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2011 Fiscal Year Annual Research Report

プラズモン導波構造によるナノ光の制御

Research Project

Project/Area Number 21310082
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

原口 雅宣  徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (20198906)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岡本 敏弘  徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 助教 (60274263)
Keywordsプラズモン導波路 / 金属 / 光共振器 / 光伝搬 / 光変調 / 微小光デバイス
Research Abstract

本研究は,マイクロ・ナノスケールの光配線基盤技術となるプラズモン導波路(PWG)技術の確立を目指す研究である.本年度は(1)干渉計や方向性結合器の試作と特性評価,(2)電気光学効果等を用いた変調器の試作と特性評価,(3)プラズモンと通常の空間伝搬光の高効率光結合方法の提案を中心に取り組んだ.
項目(1)微細加工技術により基板上の銀薄膜上のギャップ幅150nm程度のPWG構造にて,分岐,干渉,方向性結合構造を試作した.真空波長850nm付近と1300nm付近のレーザ光を用いた光伝搬実験では,SN比が低いため方向性結合器の特性は明確ではなかったが,、干渉計における光伝搬とその機能が確認された.伝搬特性の入射波長依存性を得る事はできていないので,H23年度に実施する.
項目(2)昨年度平面形PWGにて光変調のデモンストレーションができたが,チャネル形PWG構造では,シミュレーションで予測されたほどの変調効果が得られなかったこれは構造作製の難しさに原因があると考え,より作製が容易と予想される熱的な屈折率変化を用いた変調器の検討を行い,シミュレーションにて変調特性の予測と,平面形PWGにて光変調の実証実験を行った.
項目(3)これまで端面入射を用いた励起実験では,端面での散乱光が非常に強く光学実験の障害となっていた.端面部の構造の工夫と微細加工法による整形で,観測側への散乱光をこれまでの1/3以下とすることに成功し,光学実験が容易となりデータの信頼性も向上した.周期変調されたグレーティング構造を用いて空間伝搬光による平面形導波路のプラズモン励起実験を行い,効率は低下するが同一入射条件でより広い波長域に対応する結合器を作製した.チャネル形PWG用のグレーティング構造による結合器は,励起効率がまだ低く構造的な工夫が必要であった.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

伝搬光を導波路への結合効率が低い上に,その部分で生ずる散乱光が強いため,導波路や素子部で生ずるストリーク光や出力光が,散乱光にマスクされ,信頼性の低いデータしか得られなかった.しかしながら,平成23年度末にこの問題を低減できる試料構造および作製方法が明らかになったので,今後はこの問題はクリアされる.また,光変調素子が有効に動作するためには,導波光のエネルギー密度が大きい部分にEO媒質などの屈折率変化を生ずる良質な材料を組み込むとことが望まれるが,現在の作製条件ではそれを達成することが困難であった,そこで,組み込みがより容易と思われる有機材料を採用することでこの問題の解決を試みている.

Strategy for Future Research Activity

導波路構造の作製精度が上がるほど,構造の不完全性によって生ずるストリーク光強度は低下し,導波光の確認が困難となる.従って,基板の異方性エッチング等を利用し不要な散乱光発生が少なく再現性が良い入出力ポートを作製する.微細加工の精度向上に関しては,学内外の研究者の知見を参考にするほか,必要に応じて外部への試料作製の協力を依頼し,これまでより多くの構造に関する試行的な光学測定実験が実施できるよう努める.

  • Research Products

    (24 results)

All 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (19 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Characteristics of Coupled Plasmon Modes in Asymmetric Layered System2011

    • Author(s)
      M. Flockert, M. Haraguchi and T.Okamoto
    • Journal Title

      OPTICAL REVIEW

      Volume: 18 Pages: 311-316

    • DOI

      DOI:10.1007/s10043-011-0061-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of Plasmonic Racetrack Resonators with a Trench Structure2011

    • Author(s)
      H. Okamoto, K. Yamaguchi, M.Haraguchi, T. Okamoto, and C
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys

      Volume: 50 Pages: 092201

    • DOI

      DOI:10.1143/JJAP.50.092201

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study the Effect of Phenylenediamine Compounds on the Chemical Polymerization2011

    • Author(s)
      Shenashen, M.A
    • Journal Title

      Reactive & Functional Polymers

      Volume: 71 Pages: 766-773

    • DOI

      doi:10.1016/j.reactfunctpolym.2011.02.004

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 表面プラズモン特性を利用した銀ナノ構造体の光学特性の経時変化の評価2012

    • Author(s)
      細見直輝
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-18
  • [Presentation] 表面プラズモンポラリトン広範励起用チャープグレーティングの作製2012

    • Author(s)
      田邉新平
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] ダブルレーストラック共振器構造の評価2012

    • Author(s)
      岡本浩行
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] Compact plasmonic resonators2012

    • Author(s)
      Haraguchi, M.
    • Organizer
      Taiwan-Japan Nanophotonics and Plasmonic Metamaterials Workshop
    • Place of Presentation
      台湾大学(台北市,台湾)(Invited)
    • Year and Date
      2012-01-11
  • [Presentation] Cascade stub resonator in V-groove Plasmon waveguide2012

    • Author(s)
      Kamon, N.
    • Organizer
      Taiwan-Japan Nanophotonics and Plasmonic Metamaterials Workshop
    • Place of Presentation
      台湾大学(台北市,台湾)
    • Year and Date
      2012-01-11
  • [Presentation] 楕円型回折格子による表面プラズモンポラリトン励起2011

    • Author(s)
      田邉 新平
    • Organizer
      Optics & Photonics Japan 2011
    • Place of Presentation
      大阪大学(吹田市)
    • Year and Date
      2011-11-29
  • [Presentation] 交差回折格子結合器によるSPPの二色性励起2011

    • Author(s)
      遠藤善紀
    • Organizer
      Optics & Photonics Japan 2011
    • Place of Presentation
      大阪大学(吹田市)
    • Year and Date
      2011-11-29
  • [Presentation] Compact Resonators in Gap Plasmon Waveguide2011

    • Author(s)
      Haraguchi, M.
    • Organizer
      BIT's 1st Annual World Congress of Nano-S&T-201
    • Place of Presentation
      World EXPO Center (Dalian, China)(Invited)
    • Year and Date
      2011-10-26
  • [Presentation] レーストラック構造におけるプラズモン共振器の開発2011

    • Author(s)
      大西誠
    • Organizer
      平成23年度電気関係学会四国支部連合大会
    • Place of Presentation
      阿南工業高等専門学校(阿南市)
    • Year and Date
      2011-09-24
  • [Presentation] Fabrication and Characterization of V-groove Plasmonic Waveguide Based on Silicon Chemical Wet Etching2011

    • Author(s)
      El-Zohary S.E
    • Organizer
      平成23年度電気関係学会四国支部連合大会
    • Place of Presentation
      阿南工業高等専門学校(阿南市)
    • Year and Date
      2011-09-24
  • [Presentation] Stub structures in Gap plasmon waveguide2011

    • Author(s)
      Haraguchi, M.
    • Organizer
      Nanophotonics in Asia 2011
    • Place of Presentation
      志摩観光ホテルクラシック(志摩市)
    • Year and Date
      2011-09-18
  • [Presentation] 表面プラズモンポラリトン広角励起用チャープグレーティングの作製2011

    • Author(s)
      田邉新平
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形市)
    • Year and Date
      2011-08-30
  • [Presentation] Chirped grating coupler for surface plasmon polariton excitation fabricated by scanning probe microscope lithography2011

    • Author(s)
      Tanabe, S.
    • Organizer
      8th Asia-Pacific Workshop on Nanophotonics and Near-Field Optics
    • Place of Presentation
      Serafino McLaren Vale (Adelaid, Australia)
    • Year and Date
      2011-08-25
  • [Presentation] 溝型プラズモン共振器の設計2011

    • Author(s)
      岡本浩行
    • Organizer
      応用物理学会中国四国支部2011年度支部学術講演会
    • Place of Presentation
      鳥取大学(鳥取市)
    • Year and Date
      2011-07-30
  • [Presentation] 二次元六方プラズモン結合器の励起光波長依存性2011

    • Author(s)
      田邉新平
    • Organizer
      応用物理学会中国四国支部2011年度支部学術講演会
    • Place of Presentation
      鳥取大学(鳥取市)
    • Year and Date
      2011-07-30
  • [Presentation] ツインリッジプラズモン導波路の作製と評価2011

    • Author(s)
      遠藤善紀
    • Organizer
      応用物理学会中国四国支部2011年度支部学術講演会
    • Place of Presentation
      鳥取大学(鳥取市)
    • Year and Date
      2011-07-30
  • [Presentation] 2D-gap mode plasmonic crystal on photonic fiber end face2011

    • Author(s)
      Flockert, M
    • Organizer
      5th Int'l Conference on Surface Plasmon Photonics
    • Place of Presentation
      BEXCO (Busan, KOREA)
    • Year and Date
      2011-05-17
  • [Presentation] Characteristics of plasmonic racetrack resonators in a ditch structure2011

    • Author(s)
      Okamoto, H.
    • Organizer
      5th Int'l Conference on Surface Plasmon Photonics
    • Place of Presentation
      BEXCO (Busan, KOREA)
    • Year and Date
      2011-05-17
  • [Presentation] Surface plasmon excitation by 2D-hexagonal plasmonic crystal2011

    • Author(s)
      Tanabe, S.
    • Organizer
      5th Int'l Conference on Surface Plasmon Photonics
    • Place of Presentation
      BEXCO (Busan, KOREA)
    • Year and Date
      2011-05-16
  • [Book] プラズモン基礎理解の徹底と応用展開2011

    • Author(s)
      原口雅宣, 他
    • Total Pages
      1-39,327-332
    • Publisher
      株式会社技術情報協会
  • [Book] プラズモニクス~光・電子デバイス開発最前線~2011

    • Author(s)
      原口雅宣, 他
    • Total Pages
      55-67
    • Publisher
      NTS出版

URL: 

Published: 2013-06-26  

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