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2013 Fiscal Year Annual Research Report

不規則構造を利用した高効率光捕集構造の開発

Research Project

Project/Area Number 24651111
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

藤原 英樹  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (10374670)

Keywords不規則構造 / 光局在 / ランダムレーザー
Research Abstract

本研究では、異なる光学特性を持つランダム構造の多層化と多重散乱による光局在効果の相乗効果を利用した新しい表面光捕集構造の提案・開発を行うことを目指している。本年度も昨年度から継続して、単分散球状ナノ粒子の共鳴特性を利用したランダム構造中の局在モード特性の制御手法の実証実験を行った。特に欠陥サイズや散乱体ナノ粒子等の構造パラメータ変化に対するランダムレーザー発振特性の変化を観測し、本制御手法の有効性について検証を行った。
散乱体サイズの発振特性への影響を観測するため、液中レーザー溶融法により、異なる3種類の球状ZnOナノ粒子(粒径: 223, 234, 303 nm)を作製し、ポリスチレン微粒子(900nm)を欠陥として導入した球状ZnOナノ粒子フィルムを試料とした。欠陥において誘起されるレーザー発振挙動の観測を行った結果、ZnOナノ粒子サイズの変化に伴ってランダムレーザー発振波長が変化する様子を観測し、個々の散乱体の共鳴特性の変化から予測される波長変化と良く一致する事を確認した。
また、欠陥粒子サイズの発振特性への影響を確認するため、異なる粒径をもつ欠陥粒子(粒径: 300, 900, 2000 nm)を導入した球状ZnOナノ粒子フィルム(粒径 234 nm)を作製し、各欠陥サイズにおけるレーザー発振特性の観測を行った。その結果、欠陥サイズは発振しきい値と発振波長には影響を与えず、誘起される平均レーザー発振ピーク数〈n〉のみが変化する事を確認し、欠陥サイズが小さいほど単一モードレーザー発振が誘起される確率が高くなることが明らかとなった。
これらの結果は、散乱体や欠陥粒子サイズの調整により、ランダムな構造中においても、局在モードを任意に制御できる可能性を示しており、有用な光学媒質を安価・簡便に作製できる事を示す重要な知見を与える成果であると考えている。

  • Research Products

    (27 results)

All 2014 2013

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (19 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Efficient optical coupling into a single plasmonic nanostructure using a fiber-coupled microspherical cavity2014

    • Author(s)
      H. Takashima, K. Kitajima, Y. Tanaka, H. Fujiwara, and K. Sasaki
    • Journal Title

      Phys. Rev. A

      Volume: 89 Pages: 021801

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.89.021801

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of Spherical-Shaped Submicron Particles of ZnO Using Laser-induced Melting of Submicron-sized Source Materials2013

    • Author(s)
      T. Tsuji, Y. Higashi, M. Tsuji, H. Fujiwara, Y. Ishikawa, and N. Koshizaki
    • Journal Title

      Journal of Laser Micro/Nanoengineering

      Volume: 8 Pages: 292-295

    • DOI

      10.2961/jlmn.2013.03.0017

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two-photon excited fluorescence from a PIC-attached Au-coated tip via a thin tapered fiber under a weak CW excitation2013

    • Author(s)
      F. Ren, H. Takashima, Y. Tanaka, H. Fujiwara, and K. Sasaki
    • Journal Title

      Opt. Express

      Volume: 21 Pages: 27759-27769

    • DOI

      10.1364/OE.21.027759

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nonlinear phenomena from a PIC attached gold tip using a plasmonic-whispering gallery mode hybrid system2013

    • Author(s)
      F. Ren, H. Takashima, Y. Tanaka, H. Fujiwara, and K. Sasaki
    • Journal Title

      Proc. SPIE

      Volume: 8816 Pages: 881612

    • DOI

      10.1117/12.2022626

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Randomization of gold nano-brick arrays: a tool for SERS enhancement2013

    • Author(s)
      Yoshiaki Nishijima, Jacob B. Khurgin, Lorenzo Rosa, Hideki Fujiwara, and Saulius Juodkazis
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 21 Pages: 13502-13514

    • DOI

      10.1364/OE.21.013502

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of Spherical Particles Using Laser-induced Melting of Submicron-sized Materials2013

    • Author(s)
      Takeshi Tsuji, Yuuma Higashi, Masaharu Tsuji, Hideki Fujiwara, Naoto Koshizaki, and Yoshie Ishikawa
    • Journal Title

      Proceedings of The 14th International Symposium on Laser Precision Microfabrication

      Volume: 14 Pages: 205-205

  • [Journal Article] Fabrication of Spherical-Shaped Submicron Particles of ZnO Using Laser-induced Melting of Submicron-sized Source Materials2013

    • Author(s)
      Yuuma Higashi, Takeshi Tsuji, Masaharu Tsuji, Hideki Fujiwara, Naoto Koshizaki, and Yoshie Ishikawa
    • Journal Title

      Proceedings of The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim

      Volume: 10 Pages: WPE-12

  • [Journal Article] ランダムレーザで 良好な発振を実現─球状のサブマイクロ粒子が成功のカギ2013

    • Author(s)
      藤原英樹、越崎直人
    • Journal Title

      Laser Focus World Japan

      Volume: 9 Pages: 16-17

  • [Presentation] 酸化亜鉛サブミクロン球状粒子フィルムにおけるランダムレーザー発振波長制御2014

    • Author(s)
      煮雪亮, 石川善恵, 越崎直人, 辻剛志, 藤原英樹, 笹木敬司
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学相模原キャンパス、相模原市
    • Year and Date
      20140317-20140320
  • [Presentation] テーパファイバを介した金ナノ構造体のプラズモン励起による2光子励起蛍光2014

    • Author(s)
      藤原英樹, 任芳, 高島秀聡, 田中嘉人,笹木敬司
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学相模原キャンパス、相模原市
    • Year and Date
      20140317-20140320
  • [Presentation] 酸化亜鉛サブミクロン球状粒子で光を操る~新奇ランダムレーザーの実現2013

    • Author(s)
      藤原英樹
    • Organizer
      東京工業大学応用セラミックス研究所共同利用研究ワークショップ サブミクロン球状粒子の合成とその応用
    • Place of Presentation
      東京工業大学田町キャンパス、東京都港区
    • Year and Date
      20131217-20131218
    • Invited
  • [Presentation] Manipulation of photon localized fields within a random medium: realization of low-threshold and quasi-single-mode random laser2013

    • Author(s)
      Hideki Fujiwara
    • Organizer
      The 14th RIES-Hokudai International Symposium “網 [mou]”
    • Place of Presentation
      Chateraise Gateaux Kingdom Sapporo, Sapporo
    • Year and Date
      20131211-20131212
    • Invited
  • [Presentation] Two-photon excited fluorescence from a PIC-attached Au-coated tip via a thin tapered fiber under a weak CW excitation2013

    • Author(s)
      Fang Ren, Hideaki Takashima, Hideki Fujiwara, and Keiji Sasaki
    • Organizer
      The 14th RIES-Hokudai International Symposium “網 [mou]”
    • Place of Presentation
      Chateraise Gateaux Kingdom Sapporo, Sapporo
    • Year and Date
      20131211-20131212
  • [Presentation] ダイヤモンドナノ粒子を用いた紫外ランダムレーザー発振2013

    • Author(s)
      煮雪亮, 藤原英樹, 笹木敬司
    • Organizer
      第49回応用物理学会北海道支部/第10回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学学術交流会館、札幌市
    • Year and Date
      20131209-20131210
  • [Presentation] NbドープTiO2基板上の単一CdSe/ZnS量子ドット発光特性2013

    • Author(s)
      長尾優樹, 藤原英樹, 笹木敬司
    • Organizer
      第49回応用物理学会北海道支部/第10回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学学術交流会館、札幌市
    • Year and Date
      20131209-20131210
  • [Presentation] ダイヤモンドナノ粒子薄膜における紫外ランダムレーザー発振2013

    • Author(s)
      藤原英樹, 煮雪亮, 笹木敬司
    • Organizer
      ナノマクロ物質・デバイス・システム創製アライアンス 平成25年度新エネルギー材料・デバイスプロジェクトグループ研究会
    • Place of Presentation
      東北大学分子材料科学高等研究機構、仙台市
    • Year and Date
      20131119-20131120
  • [Presentation] 酸化亜鉛ナノ粒子フィルムからの擬似単一モードランダムレーザー発振の温度依存特性2013

    • Author(s)
      中村俊博,安達定雄, 藤原英樹, 煮雪亮, 笹木敬司, 辻剛志, 石川善恵, 越崎直人
    • 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、京田辺市
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] ダイヤモンドナノ粒子フィルムにおけるランダムレーザー発振2013

    • Author(s)
      煮雪亮, 藤原英樹, 笹木敬司
    • 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、京田辺市
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] TiO2 基板上の単一 CdSe/ZnS 量子ドットの発光特性解析2013

    • Author(s)
      長尾優樹, 藤原英樹, 笹木敬司
    • 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、京田辺市
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] ダイヤモンドナノ粒子を用いた紫外ランダムレーザー発振2013

    • Author(s)
      藤原英樹, 煮雪亮, 笹木敬司
    • Organizer
      2013年光化学討論会
    • Place of Presentation
      愛媛大学、松山市
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] Nonlinear phenomena from a PIC attached gold tip using a plasmonic-whispering gallery mode hybrid system2013

    • Author(s)
      Fang Ren, Hideaki Takashima, Yoshito Tanaka, Hideki Fujiwara, and Keiji Sasaki
    • Organizer
      SPIE Optics & Photonics
    • Place of Presentation
      San Diego Convention Center, USA
    • Year and Date
      20130825-20130829
  • [Presentation] Fabrication of Spherical-Shaped Submicron Particles of ZnO Using Laser-induced Melting of Submicron-sized Source Materials2013

    • Author(s)
      Yuuma Higashi, Takeshi Tsuji, Masaharu Tsuji, Hideki Fujiwara, Yoshie Ishikawa, and Naoto Koshizaki
    • Organizer
      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
    • Place of Presentation
      Kyoto International Conference Center, Kyoto
    • Year and Date
      20130630-20130704
  • [Presentation] Realization of Single-Mode Random Lasing Within a Zinc Oxide Nanoparticle Film2013

    • Author(s)
      Ryo Niyuki, Yoshie Ishikawa, Naoto Koshizaki, Takeshi Tsuji, Hideki Fujiwara, and Keiji Sasaki
    • Organizer
      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
    • Place of Presentation
      Kyoto International Conference Center, Kyoto
    • Year and Date
      20130630-20130704
  • [Presentation] Direct imaging of localized fields in a gold nanostructure using a scattering-type near-field microscope2013

    • Author(s)
      Hideki Fujiwara, Yoshito Tanaka, and Keiji Sasaki
    • Organizer
      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
    • Place of Presentation
      Kyoto International Conference Center, Kyoto
    • Year and Date
      20130630-20130704
  • [Presentation] Random Lasing at a Defect Particle Intentionally Embedded in a ZnO Nanoparticle Film2013

    • Author(s)
      Hideki Fujiwara, Ryo Niyuki, Takeshi Tsuji and Keiji Sasaki
    • Organizer
      3rd International Workshop on Microcavities and Their Applications
    • Place of Presentation
      Peking University, China
    • Year and Date
      20130527-20130531
  • [Presentation] Fabrication of Spherical-Shaped Submicron Particles of ZnO Using Laser-induced Melting of Submicron-sized Source Materials2013

    • Author(s)
      T. Tsuji, Y. Higashi, M. Tsuji, H. Fujiwara, Y. Ishikawa, and N. Koshizaki
    • Organizer
      The 6th International Congress on Laser Advanced Materials Processing
    • Place of Presentation
      TOKI MESSE Niigata Convention Center, Niigata
    • Year and Date
      2013-07-25
  • [Presentation] Quasi-single mode random laser2013

    • Author(s)
      H. Fujiwara, R. Niyuki, T. Tsuji, Y. Ishikawa, N. Koshizaki, and K. Sasaki
    • Organizer
      Collaborative Conference on Materials Research
    • Place of Presentation
      Ramada Plaza Jeju Hotel, South Korea
    • Year and Date
      2013-06-27
    • Invited

URL: 

Published: 2015-05-28  

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