の各段階においてスラリーおよび研磨パッドを最適化することにより、クラックフリーでの研磨が可能となった。また、研磨ホルダーやパッドを精密に平坦化することで、薄膜厚みの均一性を高めることに成功した。
    ドライエッチングでは、基板の精密な薄膜化に取り組んだ。Arガスのみによるプラズマエッチングにより、表面粗さを増加させることなく薄膜化することに成功した。また、エッチングレート約20nm/minで安定的しており、非常に高い精度で膜厚を制御可能であることが見いだされた。
    数値計算では、有限要素法をベースとした計算を行った。特に、解析が容易な磁気光学マイクロディスクで発生するFaraday回転について調べたが、現状では明瞭な回転増強効果は見られていない。これはガーネットの屈折率が低いため十分な共振効果をディスク内で保つことができなかったためだと考えられる。
    ナノフォトニクスに適用可能なシリコン上薄膜ガーネットの作製に成功した。また膜厚を精密に制御する手法を見出した。今後、これらの基本技術を土台とすることで、磁気ナノフォトニクスの探求が可能となる。これらの状況を鑑み、おおむね順調に進展していると判断した。
    ウェハ融着に関しては、より強い接合強度を得るため、スピンオングラスのアニール条件や融着条件の最適化を図る。また、スピンオンガラス厚みを調整し、融着への影響を調べる。また試料のプラズマ処理工程に関しても必要に応じて条件の再検討を行う。
    研磨に関しては、最終工程である化学機械研磨のさらなる改善を目指す。研磨パッドをより硬質なものに変更し、ガーネット基板端におけるエッジ鈍りの低減をはかる。
    ドライエッチングに関しては、微細加工のためのドライエッチング技術の構築をはかる。これまで塩素系では微細加工は難しかった。そこで加工ガスを変更することで同技術の実現を目指す。エッチング選択比を大きくとるために、エッチングマスクについても見直しを進める。
    数値計算では、ガーネット材料による磁気光学マイクロディスクの計算を発展させ、同構造を周期的に配置したフォトニック結晶の解析を進める。垂直入射時におけるファラデー回転量を大きくするための光学構造を検討し、有限要素法や有限差分時間領域法などにより解析を行う。加工プロセス技術の進展を合わせ、実際に作製でき光学評価が可能となる構造について集中的に解析を行う。

  • Investigation of single photon quantum optical circuits implemented on semiconductor chips

    2016.04
    -
    2020.03

    The University of Tokyo, Grants-in-Aid for Scientific Research, Ota Yasutomo, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), No Setting

     View Summary

    We investigated integration technologies of quantum-dot single photon sources on semiconductor-based photonic integrated circuits, and performed quantum optical experiments on the photonic chips. We studied transfer printing for performing the photonic integration and succeeded in integrating nanocavity-based single photon sources on photonic waveguides with positioning accuracy better than ±50nm. We clarified that such photonic structures can achieve coupling efficiencies exceeding 99% based on electromagnetic simulations. Experimentally, we fabricated various integrated devices using semiconductor nanofabrication processes together with transfer printing, and demonstrated single photon generation on chip, integration of multiple sources on a single chip and in-situ independent wavelength tuning of the integrated single photon sources.

  • Quantum light sources based on spontaneous two photon emission from quantum dot-nanocavity coupled ysystems

    2012.04
    -
    2015.03

    The University of Tokyo, Grants-in-Aid for Scientific Research, OTA Yasutomo, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), No Setting

     View Summary

    Quantum dot photonic crystal nanocavity coupled systems have been studied in terms of the two photon interaction. The concept of self-frequency conversion, in which both lasing oscillation and nonlinear optical frequency conversion occur using a single laser crystal, has been applied to nanocavities, leading to the demonstration of self-frequency conversion nanolasers. Combining with a broad quantum dot gain, micro integration of the self-frequency conversion lasers enables the realization of a visible nanolaser array, covering an almost entire visible range. In addition, the efficiency of the frequency conversion has been studied in terms of the statistics of the intracavity photons. Furthermore, a method to extract the direct free space spontaneous emission from strongly coupled quantum dot nanocavity systems has been developed. These results will provide significant insights for the development of quantum optical light sources based on the intra-cavity two photon physics.

 

Courses Taught 【 Display / hide

  • SOLID STATE PHYSICS BASICS

    2022

  • SOLID STATE PHYSICS 2

    2022

  • PRESENTATION TECHNIQUE

    2022

  • NANO SCALE SCIENCE JOINT SEMINAR

    2022

  • MATERIAL DESIGN SCIENCE JOINT SEMINAR

    2022

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