• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実績報告書

メタサーフェス構造による負屈折物質中における波束伝搬の実験的観測

研究課題

研究課題/領域番号 20J21825
研究機関筑波大学

研究代表者

伊知地 直樹  筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
キーワードSurface Plasmon / Metamaterial / Ultrafast
研究実績の概要

本研究では、金属平面に作成した微小構造に超短パルスレーザーを照射することによって励起する自由電子の集団的な振動運動: Surface Plasmon Polariton (SPP)波束とナノスケール微小共振器間の実空間観測を行っている。励起したSPP波束は同一金属平面状に作成されたナノスケール共振器構造に向けて伝搬・入射し、共振器の共振特性を反映したスペクトル変調を受けて透過・反射される。二光子蛍光顕微鏡法を用いたSPP波束の共振器構造への入射過程の動的な観測と理論モデルによる計算、電磁界シミュレーションを組み合わせて幅広いスペクトルを有する入射波束と微小共振器間の光学応答現象の詳細な解析を行った。周波数依存性を持った伝搬速度を持つSPP波束が特定周波数のみを透過する際に生じる空間形状の変化に関する論文はNanophotonics誌に計算された。また、電磁界シミュレーションを用いて複数種類の共振器構造を組み合わせた複合型共振器構造の設計、解析を行い、論文がOptics Letter誌に掲載された。
また、SPPを励起する入射光において空間光変調器を用いて波長ごとに設計した位相の調節を行うことで特異な伝搬特性を有したSPPを構築する"space-time SPP波束"の実現に向けた取り組みを新規に開始した。本研究はセントラルフロリダ大学との共同研究であり、同大学がこれまで自由空間中で実験的に実証したspace-time波束の概念をSPPに適用したものである。本年度は電磁界シミュレーションを用いた励起条件の確認と光学系の準備までを行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

二光子蛍光顕微鏡法を用いた実験観測とモデル計算により、メタマテリアルを構築する微小共振器構造にSPP波束が入射する際に生じる光学応答を高い精度で観測・評価することに成功した。研究結果は国際論文において掲載済みであり、おおむね順調に進展していると評価した。

今後の研究の推進方策

空間光変調器によって波束を構成する周波数成分ごとの位相調整によって新奇な伝搬特性を設計する"Space-time SPP波束"の励起及び観測のための光学系の構築を進める。また、これまでに電磁界シミュレーションを用いて行ったspace time SPP波束の励起条件に関連する内容を論文にまとめ投稿する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] university of central florida, CREOL(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      university of central florida, CREOL
  • [雑誌論文] Femtosecond imaging of spatial deformation of surface plasmon polariton wave packet during resonant interaction with nanocavity2022

    • 著者名/発表者名
      Ichiji Naoki、Otake Yuka、Kubo Atsushi
    • 雑誌名

      Nanophotonics

      巻: 11 ページ: 1321~1333

    • DOI

      10.1515/nanoph-2021-0740

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Resonance-order-dependent plasmon-induced transparency in orthogonally arranged nanocavities2022

    • 著者名/発表者名
      Ichiji Naoki、Kubo Atsushi
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 47 ページ: 265~265

    • DOI

      10.1364/ol.446534

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Propagation analysis of space-time surface plasmon polariton wave packet excited by light irradiation on nanobeam structure2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Ichiji, Murat Yessenov, Kenneth L. Schepler, Ayman F. Abouraddy, Atsushi Kubo
    • 学会等名
      SPIE Photonics Wes
    • 国際学会
  • [学会発表] 直交配置型ナノスケール共振器構造における PIT の共振次数依存性2021

    • 著者名/発表者名
      伊知地 直樹, 久保 敦
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Space-time 光波束の空間電場分布2021

    • 著者名/発表者名
      伊知地 直樹, 久保 敦
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Temporal and spatial control of femtosecond surface plasmon polariton wavepackets by eigenmode resonance of metal-insulator-metal nano-cavities2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Ichiji, Atushi Kubo
    • 学会等名
      SPIE Optics + Photonics
    • 国際学会
  • [学会発表] Resonance-order dependent PIT in orthogonally arranged nanoscale cavities2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Ichiji, Atushi Kubo
    • 学会等名
      META 2021, the 11th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2022-12-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi