光の「キラリティ」を動的に制御する新しいフォトニックデバイス(A Dynamic Twist of Light’s ‘Handedness’)

2026-03-11 ハーバード大学

ハーバード大学SEASの研究チームは、光の「キラリティ」を動的に制御できる新しい光学手法を開発した。通常、光の手性(左円偏光・右円偏光など)は固定的に扱われるが、研究では特殊なメタ表面構造を用いることで、光のねじれ状態を時間的に変化させながら制御できることを示した。この「動的ツイスト」により、光の偏光状態や角運動量を精密に操作でき、光と物質の相互作用を新しい形で制御できる可能性が示された。成果は量子光学、光通信、光学センシング、キラル分子の検出などへの応用が期待される。

光の「キラリティ」を動的に制御する新しいフォトニックデバイス(A Dynamic Twist of Light’s ‘Handedness’)
Schematic illustration of MEMS-integrated twisted bilayer photonic crystals illuminated by right-handed circularly polarized and left-handed circularly polarized beams.

<関連情報>

MEMS集積フォトニック結晶による固有光学キラリティの動的制御 Dynamic control of intrinsic optical chirality via MEMS-integrated photonic crystals

Fan Du, Haoning Tang, Yifan Liu, Mingjie Zhang, Beicheng Lou, Guangqi Gao, Xuyang Li, Alsyl Enriquez, Shanhui Fan, and Eric Mazur
Optica  Published: March 4, 2026
DOI:https://doi.org/10.1364/OPTICA.578880

Abstract

Chiral nanophotonic structures offer unprecedented design flexibility for enhancing chiral optical responses, yet dynamic tuning of such responses remains a key challenge. Here, we demonstrate intrinsic optical chirality tunability in reconfigurable bilayer photonic crystal slabs integrated with micro-electromechanical systems (MEMS). The chiral nature arises from strongly coupled dipole modes in the bilayer structure, whose optical characteristics are tuned via the interlayer gap and twist angle. We report measured intrinsic circular dichroism varying from –0.85 to 0.64. Our theoretical analysis reveals that this platform supports topologically protected states capable of reaching unit circular dichroism, establishing a robust pathway for arbitrary polarization control. This compact, all-dielectric device paves the way for applications in chiral sensing, dynamic polarization modulation, optical communications, and quantum photonics.

0403電子応用
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