研究背景と問題提起 現代の光通信技術の急速な発展に伴い、波長分割多重（WDM）システムは高容量で多機能な光学ネットワークを実現する上で中核的な役割を果たしています。(解)インターリーバーは、波長解復用構造の主要コンポーネントとして、複数の波長信号を効率的に分離し、ネットワーク設計においてより大きな柔軟性や高いチャネル数のサポートを提供します。しかし、従来のマッハツェンダー干渉計（Mach-Zehnder Interferometer, MZI）の設計には、入力および出力カプラに関連する顕著な欠点があり、特にカプラ構造が波長に強く依存しているため性能が制限されています。さらに、平坦な伝送スペクトルと低クロストークを実現することは現在の研究における重要な課題です。 これらの問題に対処するため、イ...

グラフェンベースのプログラマブルな双極アンテナ 学術的背景 テラヘルツ（THz）帯域（0.1～10 THz）は、その独自の特性により、ワイヤレス通信、高解像度イメージング、および人体中心通信などの分野で大きな注目を集めています。しかし、大気中でのテラヘルツ波の伝搬損失が大きいため、短距離通信が主な欠点の一つとなっています。さらに、テラヘルツ応用向けデバイスの設計と製造には課題があり、特に信号源のゲインとカバレッジ範囲が問題となります。それでも、サブテラヘルツ帯域は次世代ワイヤレス通信システムに前例のない機会を提供しており、理論データレートが100 Gbpsを超えるチャネル容量、アンテナ形状の大幅な小型化、およびより高い空間分解能が含まれます。 これらの制限を克服するために、再構成可能なアンテ...

学術的背景 中赤外スペクトル範囲（2.5～20 µm）は、多くの分子結合の特徴的な吸収ピークを含むため、ガス検出、光通信、高品質イメージング、細菌研究、土壌成分分析などの分野で広く応用されています。これらの応用において、波導型フォトダイオードは、高い集積度、低消費電力、小型化が容易という特徴から、フォトニック集積回路（PICs）における重要な構成要素となっています。しかし、従来の波導型フォトダイオードは感度やSN比に限界があり、特にダークカレントノイズの制御や量子効率の最適化において課題があります。 波導型フォトダイオードの性能向上を目指して、研究者たちは材料選択の最適化、新しい波導構造の設計、モード変換技術の導入による結合損失の削減など、さまざまな改良案を提案してきました。しかし、量子効率...

研究背景 近年、マルチフェロイックナノコンポジットは、センサー、エネルギーストレージシステム、トランスデューサー、アクチュエータなどの分野で広範な用途を持つため、大きな注目を集めています。これらの材料は、軽量、加工の容易さ、耐食性、高機械強度、圧電および磁電気挙動などの望ましい特性を持つポリマーとセラミックス基質を組み合わせたものです。ポリフッ化ビニリデン（Polyvinylidene fluoride, PVDF）は、優れた誘電率、低反応性、高い熱可塑性、柔軟性、透明性などの特徴を持つ重要なポリマーであり、マルチフェロイックナノコンポジットを製造する理想的な選択肢となっています。 しかし、PVDFには複数の結晶相（α、β、γ、δ）が存在します。そのうちα相は非極性ですが、β相は負のフッ素原...

螺旋形光子結晶ファイバーの非線形光学応用における性能評価 研究背景と問題提起 フォトニック結晶ファイバー（Photonic Crystal Fiber, PCF）は、独特な微細構造を持つ新型の光学導波路であり、内部の空気孔が周期的に配置されているため、従来の光ファイバーでは達成できない光学特性を実現できます。1990年代後半に初めて導入されて以来、PCFは通信、センシング、医用画像、非線形光学などの幅広い分野での応用可能性により、大きな注目を集めています。しかし、これまで多くのPCFに関する研究が行われてきましたが、非線形係数（Nonlinearity, γ）、複屈折（Birefringence, BR）、数値開口数（Numerical Aperture, NA）の向上や制限損失（Confi...

ペロブスカイト太陽電池の数値シミュレーションと性能最適化：Cs₂TiBr₆材料に基づく研究 学術的背景 近年、ペロブスカイト太陽電池（Perovskite Solar Cells, PSCs）はその卓越した光電特性により注目を集めています。これらの材料は、適切なバンドギャップ、高いキャリア移動度、顕著な拡散長、優れた光吸収係数などの利点があり、フォトボルテック分野で急速に台頭しています。しかし、従来の鉛ベースのペロブスカイト材料には毒性、安定性不足、寿命が短いといった欠点があり、大規模な応用が制限されています。これらの問題を解決するために、研究者たちは無毒で安定した代替材料を探し始めました。その中で、セシウムチタニウム臭化物（Cs₂TiBr₆）は、単一ハロゲン化物ペロブスカイト材料として低毒...

WO₂I₂/ポリオルトアミノチオフェン多孔性球状ナノコンポジットの製造とその光検出器への応用 背景紹介 近年、光検出器は照明や宇宙技術などの分野で広く応用されているため、大きな注目を集めています。しかし、従来の金属酸化物ベースの光検出器は感度が低く、分光応答範囲が限られているという問題を抱えています。例えば、ZnO/Cu₂O や Se/TiO₂ などの材料に関する研究では、その光応答は主に紫外線領域に集中し、光応答度（R）は通常 0.001 mA/W を下回っています。さらに、P3HT や PBbTPD:tri-PC61BM などのポリマー材料は優れた導電性と低コストの利点があるものの、その光応答度は依然として約 0.01 mA/W と低いです。したがって、高感度、広い分光応答範囲、そして低...

対照的分離表現学習を用いた音声保存型顔表情操作への応用 背景紹介 近年、バーチャルリアリティや映像制作、そしてヒューマンコンピュータインタラクション技術の急速な発展に伴い、顔表情操作（Facial Expression Manipulation）はコンピュータビジョンおよびグラフィックス分野で注目される研究テーマとなっています。特に、音声保存型顔表情操作（Speech-Preserving Facial Expression Manipulation, SPFEM） は、話し手の口の動きと音声との同期を維持しつつ、顔の感情表現を変更することを目指しています。この技術は人間の表情の表現力を大幅に向上させるだけでなく、仮想キャラクタ生成や映画のポストプロダクションなどの実用的なアプリケーションに...

機能化されたカーボンドットを用いた染料汚染物質検出の高パフォーマンスSERS研究 学術的背景 染料分子は日常生活において重要な役割を果たしていますが、その使用に伴う環境汚染問題は無視できません。その中でも、マラカイトグリーン（Malachite Green, MG）は発がん性、催奇性、変異原性を持つトリフェニルメタン系染料です。MGは水産養殖において魚類の真菌や寄生虫感染の治療に広く使用されていますが、その高い毒性と残留性の問題から、多くの国で使用が禁止されています。しかし、現在の市場には安価で効果的な代替品が不足しているため、MGの使用は完全には停止されていません。複雑な生物環境における微量存在を監視するために、高感度かつ高選択性の検出技術が緊急に必要とされています。 従来の検出方法、例え...

学術的背景 メタバース（Metaverse）の急速な発展に伴い、人間と機械のインターフェース（HMI）技術は、仮想空間と人間のユーザーを結ぶ鍵となっています。その中でも、ジェスチャー認識技術はメタバースにおいて特に重要であり、特に指の動きを正確に捕捉することが求められています。従来のジェスチャー認識に使用される曲げセンサー（Bending Sensor）は、ゴムや接着剤などのポリマー材料を基にしていますが、ポリマーの粘弾性（Viscoelasticity）により、これらのセンサーは長期間使用すると信号ドリフト（Signal Drift）が発生する問題があります。このドリフトは、センサーの出力が時間とともに変化するため、信頼性と長期的な安定性が低下します。そのため、信号ドリフトのない柔軟な曲げ...