2021 Fiscal Year Annual Research Report
メタサーフェス構造による負屈折物質中における波束伝搬の実験的観測
| Project/Area Number |
20J21825
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
伊知地 直樹 筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
|
| Keywords | Surface Plasmon / Metamaterial / Ultrafast |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、金属平面に作成した微小構造に超短パルスレーザーを照射することによって励起する自由電子の集団的な振動運動: Surface Plasmon Polariton (SPP)波束とナノスケール微小共振器間の実空間観測を行っている。励起したSPP波束は同一金属平面状に作成されたナノスケール共振器構造に向けて伝搬・入射し、共振器の共振特性を反映したスペクトル変調を受けて透過・反射される。二光子蛍光顕微鏡法を用いたSPP波束の共振器構造への入射過程の動的な観測と理論モデルによる計算、電磁界シミュレーションを組み合わせて幅広いスペクトルを有する入射波束と微小共振器間の光学応答現象の詳細な解析を行った。周波数依存性を持った伝搬速度を持つSPP波束が特定周波数のみを透過する際に生じる空間形状の変化に関する論文はNanophotonics誌に計算された。また、電磁界シミュレーションを用いて複数種類の共振器構造を組み合わせた複合型共振器構造の設計、解析を行い、論文がOptics Letter誌に掲載された。
また、SPPを励起する入射光において空間光変調器を用いて波長ごとに設計した位相の調節を行うことで特異な伝搬特性を有したSPPを構築する"space-time SPP波束"の実現に向けた取り組みを新規に開始した。本研究はセントラルフロリダ大学との共同研究であり、同大学がこれまで自由空間中で実験的に実証したspace-time波束の概念をSPPに適用したものである。本年度は電磁界シミュレーションを用いた励起条件の確認と光学系の準備までを行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
二光子蛍光顕微鏡法を用いた実験観測とモデル計算により、メタマテリアルを構築する微小共振器構造にSPP波束が入射する際に生じる光学応答を高い精度で観測・評価することに成功した。研究結果は国際論文において掲載済みであり、おおむね順調に進展していると評価した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
空間光変調器によって波束を構成する周波数成分ごとの位相調整によって新奇な伝搬特性を設計する"Space-time SPP波束"の励起及び観測のための光学系の構築を進める。また、これまでに電磁界シミュレーションを用いて行ったspace time SPP波束の励起条件に関連する内容を論文にまとめ投稿する。
|
