フォトニックナノ構造中での様々な興味深い光学現象の探究、物質との相互作用の制御の実現とそれらを活用した光デバイス、量子デバイスの実現には、高品質なフォトニックナノ構造の形成技術が不可欠です。 我々は、光の波長程度の屈折率周期構造をもつ人工光学材料であるフォトニック結晶を中心に、 高品質な半導体フォトニックナノ構造を実現するための技術開発を推進しています。また、量子技術の重要なプラットフォームの一つであるダイヤモンドのナノ加工技術開発を進め、量子技術の進展に貢献することを目指しています。さらに、ナノフォトニクスの新展開を目指し、加工の難しい様々な機能性材料のナノ加工技術の開拓にも挑戦しています。

我々は、量子ドットなどの発光体を含むフォトニックナノ構造を用いて、その発光制御とそのデバイス応用、共振器量子電気力学などの基礎物理の探求に取り組んでいます。また、共振器量子電気力学の効果を活用した高効率な単一光子源や量子インターフェースの実現を目指した研究や、それらを集積化した量子集積フォトニクスの研究を進めています。 また、フォトニックナノ構造を用いた光の角運動量制御や、フォトニックナノ構造で発現する光のスピン軌道作用の基礎と応用に関する研究にも取り組んでおり、電子スピンと軌道角運動量を有する光のインターフェイスや一方向発光素子などのユニークなデバイスの実現を目指しています。

周期構造中の光の伝搬は、結晶中の電子と同様にバンド構造に支配されます。物性科学では、このバンドのトポロジカルな性質（バンドトポロジー）が新たな物質相の発現などに重要な役割を担っています。このバンドトポロジーの概念をフォトニック結晶中の光に適用し、新たな機能を発現・応用しようとするのが、トポロジカルフォトニクスと呼ばれる新しい分野です。 我々は、半導体フォトニック結晶技術を駆使し、半導体トポロジカルフォトニクスの開拓を目指した研究を理論・実験の両面から推進しています。これまでに、トポロジカルナノ共振器レーザやトポロジカルスローライト導波路を世界に先駆けて実現しました。また、周波数空間でにトポロジーを活用する人工次元フォトニクスや非エルミート光学、光スキルミオンとその応用などに関する研究にも取り組んでいます。