2014 Fiscal Year Annual Research Report
近接場超短パルスによるプラズモン波束のコヒーレント制御
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25810013
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
西山 嘉男 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 特任助教 (40617487)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | プラズモン / 波束 / 近接場顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では近接場超短パルスによって貴金属ナノ構造体中でプラズモンの波束を生成し、そのダイナミクスを時空間分解測定によって観測、さらにパルスの位相変調によって波束を制御することを目的としている。
本年度では、前年度に構築した超高速近接場測定装置を用いた時間分解近接場測定を主に行った。その際、対象試料である金ナノロッドの条件（主に長さ）を系統的に変えて行った。その結果、励起されるプラズモンモードの数に応じて時間変化の特徴が変化することを観測した。特に、二つのプラズモンモードを同時に励起したときには、時間分解信号に量子ビートに帰属される特徴的な時間変化が現れた。これは重ね合わせ状態である波束に見られる特徴であり、プラズモンの波束のダイナミクスをとらえることに初めて成功した。さらに、感度の向上により時間分解近接場像において明瞭な空間パターンの変化を観測した。特に、波束の運動の半周期にあたる時間では波束を構成する個々のモードの空間パターンが観測された。この実験結果は波束のモデル計算によっても再現され、フェムト秒の時間とナノメートルの空間スケールで波束のダイナミクスを画像によってとらえることにも成功した。
さらに、考察の結果、用いた実験手法が波束のコヒーレント制御に適用できることを見出した。実際にイメージングにより評価される波束の位相情報はモデル計算によっても高精度で再現された。一連の実験手法を現在進めている波形整形システムによるパルス制御と組み合わせることで、波束の自在な制御が実現できる見通しが得られた。
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