2015 Fiscal Year Annual Research Report
金属ナノスリット・アレイによる入射角度および偏光に無依存な光学フィルタ
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25390099
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
菊田 久雄 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10214743)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 金属ナノスリット / 光学フィルタ / 光共鳴 / メタマテリアル / ナノインプリント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の目的は、光の波長より短い周期で構成される金属スリット・アレイによって、透過波長が入射角度に依存しない光学フィルタを製作することであった。このフィルタは、金属スリット内での厚み方向の共鳴現象を利用している。本研究では光学機能をもたせるための設計方法の確立、および、ナノインプリント法と無電解メッキ法を用いて大面積のフィルタを効率的に作製する技術の確立を目指した。
ナノインプリントによってエポキシ系樹脂(SU8)の溝構造を作製し、無電解銅メッキと表面研磨によって金属ナノスリットアレイを作製した。測定された反射スペクトルは吸収の共鳴波長をもち、その波長が形状から算出された共鳴波長と一致することを確認した。
一方、より硬い樹脂によってメッキ後の表面研磨を容易にすることを目的に、有機／無機ハイブリッド樹脂(Ormostamp)のインプリントによって作製する手法についても試みた。無電解メッキによって溝部に銅を埋め込むことには成功したものの、銅と樹脂の密着度が低いために、研磨行程で銅が剥がれ落ちてしまい、金属ナノスリット構造を作製するには至らなかった。
一方、三角格子構造をもつ微細凹凸構造に金属膜を被せることで、入射光の偏光状態に依存せずに光波が共鳴することを電磁場解析によって示した。また、エポキシ系樹脂によるナノインプリントで三角格子構造を作製し、共鳴スペクトルのピーク波長が偏光に依存しないことを実験で示した。さらに、この構造は高感度な屈折率センサとして機能し、構造を覆う溶液の屈折率によって共鳴波長が変化することを実験で示した。
その他、偏光レーザビームによって、金属膜にスリット構造を設ける手法について提案を行った。
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