高効率近接場光源の開発と応用

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12131201
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 小野 崇人 東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (90282095)
• 研究分担者: 後藤 顕也 東海大学, 開発工学科, 教授 (20234982) ; 田中 秀治 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00312611)
• キーワード: 近接場光 / マイクロマシニング / プローブ / 高密度記録 / ナノマジニング / 近接場光学顕微鏡

研究概要

近接場光学顕微鏡は、光の波動性による回折限界を越えて光の波長以下の分解能を得ることができる顕微鏡である。この近接場顕微鏡の技術は高分解能の顕微鏡としてだけではなく、ナノ加工技術や将来の高密度光メモリーへと発展する可能性を秘めていることから活発に研究が行われている。近接場光学顕微鏡では、先端に微小開口を形成した光ファイバープローブがよく用いられるが、光がそのプローブ先端で光の波長よりも狭い径の領域を通り抜け微小開口に達するまでにかなりの損失があり光の利用効率が低いという問題がある。特に高分解能を得るために微小開口の寸法を小さくするとその損失は大きくなり、近接場顕微鏡の感度やSN比の悪さが顕著になる。本研究では、前述した近接場の効率の問題を改善し、マイクロ・ナノマシニング技術を用い光を減衰なく透過させる同軸型の光配線(同軸型光導波路)を集積化する技術およびその先端に微小開口を設けることで高輝度近接場光源を実現する。
局在した光(近接場光)を利用し光の回折限界を越えた超解像を実現するための微小光源を、半導体微細加工技術を利用して作製した。この微小光源は,波長以下の寸法をもつ金属の微小開口に効率よく光を集め、エネルギーの損失なく近接場光を発生することやバッチプロセスにより大量生産が可能であることを特徴とする。また,面発光レーザーなどの光部品と組み合わせて、集積化構造を試作した。近接場顕微鏡だけでなく、ナノ加工技術や将来の高密度光メモリー、近接場メカトロニクスへと発展させるための基礎的な実験を行なった。

研究成果

• [文献書誌] Phan Ngoc Minh,Takahito Ono and Masayoshi Esashi: "Microfabrication of miniature aperture at the apex of SiO_2 tip on silicon cantilever for near-field scanning microscopy"Sensors and Actuators. 80. 163-169 (2000)
• [文献書誌] Phan Ngoc Minh,Takahito Ono and Masayoshi Esashi: "High throughput aperture near-field scanning optical microscopy"Review of Scientific Instruments. 71・8. 3111-3117 (2000)
• [文献書誌] P.H.Minh,T.Ono,S.Tanaka and M.Esashi: "High Throughput Near-field Optical Probe Using Silicon Micromachining Technology"The 6th Intn.Conf.on Near Field Optics and Related Techniques (nfo-6). 6. 96 (2000)
• [文献書誌] P.H.Minh,T.Ono and M.Esashi: "Application of Silicon Micromachining Technology for High Throughput Near-field Optical Probe"ICEE2K (The Internl.Conf.on Electrical Eng.2000) Proceedings. 271-274 (2000)
• [文献書誌] Phan Ngoc Minh,Takahito ono,Shuji Tanaka and Masayoshi Esashi: "Spatial distribution and polarization dependence of optical near-field in silicon microfabricated probe"Journal of Microscopy. (発表予定). (2001)
• [文献書誌] PHAN Ngoc Minh,Takahito Ono,Shuji Tanaka,Kenya Goto,Masayoshi Esashi: "HIGH THROUGHPUT OPTICAL NEAR-FIELD APERTUTE ARRAY FOR DATA STORAGE"Proceedings of IEEE workshop on Micro Electro Mechanical Systems. 14. 309-312 (2001)
• [文献書誌] 小野崇人,芳賀洋一,高橋一憲,江刺正喜: "マイクロシステムとそのバイオへの応用"蛋白質 核酸 酵素. 45・15. 2542-2549 (2000)
• [文献書誌] 小野崇人,江刺正喜: "ナノエンジニアリングを目指す超微細マイクロプローブ"溶接学会誌. 69・6. 12-14 (2000)