研究課題
ナノサイズの金属ナノ構造体の光学応答が大きな注目を集めている。このような金属ナノ構造体に光を照射すると、表面プラズモンと呼ばれる伝導電子の集団振動状態が励起され、その表面に局在した高密度光電場が発生する。本研究では、この高密度な光電場の非線形光学への展開について検討した。これまでにも表面プラズモン増強光電場の非線形光学への応用について多数の研究が報告されているが、金属ナノ構造体表面に非線形性の大きな非線形光学(NLO)ポリマー材料を積層し、実効的な非線形性の増強を試みた点が、この研究の特徴である。平成24年度までに金属ナノ構造体の形状の調整により、表面プラズモン共鳴波長の制御に成功した。また、共鳴波長の異なるNLOポリマーの準備も進めている。平成25年度は、非線形光学ポリマーを積層した金属ナノ構造体の非線形光学波長変換効果を観測し、提案技術の優位性を実証した。非線形光学応答は、第二高調波法によって実施した。研究の結果、金属ナノ構造体の表面プラズモン共鳴波長と励起光の波長が一致すると、高効率での波長変換動作の実現に成功した。金属ナノ構造体自身も、その表面非線形性によって第二高調波光を発生しうるが、同じ条件でNLOポリマーを積層した場合と非線形光学ポリマーを積層しなかった場合とで測定した結果、第二高調波発生効率に有意な差が見られ、NLOポリマー積層による非線形性増大効果の優位性を実証した。NLOポリマーの共鳴波長が、励起光の波長に近づくのに従い、第二高調波発生効率が高くなることについても確認した。現時点では、NLOポリマーを積層による波長変換効率の増加は、60%である。しかし、小スケールながら、より励起光波長に近い共鳴周波数のNLOポリマーの合成に成功している。これらの利用により、より高効率での非線形光学波長変換動作が期待される。
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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