フォトニック結晶の最近の新しい研究展開として、トポロジーと非エルミート光学という二つの研究の方向性について概説する。前者は、固体のトポロジカル物性の概念を、フォトニック結晶をプラットフォームとして光学に適用するもので、様々な新しい特性が期待されている。本講演では特に光トポロジカル物性を動的に制御する可能性について議論する。また、屈折率の虚部に周期性を持たせることにより実現する非エルミート型フォトニック結晶をとりあげ、従来のフォトニック結晶とは異なる性質が導かれることを示すとともに、再構成可能なトポロジカル物性を発現できる可能性について紹介する。

本講演では、トポロジカルフォトニクスの概念を解説するとともに、光回路への応用を目指した当グループの最
近の研究成果を紹介する。

2次元フォトニック結晶スラブをもちいたナノ共振器は、波長程度の微小領域への長時間の光閉じ込めが可能という特長をもち、光と物質の相互作用の増強、光情報の保持、保持した光の動的制御等の高度な光操作に利用できる。このようなフォトニック結晶ナノ共振器は多数の空気孔から構成されており、非常に高い構造自由度をもつため、一般に構造の最適化が困難である。本講演では機械学習を活用して構造パラメータからQ値を近似的に予測できる回帰関数を構築し、この回帰関数を用いてフォトニック結晶ナノ共振器のQ値を向上させるべく構造最適化を行った結果について概説する。

本講演では我々がすすめている単結晶シリコンをベースとした誘電体メタサーフェスに関する研究を紹介する．はじめに，ミー共振器による構造色に関する最新の研究成果を紹介し、多重極子制御の重要性について述べる．また、金属・絶縁体相転移材料により誘電体と金属の切り替えを動的に行うことによる新しい機能素子について紹介する．

メタマテリアルは，波長より細かな人工構造を用いた疑似材料である．メタマテリアルを構成する構造と光波との相互作用を利用することで，物質の屈折率などの光学特性を擬似的に制御することができる．本講演では，メタマテリアル研究の最近の動向について簡単に触れた後，光学領域のメタマテリアルの中から特に光の吸収率を制御して赤外光を吸収するメタマテリアルと，それを用いた高感度赤外吸収分光への応用など最近の研究成果を紹介する．

蛍光増強性能に優れたメタ表面は高感度な蛍光バイオセンサーの実現に有望である．DNA, RNAから抗原・抗体にわたるマルチターゲット検出に向けたメタ表面バイオセンサーの研究開発の現状を報告する．

細胞機能は数多くの分子が相互作用をして生み出されている。しかし、これまでの蛍光イメージング技術で観察可能な分子は、タンパク質などの比較的大きな分子に限られていた。本講演では、従来の蛍光イメージングでは捉えられない、細胞内分子の組成や、核酸や薬剤などの小分子を、それらの分子振動をもとに検出するラマン散乱イメージング技術について紹介する。また、実際に、細胞状態の無標識観察の例や、細胞や生体組織内に取り込まれた薬剤や生体分子の観察例についても紹介する。

GaNの持つSiの物性限界を超える低抵抗、高耐圧という特性から、Si基板上GaNパワーデバイスの実用化が進んでいる。これに加えて近年は、micro-LEDディスプレイ実用化に向けたSi基板上GaNデバイスの開発が活発である。これらデバイスの更なる普及のためには、デバイス製造コスト削減のために大口径Si基板上GaNエピタキシャルウエハの量産技術が必須である。著者らは2011年に大口径Si基板上GaNエピタキシャルウエハ量産向けMOCVD装置UR26K (8 inch ×6枚炉)を上市した。合わせて、MOCVD装置の炉内部品を洗浄するドライ洗浄装置DEX526を開発し、両装置を併用することでエピウエハの特性改善を実現することができた。本稿では、それぞれの装置の特徴および今後の開発について述べる。

半導体量子ドットは持続的な高度情報化社会を支える革新的な光電子デバイスの構成要素として期待されている。そのためには高密度で高均一な量子ドットの作製技術の開発が不可欠である。本講演では、Ⅲ-Ⅴ族半導体量子ドットの自己形成における高密度化および高均一化の開発動向について解説し、中でも最近著者らが注目している世界最高の面内密度を有するInAs量子ドット層のエピタキシャル成長技術とその量子ドットレーザおよび量子ドット太陽電池への応用について紹介する。

本講演では、転写プリント法を用いたハイブリッド光集積技術について我々の研究成果を中心に紹介する。同手法では、透明粘弾性ゴムを用いたピックアンドプレース操作により、光回路上に光素子を集積する。集積は、光回路を作製後に実行可能であり、回路作製プロセスに抵触することなくハイブリッド集積を行うことができる。講演では、商用ファウンドリから入手したシリコンフォトニクス光回路上への量子ドット単一光子源やナノレーザーといった化合物半導体ナノ光素子の転写プリント集積を中心に議論を進める。転写プリント法を用いて実現したその他のハイブリッド集積光デバイスについても言及する予定である。

III-V/Siハイブリッド集積は小型・高速・低消費電力な次世代光集積回路実現に対し有望である．様々な手法のハイブリッド集積技術が提案されている中で, Si導波路上に直接III-Vエピタキシャル層を接合する表面活性化接合はIII-V/Si間の光結合効率が高く, デバイス特性・多機能集積に有利である．本発表では, 我々がこれまでに取り組んできた表面活性化接合を用いたSi基板上InP小片接合技術, 及びIII-V/Si直接接合構造を有するリッジ型レーザについて紹介する．

近年、モバイルサービス、クラウドサービスの進展に伴い、データセンタ間、内のトラフィックは急増し続けている。これに伴い、通信規格も高速化が進んできており、1波長あたり100Gbit/s信号まで標準化が進められている。今後もトラフィックの増大に伴い、高速化が続くと考えられる。また、データセンタの消費電力は高速化に伴って、急激に増加しており、低消費電力化の要求も強い。そこで、我々は、高速化に適した実装技術として、Hi-FIT技術を開発し、1波長200G超級伝送を実現、高出力化・低消費電力化に適したデバイスとしてAXELを開発し、1波長100Gの60km伝送を実現した。今回は、これらの技術について紹介する。

シリコンフォトニクスによりフォトニクスは集積度や経済性の観点において量的変革を成し遂げたが、量的変革が質的変革、即ちパラダイムシフトを誘起するに至っていない。そこで、本稿では，シリコンフォトニクスによるフォトニクスの質的変革の議論に供するため，その特徴と限界を認識しつつ，ポテンシャルを最大限に生かした活用法を検討する．

Sensor and Actuator technologies for AI and Robotics are introduced using Entertainment Robot AIBO released in 1999 and aibo released in 2018. The progress of the technlogies are compared using system architecture and behavior control architecure. In addition, as a new challenge of AI and Robotics Human Augmentation by AI and Robotics in Gastronomy field is introduce. New sensor and disply devices are needed for taste, aroma, and texture.

生体の視覚神経系は，自然画像の特徴や神経回路のもつ時空間特性を利用して，従来のコンピュータビジョンでは困難な視覚課題を実に効率的に遂行している．このため，網膜や視覚野の情報処理を模擬することは，効率的な視覚システム作りの有効な手段となる．特に，スペースや電力に制限のあるロボット等に搭載する視覚システムにとって，非常に低いエネルギーで視覚情報処理をしている視覚神経系の効率の良さを模擬することの意義は大きい．本発表では，field-programmable gate array (FPGA)を活用して神経系の効率の良さを模擬した視覚神経模倣ロボットビジョンシステムについて紹介する．

近年，深層学習の進展により，人工知能(AI)による画像認識などのパターン認識技術の精度が大きく向上している．
一方で，画像情報を取り込むイメージセンサは，これまでのPhotography時代から
Machine Sensingの時代に移っていくと予測されている．
人間が写真を撮る際には人間が被写体を認識し適正な露光条件で撮影を行うが，
AIが利用する画像情報を取得するには，イメージセンサに高ダイナミックレンジ(HDR)技術がより強く求められる．
また，AIに入力された画像が正しいセンサで取得された画像であり，
正しいデータであることを保証するセキュリティ機能も
人間が介在しないIoT空間において重要になってくると考えられる．

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われわれは神経や筋肉など、生体の電気的な活動に伴って発生する微弱な磁場を体表面上に配置した高感度磁束計にて検出し、体表面の磁場分布データから、もとの電流分布を再構成し、神経機能診断に利用する装置の開発とその臨床応用に取り組んでいる．生体磁場を検出し、脳や心臓の機能診断に役立てる脳磁計や心磁計はすでに実用化され、厚生労働省の承認を得た医療機器として病院や研究機関に導入されている．本発表では実用化に向けて開発中の、脊髄/脊髄神経/末梢神経を対象とした神経磁気イメージング装置(Magnetoneurograph: MNG)とその臨床応用について報告する．

THz技術は2010年代になって長足の進展を見せたが、その立役者のひとつは半導体電子デバイスならびに光デバイスとそれらの集積回路技術である。InP、GaAs、GaNといった化合物半導体はもちろん、Si-CMOSやSiGe-HBTでも300 GHzを超える信号発生や検出が容易になってきた。本稿では、最近のTHzイメージング、センシングシステムの集積化技術の動向を述べる。また、集積化に向けて筆者らが行っている研究の一端を紹介する。

脱炭素社会に実現に向けて、わが国では太陽光発電を中心とした再生可能エネルギーの導入拡大が必須である。われわれは、系統制約のない独立電源である「環境発電」にむけて、軽量かつフレキシブルで低コストかつ高性能の「有機系太陽電池」の開発を進めてきた。本講演では、有機系太陽電池技術研究組合（RATO）の活動を中心に、FIRST有機系太陽電池プロジェクト、NEDOペロブスカイト太陽電池プロジェクトなどで生み出された新技術について紹介する。また、外部回路なしで太陽電池と蓄電池を組み合わせたハイブリッド電池についても解説する。

有機薄膜における分子配向について、その機構の解明を目指した研究を紹介し、その機構を利用した自発的な構造制御に加え外場による強制的な配向制御について概説する

2020年現在、結晶性ドナーと非フラーレン型アクセプターの開発の結果、シングルセルで17%を超える光電変換効率（PCE）が達成されている。しかしながら、鉛ペロブスカイト型太陽電池では20%を超えるPCEが達成されているのに対して、さらに大きなボトルネック課題は、PCE向上に向けた開発競争が激しさを増す一方、真のOPVの社会実装に向けて既存あるいは次世代の高効率太陽電池に対して、明確に差別化できる優位性が得られていないことである。そこで本発表では、OPVの農業用ハウスへの社会実装を目的とし、農作物栽培にあまり必要のない緑色光等を利用したOPVを活用し、農作物栽培と太陽光発電との両立を志向した研究成果について報告する。

本講演では、フレキシブル有機トランジスタの生体センサへの応用について議論を行う。特に、フレキシブル有機トランジスタによって実現するノイズ除去機能付きの差動増幅回路の開発について紹介する。この回路は、体動、電磁ノイズなど、生体信号計測に不要なノイズ成分を電極シート上で低減可能なシステムである。開発した回路を用いてハムノイズ、体動ノイズを低減した高精度の心電計が可能であった。本システムは、装着感を感じさせないフレキシブルな薄膜回路（厚さ2 μm）であり、非常に軽量（重さ3 mg）なデバイスであるため、真のウェアラブル生体計測が可能となるシステムである。