通信帯フェムト秒表面プラズモン波束の顕微映像化と非線形増幅

• 研究課題/領域番号: 26706018
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 久保 敦 筑波大学, 数理物質系, 講師 (10500283)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 24,440千円 (直接経費: 18,800千円、間接経費: 5,640千円); 2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2014年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
• キーワード: 表面プラズモン / プラズモニクス / フェムト秒 / レーザー / 顕微鏡 / 超高速現象 / 時間分解 / 非線形光学 / 光物性 / 超高速情報処理 / 超精密計測 / 高性能レーザー / 時間分解顕微鏡 / 超高速通信 / 微小光学

研究成果の概要

表面プラズモンポラリトンを情報伝達の媒体に用いる「プラズモニックデバイス」の実装には、実用化が先行するフォトニックデバイスの波長域（光通信波長帯:λ= 1.55 μm）との整合が求められる。加えて、デバイスの超広帯域な動作を実現するには、超高速時間領域におけるプラズモン信号の測定・評価が必要となる。本研究は新しい時間分解顕微鏡法の開発により、波長1.55 μm帯の表面プラズモンの伝搬の様子をフェムト秒の時間分解能で映像化したものである。

研究成果

• [雑誌論文] Near-field spectral properties of coupled plasmonic nanoparticle arrays (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Yu, Q. Sun, J. Yang, K. Ueno, T. Oshikiri, A. Kubo, Y. Matsuo, Q. Gong, H. Misawa
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 25 号: 6 ページ: 6883-6894
  • DOI: 10.1364/oe.25.006883
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exploring Coupled Plasmonic Nanostructures in the Near Field by Photoemission Electron Microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Yu, Q. Sun, K. Ueno, T. Oshikiri, A. Kubo, Y. Matsuo, and H. Misawa
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 10 号: 11 ページ: 10373-10381
  • DOI: 10.1021/acsnano.6b06206
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optical Modulating Device using Phase Transition of [ (GeTe)2/ (Sb2Te3)]20 Superlattice (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sugiyama, A. Kubo,
  • 雑誌名: Extended Abstracts of the 2016 International Conference on Solid State Devices and Materials 巻: - ページ: 863-864
• [雑誌論文] 表面プラズモンのフェムト秒時間・ナノメートル空間分解イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 雑誌名: 光アライアンス 巻: ２７ ページ: 14-18
• [雑誌論文] Dissecting the few-femtosecond dephasing time of dipole and quadrupole modes in gold nanoparticles using polar-ized photoemission electron microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Q. Sun, H. Yu, K. Ueno, A. Kubo, Y. Matsuo, H. Misawa
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 10 号: 3 ページ: 3835-3842
  • DOI: 10.1021/acsnano.6b00715
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Ag/Rhodamine系色素積層構造における表面プラズモン・光導波モードの多重波数ASE (2017)
  • 著者名/発表者名: 松本実夏, 久保敦
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Au導波路における1.55 μm帯フェムト秒表面プラズモンポラリトンの時間分解顕微観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村上亮輔, 宮崎純, 池沢道男, 久保敦
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 物質の２次分散と３次分散は波束をどの様に歪ませるか？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 学会等名: 分子キラリティー研究センターシンポジウム、光化学の最先端2016
  • 発表場所: 千葉大学西千葉キャンパス（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-11-24
• [学会発表] 「光のパルス」を金属表面やナノ空間に補足して 可視化する ‐レーザーと電子顕微鏡・光学顕微鏡の組み合わせ (2016)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会様々なイメージング技術研究部会第４回研究会
  • 発表場所: ホテル紫雲閣（埼玉県東松山市）
  • 年月日: 2016-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] Dissecting deformation dynamics of femtosecond surface plasmon wave packet (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kubo
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2016, OSJ-OSA Joint Symposia
  • 発表場所: Tokyo BUnkyo School Building（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-10-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Optical Modulating Device using Phase Transition of [ (GeTe)2/ (Sb2Te3)]20 Superlattice (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sugiyama, A. Kubo, T. Nakano
  • 学会等名: SSDM2016
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] フェムト秒時間領域における プラズモン波束の変形と崩壊 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会シンポジウム「表面界面ナノ構造のその場観察」
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] フェムト秒表面プラズモン波束の搬送波位相・包絡線形状変化の超高速イメージングによる解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村圭佑, 久保敦
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] [(GeTe)2/(Sb2Te3)]超格子の相転移で誘起される金属-絶縁体-超格子型積層膜のナノスリット構造における電磁場モード変調 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉山岳, 久保敦, 中野隆志
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Dye-PMMA/Ag/プリズム積層構造の蛍光発光スペクトルの角度分解測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松本実夏、久保敦
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] フェムト秒表面プラズモン波束によるMIM型ナノキャビティ励振のダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 大竹祐香, 久保敦, 笠谷岳士, 宮崎英樹
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Spectral response and spatial evolution of plasmonic near field in coupled gold nanostructures (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Yu, Q. Sun, T. Oshikiri, K. Ueno, A. Kubo, Y. Matsuo, H. Misawa
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] フェムト秒表面プラズモン波束による平面型ナノキャビティの共鳴励起 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大竹 祐香、久保 敦、笠谷 岳士、宮崎 英樹
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] フェムト秒時間領域における高次分散に起因する表面プラズモン波束の変形の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村 圭佑、久保 敦
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] 1.55 μm帯フェムト秒表面プラズモンの二光子蛍光顕微観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村上 亮輔、池沢 道男、久保 敦
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] フェムト秒レーザー励起二光子蛍光顕微鏡法によるフェムト秒プラズモン波束の時間・空間ダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 学会等名: 筑波大学プレ戦略イニシアチブキックオフシンポジウム
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市）
• [学会発表] Exploring plasmonic hot spots and their dynamics by photoemission electron microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Q. Sun, H. Yu, K. Ueno, A. Kubo, Y. Matsuo, H. Misawa
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Fano resonances on gold nano dolmen structures probed by photoemission electron microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Yu, Q. Sun, K. Ueno, A. Kubo, Y. Matsuo, H. Misawa
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 極小ポンプ-広域プローブ型干渉時間分解顕微鏡法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 学会等名: 「新しい光科学の創成とナノ情報デバイスへの展開Ⅲ」研究会
  • 発表場所: 東北大学電気通信研究所（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-10-15
• [学会発表] 金属‐絶縁体‐(GeTe)(Sb2Te3)超格子型光変調素子 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉山 岳、久保 敦、中野 隆志
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] フェムト秒表面プラズモン波束のチャープ広がりの時間分解観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 圭佑、久保 敦
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] Evolution of surface plasmon wave packets in femtosecond time-domain (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kubo
  • 学会等名: MANA-DIPC Workshop 'Nanostructures and Complex Functional Materials'
  • 発表場所: DIPC, San Sebastian, Spain
  • 年月日: 2015-08-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] プラズモニクスと伝搬型表面プラズモン (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 学会等名: 第５回光科学異分野横断萌芽研究会
  • 発表場所: ホテル竹島（愛知県蒲郡市）
  • 年月日: 2015-08-04
  • 招待講演
• [学会発表] Femtosecond imaging of surface plasmon wave packet by using time-resolved fluorescence microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kubo
  • 学会等名: The 9th International Symposium on Ultrafast Surface Dynamics
  • 発表場所: Resort Hotel Laforet Biwako, Siga, Japan
  • 年月日: 2015-05-26
  • 国際学会
• [学会発表] 非同径干渉時間分解蛍光顕微鏡法による局所励起表面プラズモン波のフェムト秒映像 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 学会等名: 国際光年記念シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学安田講堂（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-04-21
• [学会発表] フェムト秒表面プラズモン波束の変形・減衰ダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村圭佑、久保敦
  • 学会等名: 国際光年記念シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学安田講堂（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-04-21
• [学会発表] 非同径ポンプ-プローブレーザー励起顕微鏡法による局所励起表面プラズモン波束のフェムト秒時間分解映像 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤佳祐，久保敦
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] マイクロ領域から伝搬する表面プラズモン波束の時間分解イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤佳祐、久保敦
  • 学会等名: 第12回プラズモニクスシンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学 西早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-01-23 – 2015-01-24
• [学会発表] 10-fs time-resolved imaging ofsurface electromagnetic waves (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kubo
  • 学会等名: The 15th Ries-Hokudai International Symposium
  • 発表場所: Gateaux Kingdom, Sapporo, Japan
  • 年月日: 2014-12-16 – 2014-12-17
  • 招待講演
• [学会発表] 近紫外/近赤外域表面プラズモンの10フェムト秒時間分解イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会Optics Photonic Japan 2014
  • 発表場所: 筑波大学東京キャンパス文京校舎
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] フェムト秒非同径ポンプ‐プローブ法による表面プラズモンの可視化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤佳祐，久保敦
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会Optics Photonic Japan 2014
  • 発表場所: 筑波大学東京キャンパス文京校舎
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [学会発表] 非同径パルス対を用いた局所励起光応答の追跡 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 学会等名: 東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会「新しい光科学の創成とナノ情報デバイスへの展開Ⅱ」
  • 発表場所: 東北大学ナノスピン実験施設
  • 年月日: 2014-10-30
• [学会発表] フェムト秒レーザーにより局所的に励起された表面プラズモンの観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤佳祐，久保敦
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Exploring quadrupole and higher order surface plasmon resonances in individual plasmonic nanoantennas by PEEM (2014)
  • 著者名/発表者名: Q. Sun, H. Yu, K. Ueno, A. Kubo, Y. Matsuo, H. Misawa
  • 学会等名: LEEM/PEEM 9
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-18
• [学会発表] ナノスケールプラズモンモードにおける対称性とコヒーレンス (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保敦，諸徳寺匠，孫泉，上野貢生，于瀚，松尾保孝，三澤弘明，笠谷岳士，宮崎英樹
  • 学会等名: 第４回物質・デバイス領域共同研究拠点 活動報告会
  • 発表場所: ホテルメトロポリタン仙台
  • 年月日: 2014-04-25