近接場顕微鏡用アップコンバージョン微小球レーザーの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555009
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 笹木 敬司 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00183822)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤原 英樹 北海道大学, 電子科学研究所, 研究機関研究員 ; 梶谷 和男 オリンパス光学工業(株), 光学技術部・係長 ; 堀田 純一 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (80301919)
• Keywords: 微小球レーザー / アップコンバージョン発光 / 多光子励起 / 希土類イオン / 近接場顕微鏡 / レーザーマニピュレーション

Research Abstract

本研究では、希土類イオンをドープしたガラス微小球を新たに作製し、近赤外光を用いた多光子励起により可視、紫外領域の安定したレーザー発振(アップコンバージョンレーザー発振)を誘起し、実用的な近接場プローブを開発するための基礎的研究を行った。これまで我々が開発してきた装置ならびに微小球操作用コンピュータ制御電動ミラーと組み合わせてガラス微小球レーザー近接場プローブ顕微分光システムの構築を試みた。時間・空間分解能、精度、感度などの基礎的な性能を標準試料を用いて評価した上で、ナノメートル微細構造体における光ダイナミクスを直接観察したり、空間配列したナノ微粒子や光の放射圧によってコンフォメーションや配向構造を制御した分子集合体の振る舞いの超高速時間分解分光を試みた。また、昨年度までに青色、赤色の微小球アップコンバージョンレーザー発振に成功しているが、生体試料観察用のプローブ色素の励起に広く使われている緑色領域のレーザー発振を試み、より汎用性の高い光源の開発を行った。さらに、ピエゾ駆動のナノメートルスキャナーを導入し、より信頼性の高い微小球レーザー近接場プローブ顕微分光システムへの改良を図った。これらの成果に基づき、近接場顕微鏡のプローブとしてのみならず、微小レーザー光源としてマイクロオプティックスや光通信、光記録などへの種々の応用を検討した。

Research Products

• [Publications] Y. Matsuo: "Absorption analysis of a single microparticle by optical force measurement"J. Appl. Phys.. 89, 10. 5438-5441 (2001)
• [Publications] Y. Matsuo: "Time-resolved Laser Scattering Spectroscopy of a Single Metallic Nanoparticle"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 6143-6147 (2001)
• [Publications] H Fujiwara: "Lasing emission from a random medium composed of thulium-ion-doped glass particles and titanium dioxide powders"Proceedings of SPIE. Vol. 4416. 190-193 (2001)
• [Publications] H Fujiwara: "Microspherical Lasing of an Erbium-Ion-Doped Glass Particle"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol. 41, Part. 2, No. 1A/B. L46-L48 (2002)
• [Publications] 笹木 敬司(分担執筆): "科学計測のためのデータ処理入門 第4章、第9章"CQ出版社. 223 (2002)