2013 Fiscal Year Annual Research Report
ＴＨｚ波帯金属表面局在電場の３次元分光イメージング
| Project/Area Number |
23656049
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
久武 信太郎 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (20362642)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高原 淳一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90273606)
|
|---|
| Keywords | テラヘルツ / プラズモン / 局在電場 / 分光 / イメージング / センサ / メタルホールアレイ |
|---|
| Research Abstract |
本研究は、THz波(100 GHz-10 THz)帯の電磁波を対象に、波長と構造寸法が同程度のいわゆる共鳴領域において特徴的に振る舞う金属周期開口の特性を、その表面に局在する電場の3次元イメージングにより実験的に明らかにし、局在電場モニタ型の物質センサへの応用の道を開拓することを目的としていた。計画ではホモダイン型の従来技術に基づき研究を遂行する予定であったが、計測精度等に問題があることが明らかとなった。そこで、H24年度までに、自己ヘテロダイン型の新しい計測方法を提案し、金属近傍のTHz電場の振幅と位相を同時に低擾乱で測定する系を確立した。H24年度までに確立した計測手法では、THz電場の情報をプローブ光の偏光状態から読み取る手法としていたが、この従来手法では検出感度がプローブ光の偏光状態によって変動する問題があった。金属周期開口近傍の電場をファイバマウント型センサを移動させて計測する際、プローブ光の偏光状態が変動する。H25年度の前半では、この新たに生じた問題の解決に取り組んだ。具体的には、THz電場によってプローブ光に生成された変調サイドバンドの光領域でのコヒーレント受信を原理とする我々が提案する新しい計測手法を自己ヘテロダイン型計測システムに組み込んだ。これにより、感度変動なく、プローブを移動させながら高速に（ステージの移動速度に制限されるまで）ショット雑音限界に迫る計測が可能となり、その結果、THz電場の位相発展を測定することに成功した。H25年度後半には、新たに構築したシステムにより、金属周期開口近傍電場の分光特性を計測し、様々な現象を実験的に観測した。例えば、ホーンアンテナから放射された曲率を持つ波面で金属周期開口を励起した場合でも、透過THz波はコリメートされる現象を発見した。
|
