2017 Fiscal Year Annual Research Report
Time-resolved imaging of GHz surface acoustic waves using two-dimensional imaging devices
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16K13713
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松田 理 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30239024)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
O・B Wright 北海道大学, 工学研究院, 教授 (90281790)
友田 基信 北海道大学, 工学研究院, 助教 (30344485)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 表面音響波 / 時間分解イメージング / ポンププローブ法 / ２次元撮像素子 / GHz音響波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、２次元撮像素子を用いたピコ秒領域のポンププローブ・イメージング測定技術と干渉計による表面変位検出系とを組み合わせた装置を開発し、光励起された表面音響波を時間分解２次元イメージングすることを目的としている。H28年度は、２次元撮像素子を用いない従来のポンププローブ測定装置の干渉計部分に4f光学系を組み合わせ、表面変位の２次元イメージをカメラの撮像面に２次元光強度イメージとして転送する干渉光学系を試作した。この干渉計の動作確認のために、 圧電素子を使用したバルク音響波フィルタデバイスを試料として、励起光パルスから生成したナノ秒時間幅電気パルスで当該デバイスに励起した音響振動のイメージを観測した。H28はまた関連研究として、音響波による光反射率の変調を定量的に扱う光散乱理論を構築した。これは一般の異方性媒質中に生じた2次元までの異方的な不均一誘電率変調を扱うことができる。入射プローブ光は任意の入射角および任意の偏光状態を持つものを扱う。構築した理論は、既に査読付き論文として専門学術雑誌(Journal of the Optical Society of America B)に掲載されている。 H29年度は、1)フォトリフラクティブ結晶を用いた自己補償型干渉計の検討、および2)H28年度のイメージング光学系の課題解決のために高速CCDカメラを使用することを見越して、これを利用した高速画像転送およびデータ処理の基本ソフトウェアの開発を行った。また、干渉計部分も設計を見直し、大幅な簡略化を行った。現在は2)の成果に基づいて新しいイメージング装置の構築を進めている。また関連研究として、ナノメートルスケールの金属グレーティング構造を持つ試料における音響波の光学的励起検出の研究も行った(Physical Review B)。全体として当初予定した目的は90%程度達成された。
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