[C-3_C-4] Optoelectronics / Lasers and Quantum Electronics

3:30 PM - 3:45 PM JST(6:30 AM - 6:45 AM UTC)

[C-3_C-4-26] 3D-FDTD Analysis of Concentric-GMR SiN Microring Resonators for Diamond NV Center Emission Coupling

〇Hinata Igarashi¹, Tatsuo Yoshinobu², Junichi Fujikata³, Hirohito Yamada⁴, Anh Igarashi¹ (1. Grad. Sch. Eng., Tohoku Univ., 2. Grad. Sch. Biomed. Eng., Tohoku Univ., 3. Inst. of Post-LED Photonics, Tokushima Univ., 4. IRIDeS, Tohoku Univ.)

Keywords:

Diamond NVCenter,Ring Resonators,Nano Structure

ダイヤモンド中のNVセンターは、室温動作可能な量子センサーとして磁場・温度・生体分子計測などへの応用が期待されている。NV発光を効率的に取り出すため、これまで自由空間光学系、光ファイバー、フォトニック結晶共振器、導波路構造などを用いた様々な結合方法が検討されてきた。これまで我々は、ガイドモード共鳴（Guided mode resonance, GMR）による同心円状光モードを形成するSiNマイクロリング共振器を2次元解析により検討してきたが、厚み方向を均一な有効屈折率で近似するため、垂直方向への放射損失や三次元的なモード形成を十分に評価できなかった。本研究では、周期凹凸構造（Zigzag）型SiNマイクロリング共振器に対して3次元FDTD解析を行い、SiN層、SiO₂基板、ナノダイヤモンドを含む厚み方向の屈折率分布を考慮して、同心円状GMRモードの形成を確認する。さらに、NVセンターによる光源としてモデル化し、高効率なNV発光取り出しに向けた構造設計指針を明らかにする。