| 研究課題/領域番号 |
21K18727
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
安井 武史 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 教授 (70314408)
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| 研究分担者 |
田中 拓男 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (40283733)
岡本 敏弘 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 准教授 (60274263)
南川 丈夫 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (10637193)
浅原 彰文 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (00770091)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | メタマテリアル / 光コム / 透磁率 / デュアル光コム分光 / 光磁場 / 光電場 / 屈折率 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
屈折率は、比誘電率と比透磁率の平方根の積で決まるが、自然界にある物質は光磁場と相互作用しないので、比誘電率の平方根が屈折率に等しくなる。この自然界の常識を覆したのが「メタマテリアル」である。物体中に金属ナノ構造を作り込んで比透磁率を任意に制御することにより、自然界の常識を超えて光を自由自在に操ることが可能になる。この「非常識な光学」をメタマテリアルで実現していくためには、遠方場や近接場における光電場と光磁場の振る舞いを明らかにする必要があるが、困難とされてきた。
本研究では、「光周波数の物差し」である光周波数コムを更に光磁場計測に発展させることにより、革新的な近接場光磁場分光法を実現する。
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| 研究実績の概要 |
デュアル光磁場コムを用いたメタマテリアル近接場の複素透磁率分光法の実現に向けて、光磁場コムと直交関係性を有するレプリカである光電場コムを用いて、その可能性について検討した。２組のファイバー光コムを用いて、デュアル光電場コム分光装置の構築を行った。サンプルを通過した測定光コムを読み出し用光コムと干渉により生成されたインターフェログラムを取得し、フーリエ変換することにより、光電場コムのモード分解振幅コムとモード分解位相コムを取得した。構築した装置の基本特性を評価するため、複素屈折率スペクトルが既知の標準サンプルを計測したところ、複素屈折率（屈折率、消衰係数）が文献値と同じであることを確認した。次に、メタマテリアル模擬サンプルとして、金ナノ粒子濃度の異なる透過性光学材料を計測した。その結果、金ナノ粒子濃度の依存性を確認した。更に、金ナノ粒子を用いたメタマテリアルを自作し、その評価を行った。
次に、メタマテリアルの偏光分光特性を評価するために、デュアル光電場コム分光装置に偏光解析機能を付与するための装置改良を行った。入射光コムの偏光状態を時間領域で多重化した２連偏光制御パルス列を生成し、各々の偏光制御パルスに対応したサンプルの偏光応答をデュアル光電場コム分光装置で計測した。最終的に、ジョーンズ計算法を逆行列で解くことにより、サンプルのジョーンズ行列を算出する。波長板やファラデーローテータ-といった既知光学特性を有するサンプルを計測したところ、理論値と良好な一致を得た。
上記以外に、光学的アプローチに基づいた光磁場検出法の理論検討も行い、その実現に向けた課題を抽出した。
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