46阿保 智49Satoshi ABO岩本 敏50Satoshi IWAMOTO赤外レーザ加熱焦電結晶を用いた超小型中性子源の実現（2018採択）Development of miniature neutron source using pyroelectric crystal excited by infrared laser light(Project 2018)バレーフォトニック結晶の界面状態を用いたスローライト導波路に関する研究（2019採択）Research on slow-light waveguides using an interface state in valley photonic crystals(Project 2019)一般的に中性子発生には加速器や放射性同位体が用いられるが可搬性や安全性の点で問題があり解決策が求められている．そこで，可搬性と安全性に優れた中性子源として焦電結晶を用いた単純な構造の中性子源の開発を考えた．焦電結晶は厚さ数mmの結晶であっても数十℃の温度変化で数十kVを超える高電圧を結晶両端に発生する．この高電圧により重水素イオンを加速し重水素化ポリマーを塗布したターゲットに衝突させることでD-D反応により中性子を発生させる．本研究では，重水素ガス圧力と結晶・ターゲット間の距離を変化させ，赤外レーザによる加熱と自然冷却のサイクル中に発生する中性子とX線の計測を行った．重水素ガス圧力 3 x 10-1 Pa，結晶・ターゲット間距離14mmの実験条件で2.5 kBqの中性子源に相当する中性子線量を実現した．Particle accelerators and radioisotopes are generally used for generating neutrons. However, there are porta-bility and safety problems for such neutrons sources. A neutron source with a simple structure using a pyroe-lectric crystal was considered. The pyroelectric crystal with several mm thick can generate a high voltage of more than several tens of kV at both ends of the crystal by a temperature change of several tens of degrees. Deuterium ions are accelerated by this high voltage and collide deuteride polymer on a target electrode, re-sulting in neutron generation with the D-D reaction. In this study, neutrons and X-ray were observed during heating by an infrared laser and natural cooling cycles. The experimental parameters were a deuterium gas pressure and a distance from the crystal surface to the target electrode. Equivalent neutron yield of 2.5 kBq was achieved with a deuterium gas pressure of 3 x 10-1 Pa and a crystal-target distance of 14 mm.光がゆっくり進むスローライト導波路は，光遅延線や非線形光デバイスなどへの応用が期待されている．しかし，スローライト導波路を低損失に曲げることは困難である．一方，バレーキンク状態と呼ばれるトポロジカルエッジ状態を利用したバレーフォトニック結晶導波路では，急峻な曲げがあっても光を高効率に伝送することが可能となる．我々は，Bearded界面と呼ばれる構造を用いることで低群速度を有するバレーキンク状態が実現できることを見出した．その知見を基礎に，急峻な曲げがあってもスローライトを高効率に伝搬させることのできるトポロジカルスローライト導波路を提案・実証した．Slow light waveguides, in which light travels very slowly, are expected to realize compact optical delay lines and highly efficient nonlinear optical devices. However, it is difficult to bend such slow light waveguides sharply with low loss. On the other hand, valley photonic crystal waveguides utilizing topological edge states referred to as valley kink states allow robust light transport even under the presence of sharp waveguide bends. We found that a valley kink state with a low group velocity can be realized at an interface structure known as the bearded interface. Based on this finding, we proposed and experimentally demonstrated a topo-logical slow light waveguide that can propagate slow light robustly against sharp bends.
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