| Project/Area Number |
20J23133
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
古澤 岳 電気通信大学, 情報理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | キラルメタマテリアル / 光学フィルタ / マイクロナノ加工 |
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| Outline of Research at the Start |
金属ナノキラル構造が持つ、可視光領域において、円二色性と呼ばれる、右円偏光と左円偏光それぞれに対して異なる誘電率を示す特性を応用し、反射防止フィルタの一種である、光アイソレータの薄型・単層化に取り組む。動作理論の構築のために、有限要素計算の電磁場解析で、金属ナノキラル構造の形状と光学特性の関係を究明する。実デバイス製作は、リフトオフ等を用いたパターニングで金属ナノキラル構造の製作し、透明なポリマーフィルムへ転写することで達成する。反射防止性能の評価は、レーザー光を使用し、光の透過率と、ミラーの反射光に対する反射防止効果を計測する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、金属ナノキラル構造が持つ可視光領域の強い円二色性を応用し、片側円偏光吸収による薄型・単層の光アイソレータの実現を目標に取り組んだ。
今年度は、光アイソレータの実現に必要な光学特性である光領域で片側円偏光透過・片側円偏光吸収を示すキラルメタマテリアルの実機実証を遠赤外領域で達成した。本研究では動作理論の構築と実デバイスによる原理実証を並行して行った。動作理論構築では、有限要素シミュレーションの電磁場解析を用いて、片側円偏光吸収が発生する有望な条件を探索し、構造の形状と光学特性の関係を調査した。シミュレーション調査により赤外領域で片側円偏光透過・片側円偏光吸収を示すキラルメタマテリアルの有望条件を発見した。発見した有望構造に関して、フォトリソグラフィを用いて実デバイス化に取り組んだ。実デバイス製作は、一般的なマイクロナノ加工で用いられるリフトオフ等を用いて行った。その際に、デバイスを構成する金のマイクロキラル構造を2層構造で構成したため、2層目のパターニングの際に位置合わせ描画を行った。製作した金マイクロキラル構造を電子線顕微鏡で観察し、設計通りに製作できていることを確認した。製作した金マイクロキラル構造を遠赤外光に対して透明な樹脂に転写して透過型のデバイスを製作した。デバイスが示す円二色性を計測したところ、自然材料よりも桁違いに大きな円二色性を示すことが確認できた。また、シミュレーションの結果と比較したところ、実測値とシミュレーション結果の特徴が整合し、提案方法の妥当性を示すことができた。本手法は、前年度までのシミュレーション結果を考慮すると、共鳴構造をナノサイズまでスケールダウンすることで可視光での動作も見込める。そのため、本研究の最終目標である可視光における単層の光アイソレータの基礎的な特性を実現できたと言える。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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