2012 Fiscal Year Annual Research Report

粒子アセンブリ法によるフォトニック結晶テラヘルツレーザの創製

Research Project

Project/Area Number	22686068
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	高木健太独立行政法人産業技術総合研究所, サステナブルマテリアル研究部門, 主任研究員 (00400284)
Project Period (FY)	2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords	フォトニック結晶 / テラヘルツ材料・素子 / 粒子アセンブリ
Research Abstract	本研究は、粒子アセンブリ法を用いた発振素子内包型フォトニック結晶の作製によるテラヘルツレーザの創製を目標とし，昨年度においては結晶格子となる粒子の粒径が従来より小径(200μm以下)となる粒子の３次元配列を可能とするような粒子配列システムの再設計し、その製作を行った。そこで本年度は、本システムの動作プログラムの開発を進めるとともに、３次元粒子配列の主要技術となる粒子間接合技術についての検討を行った。粒子間接合は微小点ファイバーレーザを用いて行うが、従来システムの焦点は40μm以上であるため、粒径200μmの微小粒子を過溶解することなく接合することが困難であることが分かっている。今年度は新システムに導入した焦点径20μmのレーザを用いて接合実験を実施した。まず、小径粒子の作製法として高精度単分散粒子が量産できるＰＯＥＭ法の適用を検討していたが、粒子原料のポリエチレンの表面張力が小さいことから粒子作製は困難であることが判明し、当初のオイルバス法による粒子作製を選択した。オイルバス法と２軸ロール分級法により粒径200±20μmのジルコニア/ポリエチレンおよびチタニア/ポリエチレン単分散球形粒子を準備した。この粒子を用いて初期接合テストを実施したところ、小径粒子接合は全てのサイズが従来の半分であるために、レーザの照射位置や角度、出力などを高精度に調節する必要があることが判明した。そこで、新システムを用いてレーザ照射座標・角度を精密に調整したところ、安定した粒子間接合ができた。またレーザ出力を調整することで、接合径を50～150μmで調整できることが分かった。３次元配列の要となる粒子間接合技術が確立したことから、フォトニック結晶の作製を早急に実施する。
Current Status of Research Progress	Reason 24年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	24年度が最終年度であるため、記入しない。