3次元積分方程式の高速解法を利用した近接場光学の数値解析

• 研究課題/領域番号: 12650040
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 田中 嘉津夫 岐阜大学, 工学部, 教授 (40092944)
• 研究分担者: 田中 雅宏 岐阜大学, 工学部, 助手 (80267848)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2002年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2001年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2000年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: 近接場光学 / シミュレーション / 積分方程式 / 表面プラズモン / 数値解析 / 表面プラ / 数値解法 / 境界要素法 / GMRES法

研究概要

近接場ナノ光学における表面プラズモンポラリトンの働きについて調べた.本研究で開発したコードを利用し,厚みのある金属スクリーンに開けた開口の近接場光分布の大規模シミュレーションをしたところ、これまで見出されていなかった開口近接場の局在増強現象を見出した.すなわち微小スポットサイズを持つにもかかわらず,従来の開口形状に比べ約1000倍以上のスループットを持つ亜鈴型開口形状を発見した.様々なパラメータを変えてシミュレーシヨンを行った結果,この現象が金属開口側面を伝播する表面プラズモンポラリトンが原因であることを突き止めた.このシミュレーシヨン結果は米国ロチェスター大学で開催され国際会議(2002近接場とその関連技術:The 7^<th> International Conference on Near-Field Optics and Related Techniques NFO7)において口頭発表し,論文として学術雑誌Journal of Microscopy(2003)に掲載予定である.金属の表面プラズモンを利用すれば、ナノスケールの光導波回路を作成できることを見出した。このシミュレーション結果はApplied Physics Letters誌(2003)に論文として発表された。

研究成果

• [文献書誌] Kazuo Tanaka, Masahiro Tanaka: "Simulation of an aperture in the thick metallic screen that gives high intensity and small spot size using surface plasmon polariton"Journal of Microscopy. 209(印刷中). (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka, Masahiro Tanaka: "Simulations of nanometric optical circuits based on surface plasmon polariton gap waveguide"Applied Physics Letters. 82. 1158-1160 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka, Mengyun Yan, Masahiro Tanaka: "Simulated output images of near-field optics by volume integral equation : Object placed on the dielectric substrate"Optical Review. 9. 213-221 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Mengyun Yan, Kazuo Tanaka, Masahiro Tanaka: "3D simulations of optical near-field distributions of planer objects by volume integral equation"IEICE Trans.Eelectron.. E85-C. 2047-2054 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 吉田貴博, 田中嘉津夫, 田中雅宏: "近接場光学PSTMイメージングシミュレーション-誘導体プローブと金属コーティング開口プローブとの比較"電子情報通信学会論文誌C. J85-C. 141-149 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka and Masahiro Tanaka: "Simulation of an aperture in the thick metallic screen that gives high intensity and small spot size using surface plasmon polariton"Journal of Microscopy. vol. 209 to be published. (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka and Masahiro Tanaka: "Simulations of nanometric optical circuits based on surface plasmon polariton gap waveguide"Applied Physics Letters. vol. 82. 1158-1160 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka, Mengyun Yan and Masahiro Tanaka: "Simulated output images of near-field optics by volume integral equation : Object placed on the dielectric substrate"Optical Review. vol. 9. 213-221 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mengyun Yan, Kazuo Tanaka and Masahiro Tanaka: "3D simulations of optical near-field distributions of planer objects by volume integral equation"IEICE Trans. Eelectron. vol.E85-C. 2047-2054 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Takahiro Yoshida, Kazuo Tanaka and Masahiro Tanaka: "Imaging simulation of near-field optical scanning microscope -Comparison between dielectric probe and metal-coated aperture probe-"IEICE Trans. Eelectron. vol.J85-C. 141-149 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka, Masahiro Tanaka: "Simulation of an aperture in the thick metallic screen that gives high intensity and small spot size using surface plasmon polariton"Journal of Microscopy. 209(掲載予定). (2003)
• [文献書誌] Kazuo Tanaka, Masahiro Tanaka: "Simulations of nanometric optical circuits based on surface plasmon polariton gap waveguide"Applied Physics Letters. 82・9. 1158-1160 (2003)
• [文献書誌] Kazuo Tanaka, Mengyun Yan, Masahiro Tanaka: "Simulated output images of near-field optics by volume integral equation : Object placed on the dielectric substrate"Optical Review. 9・5. 213-221 (2002)
• [文献書誌] Mengyun Yan, Kazuo Tanaka, Masahiro Tanaka: "3D simulations of optical near-field distributions of planer objects by volume integral equation"IEICE Trans. Eelectron.. E85-C 12. 2047-2054 (2002)
• [文献書誌] 吉田貴博, 田中嘉津夫, 田中雅宏: "近接場光学PSTMイメージングシミュレーション-誘電体プローブと金属コーティング開口プローブとの比較"電子情報通信学会論文誌C. J85-C. 141-149 (2002)
• [文献書誌] M.Tanaka, K.Tanaka: "Computer simulation for two-dimensional near-field optics with use of a metal-coated dielectricprobe"Journal of the Optical Society of America. 18・4. 919-925 (2001)
• [文献書誌] K.Tanaka, M.Yan, M.Tanaka: "A simulation of near-field optics by three dimensional volume integral of classical electromagnetic theory"Optical Review. 8・1. 43-53 (2001)
• [文献書誌] K.Tanaka, K.Iizuka: "Simulation of step fregnency imaging technique processed by the least square method"Japanese Journal of Applied Physics. 40・2A. 881-889 (2001)
• [文献書誌] 吉田貴博, 田中嘉津夫, 田中雅宏: "近接場フォトン走査型トンネル顕微鏡シミュレーション"電気学会論文誌. 121-C・7. 1179-1186 (2001)
• [文献書誌] Y.Takahashi, K.Tanaka, M.Tanaka: "Evalatation of iterative-solutions used for three-dimensional volume integral equation"電気学会論文誌. 121-A・10. 922-927 (2001)
• [文献書誌] Kazuo Tanaka,Mengyun Yan Masahiro Tanaka: "A simulation of near field optics by three dimensional volume integral equation of classical electromagnetic theory"Optical Review. 8巻. (2001)
• [文献書誌] Masahiro Tanaka,Kazuo Tanaka: "Computer simulation for 2-dimensional near-field optics using metal-coated dielectric-probe."Journal of the Optical Society of America A. 18巻・. (2001)