近接場光学数値解析のための新しいベクトル積分方程式

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11122207
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 田中 嘉津夫 岐阜大学, 工学部, 教授 (40092944)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 雅宏 岐阜大学, 工学部, 助手 (80267848)
• Keywords: 近接場光学 / 積分方程式 / 境界要素法 / シミュレーション

Research Abstract

研究室では,境界要素法(モーメント法)による,ファイバ・プローブを使用した近接場光学問題の二次元・三次元シミュレーション・コードの開発を行っている.本研究の特徴は,以前に我々が見出した導波モード分離型積分方程式(GMEIE)を利用することにより,プローブ内の導波モードを含めたグローバル・モデルの精密解析が可能なことである.二次元問題については,これまで開発してきた走査型フォトン・トンネル顕微鏡(PSTMS),近接場光マニピュレータのシミュレーション・コードを金属被覆プローブの場合に拡張し,近接場光の物理的性質を解析した.作製した二次元シミュレータ・コードを利用して,現在,NFO顕微鏡において解像力を決定する基本要素を調べている.
また,三次元近接場光学ベクトル問題のシミュレーションコードを開発した.基本となる三次元ベクトル積分方程式として,体積積分方程式(Lippman-Shwinger方程式),および,電界型境界積分方程式を取り上げた.体積積分方程式にIteration法を組み合わせることにより,近接場光学の大規模問題(未知数十万以上)を小さな計算機記憶容量(1GB以内)で,高速(数10時間)に解くことができるコードを開発した.1/12波長の大きさを持つ誘電体近傍を誘電体球(プローブ)で走査した時の全散乱電力のプローブ位置依存性を求め,確かに,1/12波長の像が観測できることを確認した.上記結果は,各種論文誌,1999年に北京で開催された2APNFO国際会議で発表した.

Research Products

• [Publications] 田中雅宏,田中嘉津夫: "境界要素法を用いた近接場光学マニュピレーション-金属コーティングされた開口プローブ-"電子情報通信学会論文誌. J82-C-I-8. 468-476 (1999)
• [Publications] K. Tanaka, M. Tanaka & K. Katayama: "Simulation of two-dimensional photon scanning tunneling microscope by boundary integral method : p-polarization"Optical Review. 6・3. 249-256 (1999)