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2017 年度 実績報告書

ナノ3次元構造と構成元素の検出のための分光偏光ナノトポメトリ

研究課題

研究課題/領域番号 15H03941
研究機関宇都宮大学

研究代表者

大谷 幸利  宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10233165)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード分光ミュラー行列 / ストークス・パラメータ / ナノ形状計測 / ナノ構造 / ナノ材料 / 分光偏光計
研究実績の概要

本研究の目的は,3次元ナノ構造からの散乱光を分光偏光イメージングによって波長に対するストークス・パラメータとして計測することでその材料の光学特性および3次元形状を同時に捉えることである。今年度は,分光偏光ナノトポメトリの実用化のために偏光計測システムの高速化と有用性を実証するための研究を推進した。まず,前年度に試作したスーパーコンティニュアム白色光源からの入射光の偏光状態を高速に変調するために2つの光弾性変調器(PEM)にさらに高速回転位相子を導入し,部分ミュラー行列から実時間完全ミュラー行列偏光計へ高精度化をはかった。同時に精度検定を四分の波長板を中心とした位相子や複吸収素子として,ナノメートルオーダの構造を持つワイヤーグリット偏光子によって行った。ナノ三次元形状とその材料特性を得るためにストークス・パラメータからナノトポグラフィとして逆問題を解くことで可能とした。特に,散乱光は全方位角に広がるので,これに検出するような光学系と装置と得られた波長に対する偏光情報,つまり,分光ミュラー行列や分光ストークス・パラメータからナノ3次元形状情報と構成元素情報を得ることができることを実験およびシミュレーションにより示した。ここでは,電磁場解析である厳密結合波解析(RCWA),時間領域差分法(FTDT)および境界要素法(BEM)があるが,前年度に引き続きBEMに絞って偏光情報として構造性複屈折情報と複吸収(二色性)に注目して3次元ナノ構造を決定することとを検討した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Stokes polarimeter performance: general noise model and analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Nathan Hagen, Yukitoshi Otani
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 ページ: 4283-4296

    • DOI

      https://doi.org/10.1364/AO.57.004267

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A partial Mueller matrix polarimeter using two photoelastic modulator and polarizer pairs2017

    • 著者名/発表者名
      Nia Natasha Tipol, Shuichi Kawabata, Yukitoshi Otani
    • 雑誌名

      Proceedings SPIE, Polarization Science and Remote Sensing VIII

      巻: 10407 ページ: 1040713

    • DOI

      10.1117/12.2272940

  • [学会発表] Real-time Stokes polarimeter using three polarized beam splitter2017

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Shibata, Shuichi Kawabata, Yukitoshi Otani
    • 学会等名
      SPIE Optics and Photonics
    • 国際学会
  • [学会発表] A partial Mueller matrix polarimeter using two photoelastic modulator and polarizer pairs2017

    • 著者名/発表者名
      Nia Natasha TIPOL, Shuichi KAWABATA, Yukitoshi OTANI
    • 学会等名
      ICO17 International Comission for Optics
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectroscopic Stokes imaging polarimeter for defect detection2017

    • 著者名/発表者名
      Yukitoshi Otani, Shuhei Shibata, Hiroshi Hasegawa
    • 学会等名
      International Symposium on Optomechatronic Technology 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A simple and fast Stokes polarimeter2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Kawabata, Shuhei Shibata and Yukitoshi Otani
    • 学会等名
      International Symposium on Optomechatronic Technology 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reflection type of microscope for Mueller matrix polarimeter2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Horiguchi, Yukitoshi Otani, Nathan Hagen
    • 学会等名
      ICO17 International Comission for Optics
    • 国際学会
  • [学会発表] PBSによる小型リアルタイム偏光計2017

    • 著者名/発表者名
      柴田 秀平,川畑州一,大谷幸利
    • 学会等名
      応用物理学会秋季大会
  • [学会発表] A partial Mueller matrix polarimeter using two photoelastic modulator and polarizer pairs2017

    • 著者名/発表者名
      ニア ナターシャ ティポル,川畑州一,大谷幸利
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会
  • [備考] 大谷・ヘーガン研究室

    • URL

      http://www.otanilab.org

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公開日: 2018-12-17  

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