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2008 年度 実績報告書

フォトニック結晶レーザ等による微小光場の生成とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 20760222
研究機関京都大学

研究代表者

酒井 恭輔  京都大学, 次世代開拓研究ユニット, 助教 (00456831)

キーワードフォトニック結晶レーザ / 超解像 / 径偏光ビーム / ベクトルビーム / ドーナッツビーム
研究概要

本研究では、集光点において極微小な光場を形成すると期待される径偏光ドーナッツビームをフォトニック結晶レーザにより生成し、その集光点での光強度分布の検証と応用技術への展開を目的とする。中心軸(光軸)に対し対称な放射状の偏光をもつ径偏光ドーナッツビームを、高開口数のレンズで集光した場合、ビーム径方向の電界成分は打ち消し合い、光軸方向へ振動する電界成分のみが残り、これが極微小な光場の形成につながるものと予測される。平成20年度は、集光点の大きさを評価するため、集光点での電界分布を、ナイフエッジ法を用いて測定する光学系の構築を行った。高開口数の対物レンズで強く集光された光を全て捉えるため、フォトダイオードの受光層から数百nmの距離に、金属のナイフエッジを形成したディテクタを作製した。これを、ナノメートル精度のステージで走査し、光電流強度を測定することで、集光点での光強度分布が測定可能となる。構築した系を用いて、径偏光ドーナッツビームの集光点での光強度分布を測定したところ、理論的予測と一致する単峰の分布を得ることに成功した。これは、光軸方向へ振動する電界成分が、確かに光軸上に強度を有することを示した結果でもある。さらに、集光点についての理論解析も進めたところ、ビーム外側に強度を集中したビームでは、光軸上の成分が主成分となり、より微小な集光点が得られることが明らかとなった。特に強度を、ビームの半径の外側50%に集中することで、ガウスビームより小さくなることが予測される。実験によってもビーム外側に強度を集中させることが、微小集光点を形成するのに有効であることが確認できた。今後は、得られた集光点での物質との相互作用を検討していく。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Coupled-wave model for triangular-lattice photonic crystal with transverse electric polarization2008

    • 著者名/発表者名
      Kyosuke Sakai, Jianglin Yue, Susumu Noda
    • 雑誌名

      Optics Express 16

      ページ: 6033-6040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling vertical optical confinement in twodimensional surface-emitting photonic-crystal lasers2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kurosaka, Kyosuke Sakai, Eiji Miyai, Susumu Noda
    • 雑誌名

      Optics Express 16

      ページ: 18485-18494

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linearly-Polarized Single-Lobed Beam in a Surface-Emitting Photonic-Crystal Laser2008

    • 著者名/発表者名
      Eiji Miyai, Kyosuke Sakai, Takayuki Okano, Wataru Kunishi,
    • 雑誌名

      Applied Physics Express 1

      ページ: 062002-1. 062002-3

    • 査読あり
  • [学会発表] 2次元フォトニック結晶レーザの出射ビームの集光特性II2009

    • 著者名/発表者名
      北村恭子、酒井恭輔、黒坂剛孝、高山直樹、國師渡、宮井英次、大西大、野田進
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-31
  • [学会発表] ピーク出力35W級フォトニック結晶面発光レーザ2009

    • 著者名/発表者名
      坂口拓生、國師渡、有村聡一郎、長瀬和也、宮井英次、大西大、酒井恭輔
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-31
  • [学会発表] 面心長方格子フォトニック結晶レーザの解析2009

    • 著者名/発表者名
      岩橋清太、酒井恭輔、黒坂剛孝、國師渡、大西大、野田進
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-31
  • [学会発表] スーパーセルを用いた異周期複合フォトニック結晶レーザの解析2009

    • 著者名/発表者名
      岩橋清太、梁永、黒坂剛孝、酒井恭輔、國師渡、宮井英次、大西大、野田
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-31
  • [学会発表] 2次元フォトニック結晶レーザにおける面垂直方向の構造変化と放射係数2008

    • 著者名/発表者名
      岩橋清太、黒坂剛孝、酒井恭輔、宮井英次、野田進
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2008-09-02
  • [学会発表] スーパーセルを有するフォトニック結晶レーザのバンド解析2008

    • 著者名/発表者名
      岩橋清太、黒坂剛孝、酒井恭輔、國師渡、大西大、宮井英次、野田進
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2008-09-02
  • [学会発表] 異周期複合2次元フォトニック結晶面発光レーザ(IV)-発振原理-2008

    • 著者名/発表者名
      黒坂剛孝、岩橋清太、酒井恭輔、宮井英次、大西大、國師渡、野田進
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2008-09-02
  • [学会発表] 異周期複合2次元フォトニック結晶面発光レーザ(V)-周期差の連続変化-2008

    • 著者名/発表者名
      黒坂剛孝、岩橋清太、酒井恭輔、宮井英次、大西大、國師渡、野田進
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2008-09-02
  • [学会発表] 2次元フォトニック結晶レーザの出射ビームの集光特性2008

    • 著者名/発表者名
      北村恭子、酒井恭輔、黒坂剛孝、國師渡、宮井英次、大西大、野田進
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2008-09-02
  • [学会発表] Characterization of the Focused Doughnut Beam Generated by Photonic-Crystal Lasers2008

    • 著者名/発表者名
      K. Kitamura, K. Sakai, S. Noda
    • 学会等名
      27th Electric Materials Symposium
    • 発表場所
      Shuzenji
    • 年月日
      2008-07-10

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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