2018 Fiscal Year Annual Research Report
Time- and space-resolved study of spoof localized surface plasmon using terahertz near field spectroscopy
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16K17529
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
有川 敬 京都大学, 理学研究科, 助教 (70598490)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / プラズモニクス / 近接場 / メタマテリアル / 擬似局在表面プラズモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、テラヘルツ周波数帯に重くのしかかる回折限界による制限を取り除くための研究を行っている。そのための有力なツールとして、擬似局在表面プラズモンに着目して研究を行い、その基礎的性質を明らかにした。具体的には、微細加工技術を用いて様々な大きさの金属構造を作成し、共鳴周波数の変化を実験的に確かめた。その結果は理論的予測と一致しており、擬似局在表面プラズモンの性質を制御することに成功した。また、軌道角運動量を持つ光渦を用いた高次擬似局在表面プラズモンの励起を行った。その結果、全角運動量の保存を満たす選択則が確認できた。これは、可視域のプラズモニクスで予測されていた結果と同じであり、擬似局在表面プラズモンがその名の通り擬似的に局在表面プラズモンの性質を再現していることを示した。これらの結果は、擬似局在表面プラズモンを用いる事で、可視域プラズモニクスで実現している高分解能、高感度測定技術をテラヘルツ帯に応用できる可能性を示している。また、電磁場解析シミュレーションを行うことで擬似局在表面プラズモンの理解を深めた。
また、新たな取り組みとして、金属アンテナ構造を用いた回折限界の突破を行った。具体的には、放射状に並べた４組のダイポールアンテナを金属微細加工技術を用いて作成し、広帯域テラヘルツパルスを照射した。その結果、中心部分に存在する波長以下のギャップ部分（直径役５０マイクロメートル）に波長６００マイクロメートル程度のテラヘルツ波の縮小レプリカが生成されることがわかった。位相分布の測定により、波長の選択はダイポールアンテナの半波長共鳴周波数により選択されていることがわかった。さらに、この金属構造は軌道角運動量を持つテラヘルツ光渦も回折限界以下に縮小する機能を持つことを実験的に示した。
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