3次元積分方程式の高速解法を利用した近接場光学の数値解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650040
• 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 / GMRES法 / シミュレーション

Research Abstract

本年度は、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使って三次元近接場光学顕微鏡のシミュレーションを行った.昨年、体積積分方程式(Lippman-Shwinger方程式)にIteration法(Generalized Minimum Residual Method)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.このコードを使って誘電体基板上におかれた約1/12波長の大きさを持つ誘電体物体を誘電体球(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、すなわち出力画像を求め,その偏波依存性、解像力特性、プローブ球サイズ依存性、物理的意味、を明らかにした。また、三次元誘電体プローブを解析するため、三次元境界積分方程式を導波モード分離型方程式に拡張し、そのコードを作成した。さらに、金属コーチングプローブを用いた二次元近接場顕微鏡の精密シミュレーションを行った。現在、三次元金属開口プローブによる近接場顕微鏡のシミュレーションを実行している。今後は、コードの改良によりシミュレーション精度を上げること、計算速度の向上をめざしたい。
こうした、研究結果は,Optical Review誌,Journal of the Optical Society of America誌に論文発表し、また、淡路島で開かれた『近接場光学研究グループ第4回トピカルミーティング』、電子情報通信学会電磁界理論研究会、および、電子情報通信学会総合全国大会シンポジウムで発表した.

Research Products

• [Publications] Kazuo Tanaka,Mengyun Yan Masahiro Tanaka: "A simulation of near field optics by three dimensional volume integral equation of classical electromagnetic theory"Optical Review. 8巻. (2001)
• [Publications] Masahiro Tanaka,Kazuo Tanaka: "Computer simulation for 2-dimensional near-field optics using metal-coated dielectric-probe."Journal of the Optical Society of America A. 18巻・. (2001)