2014 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ領域における円偏光生成と計測および応用技術の研究開発
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26286023
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
石橋 隆幸 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20272635)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 円偏光 / 磁気光学効果 / 近接場光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、近年注目を集めている近接場光を利用したナノ領域におけるフォトニクスに円偏光の生成と計測技術を組み合わせた、これまでにない新しいナノフォトニクス技術の開発を目的とする。具体的には、ナノサイズの円偏光を生成するプローブ（ナノ円偏光プローブ）を電磁界シミュレーションを基に設計し、微細加工技術を駆使することによって、10 nmの空間分解能を有する円偏光計測技術を開発するものである。
26年度は、本研究の目的であるナノサイズの円偏光を効率よく生成するために、ナノサイズのアパーチャーとV型溝構造を組み合わせた新しいアパーチャー構造を提案し、有限要素法を用いた電磁界計算によりその有効性を確かめた。本研究で提案した構造では、金薄膜に形成したV型溝構造に波長633 nmの円偏光を照射すると、溝の底部に電界強度の強いチャネルプラズモンポラリトンが生成される。そして、チャネルプラズモンポラリトンの定在波が生じる条件において、V型溝構造の交差点に設けたナノサイズのアパーチャーに高強度の円偏光が生成されることがシミュレーションにより明らかになった。さらに、生成される円偏光のアパーチャーに生成されるV型溝構造の長さ及び角度依存性を調査した結果、最適な構造における光強度の入射光に対する増強は、最大で2700倍以上となり、これまでに報告された方法の中で最も効率の良い構造であることがわかった。以上のことから、本提案は、10 nm以下の大きさの高強度の円偏光を生成する方法として大変有望であると結論づけられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ナノサイズの円偏光を生成するための構造を電磁界シミュレーションにより検討した。その結果、提案したアパーチャー構造とV溝構造を組み合わせたこれまでにない新しい構造において、ナノサイズの円偏光を生成と電界強度の増強が可能であることを示した。この構造は、ナノサイズの空間分解能を有する近接場顕微鏡の円偏光プローブとして利用可能である。初年度の計画は、シミュレーションによる円偏光プローブの設計であるので、おおむね順調に研究が進んでいるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度は、ナノサイズの円偏光を生成するための構造を提案し、シミュレーションによる性能評価と構造の最適化を行った。今後は、提案したV溝構造とアパーチャーを組み合わせた構造を実際に作製するための技術の開発を進める必要がある。そして、実際に作製した構造を用いて、ナノサイズの円偏光が生成されていることを実験的に実証する。V溝構造とアパーチャーを組み合わせた構造は、金薄膜を収束イオンビームにより加工することで作成する予定である。また、円偏光の生成の確認については、磁性材料を試料として、磁気光学効果を測定することによって確認する予定である。ナノサイズの円偏光の生成が確認できれば、V溝構造とアパーチャーを組み合わせた構造を応用した近接場光学顕微鏡用のプローブの開発を進める。
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| Causes of Carryover |
予定していた論文投稿料が次年度の支払いとなった分が次年度使用額が生じた理由である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度に支払いが完了しなかった論文投稿料を支払う予定である。その他については、交付申請補に記載した通りの予定である。
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