本論文は、窒化ガリウム基の能動型ヘテロ構造フォトニック結晶共振腔を提案し、高品質係数および小モード体積を有する能動集積型ブルー共振を実現した。バンド構造解析により、ヘテロ構造フォトニック結晶共振腔の動作機構を明確化した。フォトニック結晶のバンドエッジおよびバンドギャップの原理に基づき、面内フィードバック、高品質係数共振および面外垂直放射を実現した。時分割有限差分法を用いて、コア領域およびクラッド領域の異なる共振器パラメータ下での共振特性を研究した。マイクロ共振器構造と共振品質係数、共振損失、共振周波数およびモード体積などの影響関係を検討した。研究により、ヘテロ構造を介して面内共振損失を効果的に低減でき、能動集積型ブルー波長域においてPurcell因子769、モード体積0.7 (λ/n)^3を達成したことを示した。本研究は、ブルー波長域における高Q/V_m共振腔設計の道を開き、優れた共振特性を有するヘテロ構造フォトニック結晶マイクロ共振器の研究に対する方法論的および理論的基盤を確立した。

ヘテロ構造フォトニック結晶マイクロ共振器;有限時分割差分法;品質係数;モード体積;面内フィードバック