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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Development of generation and measurement method for nano-sized circular polarized light

Research Project

Project/Area Number 26286023
Research InstitutionNagaoka University of Technology

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)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsナノ円偏光 / 近接場光
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した。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)を有限差分時間領域(FDTD)法による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、その実現を目指した。
Au膜にV溝アパーチャー構造を設けることによって、channel plasmon-polaritonsの電場増幅効果を利用した、高い電界強度を有する円偏光の生成技術を提案した。シミュレーションは、有限要素法をベースとしたComsol Multiphysics 4.3bのRadio Frequency moduleを用いて行った。シミュレーションによって、ナノサイズの円偏光が生成されるメカニズムの解明と、最適な構造の設計を行なった。実際にAu膜に集束イオンビームを使って作製したV溝アパーチャー構造をでは、SNOMを用いた測定によって、アパーチャー内において電界の増強効果が確認された。その後、V型溝とアパーチャーレス光プローブの組み合わせによる、強いナノサイズ円偏光の生成が可能なナノ円偏光プローブを提案した。シミュレーションでは、プローブの先端中央の真下に半値幅(FWHM)が10 nmで円偏光度Cがほぼ1の円偏光が生成されることおよび電場強度が約50倍に増幅されることを見出した。さらに、ここまでのシミュレーション結果を基に、Auを蒸着したSiNプローブの先端付近を集束イオンビームで加工した、ナノ円偏光プローブを作製することに成功した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Optimization of Aperture Antenna with V-groove Structures to Improve Intensity of Nanosized Circularly Polarized Light2017

    • Author(s)
      Yongfu Cai, Katsuji Nakagawa, Hiroshi Kikuchi, Naoki Shimidzu and Takayuki Ishibashi
    • Journal Title

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      Volume: 17 Pages: 1970-1974

    • DOI

      https://doi.org/10.1166/jnn.2017.12850

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] アパーチャーレス走査型近接場磁気光学顕微鏡用試料の検討2017

    • Author(s)
      馬場 勇至、石橋 隆幸
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      横浜市
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [Presentation] アパーチャーレス走査型近接場光学顕微鏡における円偏光変調法の検討2016

    • Author(s)
      横山 太一、馬場 勇至、石橋 隆幸
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟市
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-15
  • [Presentation] Apertureless probe with V-groove structures for nanosized circularly polarized light, The 14th International Conference of Near-Field Optics2016

    • Author(s)
      Yongfu Cai, and Takayuki Ishibashi
    • Organizer
      Nanophotonics and Related Techniques (NFO-14)
    • Place of Presentation
      Hamamatsu
    • Year and Date
      2016-09-06 – 2016-09-06
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 光・磁性材料工学研究室

    • URL

      http://mst.nagaokaut.ac.jp/~t_bashi/ISHIBASHI_LAB/Home.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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