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光学非線形性を持つ金ダイマーを用いたナノ光源・光変調器の開発

公募研究

研究領域光―分子強結合反応場の創成
研究課題/領域番号 21020026
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関徳島大学

研究代表者

岡本 敏弘  徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 助教 (60274263)

研究分担者 原口 雅宣  徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (20198906)
研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2010年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2009年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード局在表面プラズモン / 金ダイマー / 非線形光学効果 / 第二高調波 / KTP / 金 / 陽極接合
研究概要

1.GaAs基板上の金ダイマーにおける電界増強効果を用いた光カー効果についての検討
FDTDシミュレーションでギャップ直下のGaAs内の電界増強度を計算した。GaAsの光吸収のために、近赤外波長域における電界増強度は10~20倍程度しか無く、スペクトル半値幅も100~数100nmと広くなり、波長1μm近辺で電界増強度の変調を行うためには、比誘電率実部だと1程度の変化が必要であることが分かった。
2.KTP基板上の金ダイマーにおける電界増強効果を用いた第二高調波発生(SHG)の実験観測
昨年度KTP上に配置された金ナノダイマー構造を、拡大し分光することが可能な光学系を構築したが、KTPは複屈折性を持つために焦点が合わず、複数のダイマーで生じるSHGの信号しか観測できなかった。そこで複屈折基板越しでも焦点を合わせられるようにシリンドリカルレンズを用いた補正方法を考案し、金ダイマーで生じるSHG信号を単一構造で得ることができるようになった。入射波長820nmのパルスレーザ光に対し、その金ブロックダイマーで双極子モード及び四重極子モードが励起される金ブロックサイズ(それぞれ100nmと180nm)でSH波強度の極大が見られた。
観測されるSH波には、(Case 1)金ダイマーのギャップの増強電界によって生じるSH波(ハイパーレイリー散乱)と、(Case 2)金ダイマーで散乱した基本波から生じるSH波があると考えられる。FDTDシミュレーションで予測される電界増強度と線形散乱光スペクトル実験結果を用いて2種類のSH波の比を計算してみた。その結果、100nmのブロックサイズの金ダイマーを用いると、Case 1によるSH波強度はCase 2に比べ約6倍大きく、単位体積あたりに換算すると10^6倍にもなることが分かった。局所的なSHGには金属ギャップの増強電場が有効であることが示された。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 学会発表 (10件) 図書 (1件)

  • [学会発表] 光学非線形性を持つ金ダイマーを用いたナノ光源・光変調器の開発2011

    • 著者名/発表者名
      岡本敏弘, 他
    • 学会等名
      光-分子強結合反応場の創成 第8回公開シンポジウム
    • 発表場所
      日本科学未来館(江東区)
    • 年月日
      2011-01-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Second harmonic generation due to field enhancement in gold dimer on KTP2010

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Okamoto, et al.
    • 学会等名
      The international Chemical Congress of Pacific Basin Societies(PACIFICHEM 2010)
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center (Waikiki)
    • 年月日
      2010-12-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 光学非線形性を持つ金ダイマーを用いたナノ光源・光変調器の開発2010

    • 著者名/発表者名
      岡本敏弘, 他
    • 学会等名
      光-分子強結合反応場の創成A01班班会議
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2010-10-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 単一金ナノダイマーの電場増強効果を用いた第二高調波発生2010

    • 著者名/発表者名
      岡本敏弘, 他
    • 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(長崎市)
    • 年月日
      2010-09-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 光学非線形性を持つ金ダイマーを用いたナノ光源・光変調器の開発2010

    • 著者名/発表者名
      岡本敏弘, 他
    • 学会等名
      光-分子強結合反応場の創成 第7回シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2010-05-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 金ブロックダイマーの電場増強効果を用いた第二高調波発生2010

    • 著者名/発表者名
      岡本敏弘, 他
    • 学会等名
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学(平塚市)
    • 年月日
      2010-03-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 光学非線形性を持つ金ダイマーを用いたナノ光源・光変調器の開発2010

    • 著者名/発表者名
      岡本敏弘, 他
    • 学会等名
      第6回公開シンポジウム光・分子強結合反応場の創成
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡市)
    • 年月日
      2010-01-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Plasmonic Nonlinear Optical Effect of Hot Spot on the Nonlinear Material2009

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Okamoto, et al.
    • 学会等名
      The 7-th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics (APNFO-7)
    • 発表場所
      International Convention Center Jeju (済州島)
    • 年月日
      2009-11-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 金ダイマーの電場増強効果を用いた第2高調波発生2009

    • 著者名/発表者名
      松下良樹, 岡本敏弘, 他
    • 学会等名
      2009年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 発表場所
      愛媛大学(松山市)
    • 年月日
      2009-09-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 光学非線形性を持つ金ダイマーを用いたナノ光源・光変調器の開発2009

    • 著者名/発表者名
      岡本敏弘, 他
    • 学会等名
      第5回シンポジウム光・分子強結合反応場の創成
    • 発表場所
      京都大学(京都市)
    • 年月日
      2009-05-09
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] プラズモンナノ材料の最新技術2009

    • 著者名/発表者名
      岡本敏弘, 他
    • 出版者
      (株)シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-03-28  

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