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2007 年度 実績報告書

フォトニックワイヤ内部を伝播する光の二探針近接場光学顕微鏡による観察

研究課題

研究課題/領域番号 19310092
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

三井 正  独立行政法人物質・材料研究機構, 量子ドットセンター, 主任研究員 (90343863)

キーワードマイクロ・ナノデバイス / 微小共振器 / 走査プローブ顕微鏡 / 応用光学 / SNOM / コロイド結晶 / 近接場光学 / フォトニック結晶
研究概要

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)。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] "Light Propagation within Colloidal Crystal Wire Fabricated by a Dewetting Process"2008

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Mitsui
    • 雑誌名

      Nano Letters 8

      ページ: 853-858

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Ordered array of polymer microspheres on patterned silicon substrate fabricated using step-by-step deposition Method"2008

    • 著者名/発表者名
      Tsunenobu Onodera
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 47

      ページ: 1404-1407

    • 査読あり
  • [学会発表] 自己組織化コロイド結晶ワイヤの作製と光学特性の評価2007

    • 著者名/発表者名
      三井 正
    • 学会等名
      日本表面科学会第27回表面科学講演大会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所(駒場)コンベンションセンター,東京,日本
    • 年月日
      2007-11-03
  • [学会発表] パターン基板上の1次元状コロイド結晶内部における光伝播の観察2007

    • 著者名/発表者名
      三井 正
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス,札幌市,北海道,日本
    • 年月日
      2007-09-23
  • [学会発表] 自己組織化コロイド結晶ワイヤの開発とその光伝播特性の観察2007

    • 著者名/発表者名
      三井 正
    • 学会等名
      日本光学会ナノオプティクス研究グループ第16回研究討論会
    • 発表場所
      神戸大学瀧川記念学術交流会館,神戸市,兵庫県,日本
    • 年月日
      2007-07-13

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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