太田　泰友 (オオタ　ヤストモ)

Ota, Yasutomo

写真a

所属（所属キャンパス）

理工学部 物理情報工学科 （矢上）

職名

准教授

外部リンク
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学位 【 表示 ／ 非表示 】

  • 博士（工学）, 東京大学, 課程, 2011年03月

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研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

  • ナノテク・材料 / 光工学、光量子科学

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

  • 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年10月

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

  • 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年

    共著

  • 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年04月

    研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

    　概要を見る

    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年02月

    研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り,  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年

    研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り,  ISSN  1094-4087

    　概要を見る

    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年

    研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

  • 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年10月

    記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 共著

  • バレーフォトニック結晶におけるスローライトエッジ状態の光伝搬の観測

    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

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

  • 一方向出射が可能なSi上集積量子ドット単一光子源の作製と評価

    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年

  • シリコン光回路上に集積された複数量子ドット光源の局所発光波長制御

    勝見亮太, 勝見亮太, 太田泰友, 長田有登, 山口拓人, 田尻武義, 車一宏, 角田雅弘, 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) 66th 2019年

  • 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年

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

  • 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

    第68回応用物理学会春季学術講演会, 

    2021年03月
    , 

    口頭発表（一般）

  • 絶縁体上サブミクロン厚み単結晶磁気光学ガーネット薄膜基板の作製

    太田 泰友

    第68回応用物理学会春季学術講演会, 

    2021年03月
    , 

    ポスター発表

  • 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年03月
    , 

    口頭発表（一般）

  • 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年12月
    , 

    口頭発表（招待・特別）

  • 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年09月
    , 

    口頭発表（招待・特別）

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

  • イプシロンニアゼロ材料における非線形磁気光学

    2022年06月
    -
    2024年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 太田 泰友, 挑戦的研究（萌芽）, 補助金,  研究代表者

  • 半導体光ツイストロニクスの開拓

    2022年04月
    -
    2025年03月

    科学研究費助成事業, 太田 泰友, 基盤研究(B), 未設定

  • 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年04月
    -
    2022年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 太田 泰友, 基盤研究(C), 補助金,  研究代表者

    　研究概要を見る

    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。

  • 半導体チップ上単一光子量子回路の研究

    2016年04月
    -
    2020年03月

    東京大学, 科学研究費助成事業, 太田 泰友, 基盤研究(C), 未設定

    　研究概要を見る

    本研究では、半導体集積光回路上へ量子ドット単一光子源を集積する技術の開発と同系における量子光学実験を行った。集積技術として転写プリント法を研究し、ナノ共振器光源を光導波路上へ±50nm程度の位置精度で集積することに成功した。また、同構造において99％を超える光源効率を達成可能なことを電磁界計算により明らかにした。半導体ナノ加工技術と転写プリント法を組み合わせて様々な試料を作製し、光回路上での単一光子発生、複数光源集積やその独立発光波長チューニングなどを実現した。
    転写プリント法によりナノ共振器光源を光回路上へ的確に集積できることを示した点は大変意義深い。同手法は、その他のナノ光素子へも容易に適用できる。今後、多様な光素子の自在集積が可能である稀有な光集積技術として活用されていくことが期待できる。また、同技術を用いて光源を作製した場合でも、非常に高い光源効率が実現可能であることを示した点も重要である。本研究での成果が、量子技術に要求される高性能量子光源の開発に活用できることを示唆している。

  • 量子ドット－ナノ共振器結合系における二光子自然放出過程を活用した量子光源

    2012年04月
    -
    2015年03月

    東京大学, 科学研究費助成事業, 太田 泰友, 若手研究(B), 未設定

    　研究概要を見る

    量子ドット‐フォトニック結晶ナノ共振器結合系における二光子相互作用の物理およびその応用に関する多くの成果を上げた。特に、レーザ発振および非線形光学波長変換を単一ナノ共振器中で実現する自己周波数変換ナノ共振器レーザを提案・実現した。量子ドットの広帯域ゲインを利用し、ほぼ可視域全体をカバーするマイクロ集積可視ナノレーザアレイを実現した。また、第二高調波発生が光子の量子統計性に依存することを実験理論の両面から議論した。加えて、強く結合した量子ドット‐ナノ共振器系からの自由空間への自然放出を測定する手法を提案・実証した。これらの成果は、二光子の物理を応用した様々な量子光源開発に対して重要な知見となる。

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • 物性物理基礎

    2023年度

  • 物性物理Ⅱ

    2023年度

  • プレゼンテーション技法

    2023年度

  • ナノスケール科学ジョイントセミナー

    2023年度

  • マテリアルデザイン科学ジョイントセミナー

    2023年度

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