低雑音量子カスケード・レーザと近接場ラマン分光応用に向けた光アンテナ・プローブ

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560043
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 笠原 健一 立命館大学, 理工学部, 教授 (70367994)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 量子カスケードレーザ / 光アンテナ / 中赤外 / 近接場 / ラマン分光

研究概要

中赤外InGaAs/InAlAs DFB-QCレーザの戻り光に伴う強度雑音と戻り光量との関係を定量的に明らかにした。光アンテナ・プローブでは前段階となる中赤外光アンテナの設計・製作を行った。光アンテナが基板に垂直方向に作り出す電界増強の様子はFDTD計算では解析できるが実際に測定した例はなかった。光アンテナの基板上に原子層成長法（ALD）を使ってSi基板上にAl2O3を数nmのオーダーで形成し、Si基板の自然酸化膜やAl2O3から生ずるレストラーレン反射を観測することで電界増強の垂直方向の分布を実験的に求めることができた。得られた知見は高速・高感度な中赤外光検出素子の実現にも有効である。

研究成果

• [雑誌論文] Quantum cascade laser intensity noise under external feedback conditions estimated from the self-mixing method (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue、K.Tsushima、S. Mori、K. Kasahara
  • 雑誌名: Electron. Lett. 巻: 49 ページ: 407-409
  • DOI: 10.1049/el.2013.0255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noise properties of Quantum Cascade Lasers for Spectroscopic Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kasahara
  • 雑誌名: The review of laser engineering 巻: 39 ページ: 753-763(ISSN 0387-0200)
  • 査読あり
• [学会発表] 中赤外光アンテナ反射率のピッチ幅依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森俊、西村悠希、川野貴裕、國近裕太、笠原健一、家路豊成、池田直樹、杉本喜正
  • 学会等名: 平成26年度第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学(神奈川県)
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] Observation of the enhancement of the electric field normal to the surface of mid-infrared slot antennas (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Tsushima、S. Mori、Y. Nishimura、K. Hishii、K. Kasahara、T. Yaji、H. Miyazaki、N. Ikeda、M. Ochiai、H. Oosato、Y. Sugimoto
  • 学会等名: 7^<th> International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics ( Metamaterials 2013)
  • 発表場所: Bordeaux(France)
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] 赤外光アンテナの膜厚方向での光電界増強に関する検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西村悠希、森俊、笠原健一、家路豊成、宮崎英樹、池田直樹、杉本喜
  • 学会等名: 平成25年度第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都府)
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] 中赤外光スロット・アンテナの膜厚方向での光電界増強 (2013)
  • 著者名/発表者名: 津島浩一、森透、西村悠希、菱井一貴、笠原健一、家路豊成、宮崎英樹、池田直樹、杉本喜正
  • 学会等名: 平成25年度第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 中赤外量子カスケード・レーザの応用に向けた光学系評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森俊、津島浩一、笠原健一
  • 学会等名: 平成24年度第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学(愛媛県)
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] Surface-sensitive optical properties of slot antennas in the mid-infrared (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tsushima、S. Mori、K. Kasahara、N. Ikeda、H. Miyazaki、Y. Sugimoto
  • 学会等名: NFO12
  • 発表場所: San Sebastian(Spain)
  • 年月日: 2012-09-03
• [学会発表] Excess Noise Induced by Optical Feedback in 6.1-μm Quantum Cascade Lasers under Well-defined Conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Mori、K. Tsushima、T. Inoue、K. Kasahara
  • 学会等名: Photon 2012
  • 発表場所: Durham(UK)
  • 年月日: 2012-09-03
• [学会発表] Self-mixing法による光結合効率の見積もりと量子カスケード・レーザの戻り光雑音評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上智晴,津島浩一,笠原健一
  • 学会等名: 平成24年度春季第応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] ペルチェ動作量子カスケード・レーザの戻り光耐性評価(II) (2011)
  • 著者名/発表者名: 津島浩一、井上智晴、片岡誉、笠原健一、藤田和上、秋草直大、枝村忠孝
  • 学会等名: 平成23年度秋季第応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] Small Optical Feedback-Induced Noise of 6.1-μm Quantum Cascade Lasers (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue、K. Tsushima、T. Kataoka、K. Kasahara、N. Akikusa、K. Fujita、T. Edamura
  • 学会等名: The Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) Pacific Rim
  • 発表場所: Sydney(Australia)
  • 年月日: 2011-08-29