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2004 年度 研究成果報告書概要

レーザー放射圧と自己組織化現象を用いる3次元フォトニック結晶創成法の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 14350026
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
研究機関北見工業大学

研究代表者

原田 康浩  北見工業大学, 工学部, 助教授 (80198928)

研究分担者 曽根 宏靖  北見工業大学, 工学部, 助手 (00333667)
岩井 俊昭  北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (80183193)
石井 勝弘  北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (30311517)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
キーワードフォトニック結晶 / 光放射圧 / 自己組織化 / 微粒子凝集体
研究概要

期間内に異なる3つの方法による微粒子規則構造生成法を理論、計算機シミュレーション、および実験によって調べ、それぞれ以下のことがわかった。
1.単光束レーザー光照射で勾配力と散乱力を利用して溶液セル底面に規則構造を生成する方法
(1)簡便に微粒子の規則構造を生成できるが、形成される構造の大きさは照射レーザー光のスポット径で制限され、大きな微粒子規則構造を一度に形成することはできない。
(2)スポット内であれば、3次元の積層構造を形成できる可能性がある。
2.多光束レーザー光によって形成される3次元規則分布干渉縞の勾配力を用いて生成する方法
(1)理論解析の結果、3次元空間で規則的な干渉光強度分布を形成するには、少なくとも4本の光ビームによる干渉を用いなければならない。
(2)結晶学における14種類の結晶格子構造と同じ干渉強度分布を実現するための4本の光ビームの照射関係を理論的に明らかにした。
3.単光束レーザー光の空問光強度分布を動的に変調して多数粒子を規則的に配置する方法
(1)トラップ用の光ビームの空間分布を液晶空間光変調器を用いることで制御し、所望のパターン構造に微粒子を配置できるようになった。
(2)所望のパターン構造の光強度分布を実現する空間光変調器での光波変調位相分布の算出に、Gerchberg-Saxtonの位相回復法を使用したが、アルゴリズムとして単純であるため、ビデオレートでの照射光パターンの更新となった。すなわち、微粒子配列パターンを動的に変えることができるようになった。
いずれの方法でも、まだフォトニック結晶と呼べるようなサイズ・積層数の規則構造は実現できておらず、今後の課題として残されている。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2005 2002

すべて 雑誌論文 (8件)

  • [雑誌論文] Laser beam manipulation of particles using dynamic holograms2005

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Iwai
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE 5930

      ページ: 593020-1-593020-7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Analysis for generation process of 2D crystal-like structures of small particles created by the radiation pressure of single laser beam2005

    • 著者名/発表者名
      Makoto Shimazaki
    • 雑誌名

      Technical Digest of Sixth Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE' 05)

      ページ: 93-94

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Laser beam manipulation of particles using dynamic holograms2005

    • 著者名/発表者名
      T.Iwai, M.Shirai
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE Vol.5930

      ページ: 593020-1-593020-7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Analysis for generation process of 2D crystal-like structures of small particles created by the radiation pressure of single laser beam2005

    • 著者名/発表者名
      M.Simazaki, R.Maimaiti, Y.Harada
    • 雑誌名

      Technical Digest of Sixth Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE'05)

      ページ: 93-94

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] 光の放射圧と自己組織化を用いた微粒子配列2002

    • 著者名/発表者名
      岩井 俊昭
    • 雑誌名

      レーザー研究 30・2

      ページ: 70-74

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Sizing method for biological particles in suspension using laser tapping techniques2002

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Harada
    • 雑誌名

      Proc. Asian Symposium on Biomedical Optics and Photomedicine

      ページ: 274-275

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] 2D-arrayed particles fabricated by radiation pressure of laser light and self-organization of particles2002

    • 著者名/発表者名
      T.Iwai, K.Furunishi, K.Ishii, K.Inoue
    • 雑誌名

      Review of Laser Engineering Vol.30,No.2

      ページ: 70-74

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Sizing method for biological particles in suspension using laser trapping techniques2002

    • 著者名/発表者名
      Y.Harada, K.Yokosawa, H.Sone
    • 雑誌名

      Proceedings of Asian Symposium on biomedical Optics and Photomedicine (BOPM2002)

      ページ: 274-275

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2007-12-13  

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