2019 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamics of surface plasmon polaritons excited on nonmetallic material with femtosecond laser pulse
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18H01894
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
宮地 悟代 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30378905)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン・ポラリトン / フェムト秒レーザー / シリコン / ナノ加工 / レーザー加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高強度のfsレーザーを半導体や誘電体の表面に集光照射すると、fsからnsの時間領域にわたる超高速の光励起・緩和過程によって、非金属でも金属に匹敵するほどの高密度のキャリアが励起されることが知られている。高密度キャリアの励起にともない、様々な現象が生じることも知られているが、キャリア密度やダンピング時間など不明なパラメータは多い。また近年、高強度のfsレーザー照射によって非金属にも表面プラズモンポラリトン(SPP)が過渡的に励起されることが報告されているが、未だその詳細は明らかになっていない。
前年度に引き続き、ポンプ・プローブ反射率測定実験によってSi回折格子表面で励起される表面プラズモン・ポラリトン（SPP）のダイナミクスを観測した。具体的には、Ti:sapphireレーザー増幅システムから出力される基本波（中心波長800nm、パルス幅100fs、パルスエネルギー3mJ）を波長変換して、中心波長400nm、パルス幅300fsの第二高調波を発生させた。第二高調波によってSi表面に高密度の電子を瞬間的に励起させ、基本波によってSPPを励起・観測することを試みた。今年度はこの実験系を構築し、Si基板ならびにSi回折格子を使った予備実験を行った。
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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
設計通りの光源を発生させ、それを用いた反射率測定実験を行い、定量的に評価することができた。今後、このセットアップを使ってデータを取得できるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は得られた結果を基に、表面プラズモン・ポラリトンの波長、伝搬長、空間モードのダイナミクスを特定する。さらに、レーザー照射後のターゲット表面の形状と比較することにより、加工形状を決定する表面プラズモンの特性を見出す。
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| Remarks |
成果等は逐次掲載している。
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