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直径が数μm程度のポリスチレン微小球を1次元のワイヤ状に数千個、配列することで光導波路とし、その内部を伝播する光の特性を、近接場光学顕微鏡を用いてナノスケールの空間分解能で観察を行った。
平成19年度は、まず第1に、フォトニックワイヤの作製技術の確立を目指した。本年度の研究実施計画書に示したとおり、(1)雰囲気制御、(2)分散溶液濃度、(3)隙間厚さ、(4)専用セル及びカバーガラスの親水性制御、(5)微小球の粒径、について最適条件の探索、及び改良を行った。
2番目として、導波路一集光モード近接場光学顕微鏡を用いて、フォトニックワイヤ内部を伝播する光の特性を定量的に評価し、研究を行った。具体的には(1)光伝播分布、(2)伝播ロスの定量測定、(3)伝播光のスペクトル、について、評価を行った。その結果、伝播ロスについての考察から、[1]直線部分ではnanojet-induced modes(NIMs)による伝播が優勢である、伝播光のスペクトルについての検討から、[2]屈曲部ではWhispering-gallery modes(WGMs)による伝播が重要な寄与をしていることがわかった。
後者[2]の結果は、チップ上での光配線を行う時に、直角曲げ構造を作製する上で重要な知見を与えると考えられる。本研究のように微小球共振器を連結して作製した光導波路構造は、エアートレンチ型やフォトニック結晶を用いた光導波路構造と異なり、光閉じ込め構造を必要としない(True micron-meterwidth)からである。また、それをコロイド溶液中の自己組織化プロセスで作製した場合でも、十分、光導波路として機能することがわかった。詳細については、すでにNano Letters誌にて出版され、報告を行ったので、参照されたい(研究発表、雑誌論文1)。
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