2018 Fiscal Year Research-status Report
Local field enhancement of ultra intense laser by surface plasmon resonance
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18K03577
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
羽原 英明 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60397734)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | カスタム回折格子 / 高強度場 / 広帯域光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は近年大きく発展を続けるナノフォトニクス技術を高強度レーザーに適応し、光による真空崩壊など非線形量子電磁力学的現象が期待できるような「超高強度場」を実現するための基礎技術を確立することにある。大きな電場増強効果が期待できる表面プラズモン共鳴現象を最大限に利用するため、高強度レーザーに用いられる超短パルス広帯域光に共鳴条件が最適化された２段回折格子を設計開発し、実験とシミュレーション双方より現象を理解する。さらに本研究成果とナノフォトニクスの知見を統合することで相対論的プラズモニクスとして体系化していき、将来見込まれているレーザー装置の高強度化技術と併せた超高強度場の実現や、商用的に競争力のある小型高強度レーザーによる高効率量子ビーム源の開発などに資する基盤技術を開発していく。
今年度は２段回折格子の作成を大阪大学産業科学研究所ナノテクノロジープラットフォームにて行った。電子ビームリソグラフィ装置にて所定の描画を行った後プラズマエッチング装置で１段目を作成後、再びリソグラフィ装置で２段目を描画し、エッチングを行った。所定のきれいな２段回折格子の作製に成功したが、作成した領域である300umのうち、一部上と下の回折格子の位置がずれていた。検討の結果２回目のリソグラフィの際の位置合わせ制度に問題があることが判明し、来年度広範囲な所望の２段回折格子の作成を行う。
さらにシミュレーションはFDTD法を用い、２段回折格子の格段の高さや幅を最適化することで最大１０倍以上の電場増強が見込まれることがわかり、そのパラメータに沿った作成を上記のように試みた。
また連続ターゲット供給を行うために、ターゲットインジェクション装置の自作を行った。今年度は連続して自然落下させるための装置を３Dプリンタ技術で作成し、購入した高速カメラで撮影し、3Hzでの連続供給に成功していることを確認した。
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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
一部２段回折格子の作成に成功しているが、作成した全領域できれいな２段形状にする必要がある。２回目のリソグラフィ時の位置精度に問題があることがわかり、来年度問題を解決して所定のカスタム回折格子の作成を行っていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
作成上の問題を解決して広範囲に所定の形状の２段回折を作成し、低強度のレーザーで反射特性などを計測した後、高強度後を照射して生成するX線や高エネルギー粒子の計測を通じ、シミュレーションで得られている電場増強が実現されているのかを調べていく。同時にこのようなナノ構造ターゲットを連続供給できるようなシステムと、連続的に計測を行うことができるようなシステムを開発していく。
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