金属/誘電体ナノ周期構造による微小高感度分光プリズム

• 研究課題/領域番号: 22360031
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 大阪府立大学
• 研究代表者: 菊田 久雄 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10214743)
• 研究分担者: 水谷 彰夫 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50400700)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2011年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2010年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
• キーワード: サブ波長格子 / 分光プリズム / 金属格子 / 金属誘電体多層構造 / 有効媒質理論 / 構造複屈折 / 無電解銅メッキ

研究概要

銅無電解メッキ法を用いて、サブ波長の周期の金属/誘電体構造をもつ微小分光プリズムを作製し、そのプリズムが波長分離の機能をもつことを実験により確かめた。また、有効媒質理論に基づいてプリズム境界面での光反射率を見積もる式を導出し、その効果を数値シミュレーションにより確かめた。その他、金属/誘電体周期構造に上部から光を入射することで、入射角度無依存の波長選択フィルタが実現できることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Effective Medium Theory of Metal-and- Dielectric Multilayered Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kameda, Akio Mizutani, and Hisao Kikuta
  • 雑誌名: Journal of Japanese Applied Physics 巻: 51 ページ: 9-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Medium Theory for Calculating Reflectance from Metal-Dielectric Multilayered Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: 亀田信治、水谷彰夫、菊田久雄
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 4R ページ: 42202-42210
  • DOI: 10.1143/jjap.51.042202
  • NAID: 40019231087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical study on a micro prism and micro lenses with metal-dielectric multilayered structures (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kameda, A.Mizutani, H.Kikuta
  • 雑誌名: Journal of Optical Society of America A 巻: Vol.27 ページ: 749-756
  • 査読あり
• [学会発表] 台形穴回折格子を用いた光ファイバとSi光導波路の高効率垂直入射型結合器 (2013)
  • 著者名/発表者名: 江藤洋平，水谷彰夫，菊田久雄
  • 学会等名: 2013年春季 第60回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学、厚木市
• [学会発表] モデルを変更したRCWA法によるサブ波長周期構造の表面反射率算出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 水谷彰夫，亀田信治，菊田久雄
  • 学会等名: 2013年春季 第60回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学、厚木市
• [学会発表] 角度非依存波長選択フィルタの実現に向けた埋め込み型金属微細構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 南埜雄飛,水谷彰夫,浜高真伍,菊田久雄
  • 学会等名: 第73回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大,松山市
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] Wavelength-Dispersive Micro Prism with Preidic Metal Structure in a Silicon Slab-waveguide (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kameda, Tomoyuki Otsuka, Takuma Morikawa, Akio Mizutani, and Hisao Kikuta
  • 学会等名: 8th European Optical Society Topical Meeting on Diffractive Optics
  • 発表場所: Delft, Netherlands.
  • 年月日: 2012-02-27
• [学会発表] Fabrication of metallic optical elements embedded in dielectric substrates by the bottom-up fill electroless copper platingFabrication of metallic optical elements embedded in dielectric substrates by the bottom-up fill electroless copper plating (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Otsuka, Takuma Morikawa, Shinji Kameda, Akio Mizutani, Hisao Kikuta, and Shoso Shingubara
  • 学会等名: 8th European Optical Society Topical Meeting on Diffractive Optics
  • 発表場所: Delft, Netherlands
  • 年月日: 2012-02-27
• [学会発表] Fabrication of metallic optical elements embedded in dielectric substrates by the bottom-up fill electroless copper plating (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Otsuka, T.Morikawa, S.Kameda, A.Mizutani, H.Kikuta, S.Shingubara
  • 学会等名: 8th European Optical Society Topical Meeting on Diffractive Optics
  • 発表場所: Delft, Netherlands
  • 年月日: 2012-02-27
• [学会発表] Wavelength-Dispersive Micro Prism with Periodic Metal Structure in a Silicon Slab-Waveguide (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Kameda, T.Otsuka, T.Morikawa, A.Mizutani, H.Kikuta
  • 学会等名: 8th European Optical Society Topical Meeting on Diffractive Optics
  • 発表場所: Delft, Netherlands
  • 年月日: 2012-02-27
• [学会発表] Integrated-optic Subwavelength Triangle Array for Vertical Coupling between Optical Fiber and Si Waveguide (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Mizutani, K. Mizuno, Y. Etou, H. Kikuta
  • 学会等名: 17th Opto-Electronics and Communications Conference (OECC2012)
  • 発表場所: BEXCO, Busan, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Subwavelength grating with tapered polygon holes for efficient vertical light coupling of TE polarized light. (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Mizutani, Y. Etou, H. Kikuta
  • 学会等名: IUMRS-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama
• [学会発表] 角度非依存波長選択フィルタの実現に向けた埋め込み型金属微細構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 南埜雄飛，水谷彰夫，濵髙真伍，菊田久雄
  • 学会等名: 第73回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学、松山市
• [学会発表] 三角形穴回折格子を用いたSi光導波路と光ファイバの垂直入射型結合器 (2012)
  • 著者名/発表者名: 江藤洋平，水野公博，水谷彰夫，菊田久雄
  • 学会等名: 2012年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会
  • 発表場所: 富山大学、富山市
• [学会発表] 金属誘電体周期構造をもつ導波路型波長分散素子の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大塚智幸, 森川拓真, 亀田信治, 水谷彰夫, 菊田久雄, 新宮原正三
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2011
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] 金属微細構造からなる角度非依存高透過率波長選択フィルタ (2011)
  • 著者名/発表者名: 浜高真伍,水谷彰夫,南埜雄飛,菊田久雄
  • 学会等名: 第72回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 山形大,山形市
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] 金属微細構造からなる角度非依存高透過率波長選択フィルタ (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱高真伍, 水谷彰夫, 南埜雄飛, 菊田久雄
  • 学会等名: 第72回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] Effective medium theory for calculating reflectance from metal-and-dielectric multilayered structure (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kameda, A.Mizutani, H.Kikuta
  • 学会等名: European Optical Society Annual Meeting 2010
  • 発表場所: Parc Floral de Paris, France
  • 年月日: 2010-11-26
• [学会発表] 無電解銅めっきによる深溝埋め込み型ワイヤグリッド偏光子の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森川拓真,亀田信治,水谷彰夫,菊田久雄
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2010
  • 発表場所: 中央大学,東京
  • 年月日: 2010-11-08
• [学会発表] 無電解めっきによる深溝埋め込み型ワイヤグリッド偏光子の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森川, 亀田, 水谷, 菊田
  • 学会等名: Optics and Photonics Japan 2010
  • 発表場所: 中央大学、東京
  • 年月日: 2010-11-08
• [学会発表] Effective Medium Theory for Estimating Reflectance from Metal-and- Dielectric Multilayered Structure (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kameda, Akio Mizutani, and Hisao Kikuta
  • 学会等名: European Optical Society 2010 Annual Meeting
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2010-10-26
• [学会発表] 金属/誘電体多層構造の表面反射率導出のための有効媒質理論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 亀田信治,水谷彰夫,菊田久雄
  • 学会等名: 第71回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 長崎大,長崎市
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 金属/誘電体多層構造の表面反射率導出のための有効媒質理論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 亀田, 水谷, 菊田
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] RCWA法によるサブ波長構造内の透過電磁場の抽出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中杤, 菊田, 水谷, 濱高
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎
  • 年月日: 2010-09-14