2002 Fiscal Year Annual Research Report
レーザ光による電子ビームの量子論的エネルギー変調の実験的検証
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14750249
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
石川 亮 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30333892)
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| Keywords | 電子ビーム / エネルギー変調 / 近接場 |
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| Research Abstract |
本研究は、微小間隙相互作用回路を用いた光と電子ビームとの相互作用を量子論的な効果も含めて理論および実験的に明らかにし、光領域で動作する新たな小型電子ビーム装置開発のための基本特性を得ることを目的としている。
本年度は、それまで金属加工により製作していた微小間隙回路を、シリコン基板を用いた半導体微細加工技術により1ミクロン以下の精度で精密に製作し、更に、表面にタングステンと銅を併せて蒸着することによりレーザ光に対する耐性の高い回路が得られることを確認した。理論解析では、種々の回路形状における近接場分布を解析するために新にFDTD法による電磁界解析法を導入し、それまでスリット構造しか解析できていなかったが、矩形溝、V溝等の深さ方向に構造を持つような形状に関しても解析を行うことが可能となった。以上の結果を基に波長10.6ミクロンの炭酸ガスレーザを用いて相互作用実験を行い、より高い精度での理論と実験の一致が得られるようになった。
また、可視光領域の実験ではエネルギー授受量の減少が予想されることから、溝を多段化する方法を同様に炭酸ガスレーザを用いて検討し、深さ約4分の1波長の多段矩形溝、および多段V溝を用いた相互作用実験において、ほぼ溝数に比例して電子のエネルギー授受量が増加することを実験的に確認した。また、電子の初期速度を変化させて実験を行い、構造が周期化したことにより、その周期で決まる、ある初期速度に対して離散化されたエネルギー値のピークが現れる現象を理論解析および実験により確認し、両者の良い一致を得た。
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