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2013 Fiscal Year Annual Research Report

表面プラズモン支援型微小非線形光学素子の提案とナノフォトケミストリーへの応用

Research Project

Project/Area Number 23360032
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

杉田 篤史  静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20334956)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 間瀬 暢之  静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40313936)
川田 善正  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (70221900)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywords非線形光学 / 表面プラズモン / ナノ光デバイス
Research Abstract

ナノサイズの金属ナノ構造体の光学応答が大きな注目を集めている。このような金属ナノ構造体に光を照射すると、表面プラズモンと呼ばれる伝導電子の集団振動状態が励起され、その表面に局在した高密度光電場が発生する。本研究では、この高密度な光電場の非線形光学への展開について検討した。これまでにも表面プラズモン増強光電場の非線形光学への応用について多数の研究が報告されているが、金属ナノ構造体表面に非線形性の大きな非線形光学(NLO)ポリマー材料を積層し、実効的な非線形性の増強を試みた点が、この研究の特徴である。平成24年度までに金属ナノ構造体の形状の調整により、表面プラズモン共鳴波長の制御に成功した。また、共鳴波長の異なるNLOポリマーの準備も進めている。
平成25年度は、非線形光学ポリマーを積層した金属ナノ構造体の非線形光学波長変換効果を観測し、提案技術の優位性を実証した。非線形光学応答は、第二高調波法によって実施した。研究の結果、金属ナノ構造体の表面プラズモン共鳴波長と励起光の波長が一致すると、高効率での波長変換動作の実現に成功した。金属ナノ構造体自身も、その表面非線形性によって第二高調波光を発生しうるが、同じ条件でNLOポリマーを積層した場合と非線形光学ポリマーを積層しなかった場合とで測定した結果、第二高調波発生効率に有意な差が見られ、NLOポリマー積層による非線形性増大効果の優位性を実証した。NLOポリマーの共鳴波長が、励起光の波長に近づくのに従い、第二高調波発生効率が高くなることについても確認した。現時点では、NLOポリマーを積層による波長変換効率の増加は、60%である。しかし、小スケールながら、より励起光波長に近い共鳴周波数のNLOポリマーの合成に成功している。これらの利用により、より高効率での非線形光学波長変換動作が期待される。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (31 results)

All 2014 2013

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (27 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Second order nonlinear optical susceptibilities in non-electrically poled guest-host polymers with novel tricyanofuran chromophores2014

    • Author(s)
      Kazuma Ito, Yasuaki Sato, Ryosuke Takasu, Nobuyuki Mase, Yoshimasa Kawata, Shigeru Tasaka and Atsushi Sugita
    • Journal Title

      Japanese J.ournal of Applied Physics

      Volume: 53 Pages: 01AD09

    • DOI

      DOI: 10.7567/JJAP.53.01AD09

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanometric light spots of cathode luminescence in Y2O3:Eu3+ phosphor thin films excited by focused electron beams as ultra-small illumination source for high-resolution optical microscope2014

    • Author(s)
      2. Atsushi Sugita, Masashi Kamiya, Chiyu Morita, Aki Miyake, Yasunori Nawa, Yuriko Masuda, Wataru Inami, Hiro-ko Kominami, Yoichiro Nakanishi, and Yoshimasa Kawata
    • Journal Title

      Optical Materials Express

      Volume: 4 Pages: 155–161

    • DOI

      DOI: 10.1364/OME.4.000155

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Second-order nonlinear optical susceptibilities of nonelectrically poled DR1-PMMA guest-host polymers2013

    • Author(s)
      3. Atsushi Sugita, Yasuaki Sato, Kazuma Ito, Kenta Murakami, Yasuaki Tamaki, Nobuyuki Mase, Yoshimasa Kawata and Shigeru Tasaka
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 117 Pages: 14857-14864

    • DOI

      10.1021/jp407892b

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Amorphous silicon nitride thin films implanted with cerium ions for cathodoluminescent light source2013

    • Author(s)
      Akito Chiba, Shinnosuke Tanaka, Wataru Inami, Atsushi Sugita, Kazumasa Takada, Yoshimasa Kawata
    • Journal Title

      Optical Materials

      Volume: 35 Pages: 1887-1889

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2013.02.018

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 非線形光学ポリマー中での局在表面プラズモ光電場の第二高調波発生2014

    • Author(s)
      杉田篤史,平林拓磨,小野篤史,川田善正
    • Organizer
      日本物理学会 第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス (神奈川県)
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] トリシアノフラン系色素を含むホスト-ゲストポリマーにおける二次非線形光学効果の界面吸着挙動に対する依存性2014

    • Author(s)
      高須亮佑,伊藤一磨,佐藤保彰,川田善正,間瀬暢之,杉田篤史
    • Organizer
      第61回応用物理学科春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学 (神奈川県)
    • Year and Date
      20140317-20140320
  • [Presentation] 表面プラズモン増強光電場によって励起された非線形光学ポリマー中における第二高調波現象II」2014

    • Author(s)
      佐藤知幸,小野篤史,川田善正,杉田篤史
    • Organizer
      第61回応用物理学科春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学 (神奈川県)
    • Year and Date
      20140317-20140320
  • [Presentation] 金ナノロッド/非線形光学ポリマー複合系からの第二高調波発生2014

    • Author(s)
      平林拓磨,小野篤史,川田善正,杉田篤史
    • Organizer
      第61回応用物理学科春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学 (神奈川県)
    • Year and Date
      20140317-20140320
  • [Presentation] Second-order nonlinear susceptibilities in nonelectrically poled DR1-PMMA guest-host polymers2014

    • Author(s)
      Atsushi Sugita, Yasuaki Sato, Kazuma Ito, Yoshimasa Kawata, Shigeru Tasaka
    • Organizer
      Organic Photonic Materials and Devices XVI, Photonics West 2014
    • Place of Presentation
      San Francisco, U.S.A
    • Year and Date
      20140201-20140206
  • [Presentation] Y2O3:Eu3+薄膜におけるカソードルミネッセンス高効率化のためのポストアニーリング条件の検討2014

    • Author(s)
      守田智勇、益田有里子、名和靖矩、三宅亜紀、居波渉、杉田篤史、小南裕子、川田善正、中西洋一郎
    • Organizer
      映像メディア学会・発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • Place of Presentation
      新潟大学 (新潟県)
    • Year and Date
      20140124-20140125
  • [Presentation] 非線形光学高分子の無電界ポーリング現象と二次非線形光学への展開2014

    • Author(s)
      杉田篤史
    • Organizer
      レーザー学会創立40周年記念学術講演会 第34回年次大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場 (福岡県)
    • Year and Date
      20140120-20140122
    • Invited
  • [Presentation] 光パルスによる高分子表面の分子運動評価2013

    • Author(s)
      杉田篤史
    • Organizer
      第44回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学浜松キャンパス (静岡県)
    • Year and Date
      20131102-20131103
    • Invited
  • [Presentation] 表面プラズモン増強光電場によって励起されたホスト–ゲスト型ポリマー中における第二高調波発生2013

    • Author(s)
      佐藤知幸、須藤要、小野篤史、川田義正、杉田篤史
    • Organizer
      第44回 中部化学関係学協会支部連合秋季大
    • Place of Presentation
      静岡大学浜松キャンパス (静岡県)
    • Year and Date
      20131102-20131103
  • [Presentation] ポリマー薄膜/金属ナノ微粒子複合系の光学応答2013

    • Author(s)
      平林拓磨、小野篤史、川田善正、杉田篤史
    • Organizer
      第44回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学浜松キャンパス (静岡県)
    • Year and Date
      20131102-20131103
  • [Presentation] 超解像度光学顕微鏡のための蛍光体薄膜に関する研究2013

    • Author(s)
      守田智勇、益田有里子、名和靖矩、三宅亜紀、居波渉、小南裕子、川田善正、中西洋一郎、杉田篤史
    • Organizer
      第44回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学浜松キャンパス (静岡県)
    • Year and Date
      20131102-20131103
  • [Presentation] ホスト–ゲスト型非線形光学ポリマーの無電界ポーリング現象とその二次非線形光学感受率2013

    • Author(s)
      高須亮佑、伊藤一磨、佐藤保彰、村上健太、川田善正、田坂茂、間瀬暢之、杉田篤史
    • Organizer
      第44回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学浜松キャンパス (静岡県)
    • Year and Date
      20131102-20131103
  • [Presentation] 近赤外用ホスト・ゲスト型非線形光学ポリマーの開発2013

    • Author(s)
      伊藤一磨、佐藤保彰、居波渉、間瀬暢之、川田善正、杉田篤史
    • Organizer
      第44回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学浜松キャンパス (静岡県)
    • Year and Date
      20131102-20131103
  • [Presentation] ホストゲスト型非線形光学ポリマーにおける無電界ポーリング現象2013

    • Author(s)
      佐藤保彰、伊藤一磨、居波渉、間瀬暢之、川田善正、杉田篤史
    • Organizer
      第44回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学浜松キャンパス (静岡県)
    • Year and Date
      20131102-20131103
  • [Presentation] 金属ナノ構造体/誘電体薄膜積層系の線形光学応答2013

    • Author(s)
      杉田篤史,平林拓磨,小野篤史,川田善正
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス (徳島県)
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] 第二高調波法によるホスト-ゲストポリマーにおける界面配向現象に関する調査2013

    • Author(s)
      高須亮佑、伊藤一磨、佐藤保彰、村上健太、川田善正、田坂茂、杉田篤史
    • Organizer
      第7回分子科学討論会 2013京都
    • Place of Presentation
      京都テルサ (京都府)
    • Year and Date
      20130924-20130927
  • [Presentation] 表面プラズモン増強光電場によって励起されたホスト-ゲスト型ポリマー中における第二高調波発生2013

    • Author(s)
      佐藤知幸、須藤要、小野篤史、川田義正、杉田篤史
    • Organizer
      第7回分子科学討論会 2013京都
    • Place of Presentation
      京都テルサ (京都府)
    • Year and Date
      20130924-20130927
  • [Presentation] ポリマー薄膜/金属ナノ微粒子複合体における線形光学応答2013

    • Author(s)
      平林拓磨、小野篤史、川田善正、杉田篤史
    • Organizer
      第7回分子科学討論会 2013京都
    • Place of Presentation
      京都テルサ (京都府)
    • Year and Date
      20130924-20130927
  • [Presentation] 電子線励起支援型超解像度光学顕微鏡のためのY2O3:Eu蛍光体薄膜の開発に関する研究2013

    • Author(s)
      守田智勇、神谷将至、益田有里子、名和靖矩、三宅亜紀、居波渉、小南裕子、川田善正、中西洋一郎、杉田篤史
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス (京都府)
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] 表面プラズモン増強光電場によって励起された非線形光学ポリマー中における第二高調波発生現象2013

    • Author(s)
      杉田篤史,佐藤知幸,周藤要,小野篤史,川田善正
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス (京都府)
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] トリシアノフラン系色素を含むホスト・ゲストポリマーにおける二次非線形光学効果2013

    • Author(s)
      伊藤一磨,佐藤保彰,居波渉,間瀬暢之,川田善正,杉田篤史
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス (京都府)
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] ホストゲスト型非線形光学ポリマーにおける無電界ポーリング現象2013

    • Author(s)
      佐藤保彰,伊藤一磨,居波渉,間瀬暢之,川田善正,杉田篤史
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス (京都府)
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] High resolution imaging by electron-beam excitation assisted optical microscope with emission layer for a brighter nanometric light source2013

    • Author(s)
      Yuriko Masuda,Yasunori Nawa, Chiyu Morita, Masashi Kamiya, Wataru Inami, Aki Miyake, Atsushi Sugita, Yoshimasa Kawata, Yoichiro Nakanishi
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会(JSAP-OSA Joint Symposia)
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス (京都府)
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] トリシアノフラン色素分子のポリメチルメタクリレート中での界面配向現象2013

    • Author(s)
      杉田篤史、伊藤一磨、佐藤保彰、高須亮祐、川田善正、田坂茂
    • Organizer
      62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス (石川県)
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] Second Harmonic Generations pumped by Surface Plasmon Enhanced Fields in Nonelectrically Poled NLO Polymers2013

    • Author(s)
      Atsushi Sugita, Tomoyuki Sato, Kaname Suto, Atsushi Ono, Yoshimasa Kawata, and Shigeru Tasaka
    • Organizer
      CLEO 2013
    • Place of Presentation
      San Jose Convention Center, San Jose, U. S. A.
    • Year and Date
      20130610-20130615
  • [Presentation] ポリメチルメタクリレート/ガラス界面における有機色素分子の配向挙動と二次非線形光学現象2013

    • Author(s)
      田杉田篤史、佐藤靖彰、伊藤一磨、村上健太、川田善正、田坂 茂
    • Organizer
      第62回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      京都国際会議場 (京都府))
    • Year and Date
      20130529-20130531
  • [Presentation] Second order nonlinear optical susceptibility of nonelectrically poled DR1-doped PMMA host-guest polymers2013

    • Author(s)
      Atsushi Sugita, Yasuaki Sato, Kazuma Ito, Kenta Murakami, Nobuyuki Mase, Yoshimasa Kawata
    • Organizer
      CLEO/Europe-IQEC 2013
    • Place of Presentation
      Munich, Germany
    • Year and Date
      20130511-20130516

URL: 

Published: 2015-05-28  

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