2016 Fiscal Year Annual Research Report
Graphene metamaterials for 2D plasmon manipulation
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15K17455
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
石川 篤 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (90585994)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | メタマテリアル / グラフェン / プラズモン / ＴＨｚ波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンメタマテリアルの動的光制御に必要となる実験系の構築に取り組んだ。具体的には、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ素子）を用いて、制御用ＰＣからの映像信号に応じて生成した任意波長・任意形状の２次元光パターンを試料表面に縮小投影する装置を開発した。装置開発にあたりまず、ＤＭＤ素子が試料表面に生成する２次元光パターンの光学特性を明らかにするため、結像光学に基づく理論解析に取り組んだ。ここでは、縮小光学系の点像分布関数をあらかじめ求めておき、ＤＭＤ素子が生成する様々な２次元光パターンとの畳み込み積分を行うことで、試料表面での結像特性について評価した。実際の装置構築に使用したレンズの特性から、光学系のＮＡが０．０６、光源の波長が４３６ｎｍの場合について、ＤＭＤ素子１ピクセル（９．８μｍ四方）が試料表面に作り出す光パターンは、約６００ｎｍ四方となることが明らかとなった。これらの解析結果を基に、高圧水銀ランプを光源とするＤＭＤ素子、結像および対物レンズ、ｘｙ自動ステージ、ＣＭＯＳカメラ等を用いて装置の構築を行った。また、明瞭な２次元光パターン生成に重要となる光照射中のピントずれに対応するため、ＣＭＯＳカメラ像のコントラスト値を基にｚステージを自動制御する、いわゆるコントラスト法によるオートフォーカス機構を独自の制御用プログラム開発により達成した。ｇ線フォトレジストを用いて本装置の光照射性能を評価したところ、５００μｍ四方の面積に対して、各部に様々なサイズ・形状を有する任意の２次元光パターンの光照射ができることを確認した。これらの実験結果は、理論解析で得られた予測値ともよく一致し、グラフェンメタマテリアルにおける光励起ホットキャリア注入実験に対する有用な知見を得た。
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