2017 Fiscal Year Annual Research Report
径偏光ビームの集光場における光と物質の相互作用を利用した極微小レーザに関する研究
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15H05427
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
北村 恭子 京都工芸繊維大学, グローバルエクセレンス, 講師 (40635398)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 径偏光ビーム / フォトニック結晶 / 微小集光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、微小集光特性などで注目を集めてきた径偏光ビームの新たな価値創出を目指すものである。具体的には、径偏光ビーム集光場における光と金属ナノ構造および誘電体構造との相互作用に基づき、①径偏光ビーム集光場におけるクローキング的効果と金属による電場増強効果を用いた、ナノプラズモニックレーザおよび②径偏光ビーム集光特性と誘電体構造を用いた、単一チップサブ波長自己集光レーザの2種の異なるタイプの極微小レーザを創製することを目指している。
平成29年度は、上記の研究内容①に関連して、過年度より取り組んでいる誘導放出過程を解析するための電磁界シミュレーションの拡張を完成させ、金属-誘電体(ゲイン物質)-金属と集光径偏光ビームによるレーザ動作特性について検証することを目指した。また、上記の研究内容②に関連して、前年度に発明した径偏光ビームを高効率に発生させるためのフォトニック結晶構造について、更なるビーム品質向上のための設計を検討した。
全体としては、過年度より計画よりも進捗が遅れていた研究内容①に関して、ようやく、シミュレーション環境が整い、具体的な構造について検討が行えるようになった。材料パラメータを変えながら検討を行える段階に来ており、レーザ動作を示唆する結果を得ているが、現実的なゲイン物質に比べてキャリア密度が大きな値を必要としているため、より詳しく検討する必要がある。一方で、研究内容②に関しては、昨年度の発明から、径偏光ビームを高効率に発生させるためのフォトニック結晶構造について、ビーム品質向上のため、より細かく設計パラメータを変化させながら検証を行っている段階である。そのため、全体としては概ね順調に進展している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２９年度は、研究内容①に関して、ようやく、誘導放出過程を解析できるような電磁界シミュレーションの拡張することができた。しかし、前述のとおり、実際の検討を行っていると、レーザ動作を示唆する結果を得つつあり、シミュレーション上は、レーザ動作と議論することができるが、現実的な物性値を超えているため、更なる議論が必要と思われる。研究内容②については、昨年度当初の計画を上回り、高効率な径偏光ビーム発生のためのフォトニック結晶構造を発明するに至ったため、現在その構造を用いてビーム品質をさらに向上させるため、細かな設計パラメータの検討を行っている。
以上より、全体として、概ね順調に進展していると評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
先述のように、本研究は当初の計画に対して概ね順調に進んでいる。研究目的①に関連して、金属-誘電体(ゲイン物質)-金属と集光径偏光ビームによるレーザ動作特性について、現在得ている結果および、今後物性値を変化させながら、議論を深め、まとめて行く予定である。
研究目的②に関連して、これまでに得られている合成レンズの設計および、加工条件を基に、今後は、合成レンズのPCレーザ発光面への実装技術の確立を目指す。また、径偏光ビームの新たな発生方法を深化させ、合成レンズとの集積化し、単一チップでの微小集光光源の完成を目指す。
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