2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of a nanodot laser using vector beam excitation
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19K15467
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| Research Institution | Oita National College of Technology |
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Principal Investigator |
田中 大輔 大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 講師 (20643729)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 離散双極子近似法 / 局在プラズモン共鳴 / ベクトルビーム / 光渦 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ベクトルビームをシミュレーション可能な光学計算手法を独自開発し、さらにその計算手法に基づいたベクトルビーム励起型ナノレーザーの技術開発と原理構築を行うことを目的としている。具体的には、ベクトルビーム固有の位相や偏光度の不均一性を考慮し、拡張した離散双極子近似法を新規に構築し、ベクトルビーム励起による金属ナノ構造体の局在プラズモン共鳴のシミュレーションを行い、ベクトルビーム励起型ナノレーザーの設計開発へと展開していく。本研究は、ベクトルビーム応用光学の学理構築を目指している。
初年度はベクトルビームを光源に設定可能な光学計算手法の開発に着手し、ddscat(DDAシミュレーションソフト)を拡張することに成功した。その後、科研費で購入した計算用PCによる効率的な光学シミュレーションを実施した。光学シミュレーションのモデルには単一金属ナノディスクを採用し、ベクトルビームの一種である光渦を励起光源にした場合の局在プラズモン共鳴由来の光学特性について調査した。特に金属種や構造パラメータによってどのように光学特性が異なるのかについて調査した結果、一般的なガウスビームとは異なった多重極型共鳴モードを示すこと、モードが時間的に回転すること、金属種によってピーク波長だけでなく共鳴時の光閉じ込め効率が大きく異なる事、増強場の実部と虚部にほとんど差がないこと、ガウスビームに比べて構造に光学特性が依存しないこと、などを明らかにした。これらの成果について国内学会(応用物理学会，プラズモニクスシンポジウム)2件，国際学会(JSST2019)1件(＋査読付きのProceedings一報)でそれぞれ報告した．
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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
当初予定してた光学計算手法を確立したため、概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は誘電体ナノ粒子と金属被膜で構成する非対称ナノ構造に対してベクトルビームを入射した場合の光学シミュレーションを実施し、どのような光源でどのような共鳴モード(特に次数と光吸収効率)が励起できるのかを明らかにすることを目的に研究を進める予定である。
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