有機EL媒質を用いたナノキャビティにおける特異な光輻射と2次元光波の発生

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750013
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 高原 淳一 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (90273606)
• Keywords: マイクロキャビティ / ナノキャビティ / 2次元光波 / 低次元光波 / 2次元光波源 / 2次元光波源 / 輻射場制御 / 有機EL

Research Abstract

マイクロキャビティにおける輻射場制御の研究は盛んであるが、波長より十分小さなナノキャビティの輻射場制御については、キャビティ中に光波(3次元光波)のモードが存在しないために研究は行われていなかった。我々は回折限界をこえたナノメートルの光ビームを形成できる低次元光波について研究を行ってきたが、負誘電体ナノキャビティを利用すると低次元光波を選択的に励起できることをはじめて指摘した。H13年度の研究では負誘電体ナノキャビテイによって低次元光波のモードを制御した2次元光波源を提案し、素子を作製し、実験を行った。本年度はさらに2次元光波源の高輝度化、長寿命化を目指して、ドーパントの使用を試みた。さらに、3次元-2次元光波インターフェースの実験を行った。結果は以下のとおり。
1)有機蛍光層を含む負誘電体ナノキャビティに新しいドーパントDPQを使用し、高輝度化と発光波長を従来(500nm)より長波長シフト(580-600nm)させることに成功した。有機蛍光層は典型的有機EL媒質のAlq3とαNPDのヘテロ接合である。理論計算からナノキャビティ中には2次元光波の伝搬モードしか存在しないことがわかっている。さらに面発光と端面発光のスペクトルを比較したところ、2次元光波の励起によるものと思われる差異が観測された。しかし、素子の寿命は短く安定した測定はできなかった。
2)プリズム上に形成したAlq3を含む負誘電体ナノキャビティに全反射条件で3次元光波を入射し、光近接場励起した。その結果、出力光はTM偏光を示し、2次元光波であることが確認された。これは3次元光波によって2次元光波を励起することに成功したといえ、3次元-2次元光波インターフェースとして応用できる。
1)と2)の結果から、ナノキャビティを利用して励起が困難な2次元光波を励起できることがわかった。素子寿命に課題を残すものの、本結果はナノ光回路の光源への道を開くものと考えられる。

Research Products

• [Publications] 高原淳一, 江田晶紀, 小林哲郎: "低次元光波の励起と制御"応用物理. 71・6. 685-689 (2002)
• [Publications] 高原淳一, 小林哲郎: "ナノ光回路の考え方と最新技術"光学. 31・5. 416-422 (2002)
• [Publications] J.Takahara, T.Kobayashi: "Nano-Optics (Springer Series in Optical Sciences Vol. 84), "High Efficient Light Transmission Through Nano-Waveguide" (分担執筆)"Springer-Verlag. 8 (2002)
• [Publications] 高原淳一, 小林哲郎: "ナノ光工学ハンドブック、12.4節 金属導波路、(分担執筆)"朝倉書店. 12 (2002)