不規則構造を利用した高効率光捕集構造の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24651111
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ構造科学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 藤原 英樹 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (10374670)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 不規則構造 / 光局在 / ランダムレーザー

研究概要

異なる光学特性を持つ不規則構造の多層化と光局在効果を利用した新しい表面光捕集構造の提案に向け、本課題の基となった局在モード制御方法の実証実験を行った。その結果、散乱体・欠陥サイズ等の構造パラメータの調整によって局在モードを制御できる事を明らかにした。また、上記構造を作製する他の材料としてダイヤモンドナノ粒子にも注目し、これまでに報告例の無い、新規なUVランダムレーザーの実現に成功した。これらの結果は、不規則な媒質中においても任意に局在モード等の光学特性を制御できる可能性を示しており、光捕集構造を実現する上での重要な知見となる。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient optical coupling into a single plasmonic nanostructure using a fiber-coupled microspherical cavity (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Takashima, K. Kitajima, Y. Tanaka, H. Fujiwara, and K. Sasaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 89 ページ: 021801
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.89.021801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Spherical-Shaped Submicron Particles of ZnO Using Laser-induced Melting of Submicron-sized Source Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuji, Y. Higashi, M. Tsuji, H. Fujiwara, Y. Ishikawa, and N. Koshizaki
  • 雑誌名: Journal of Laser Micro/Nanoengineering 巻: 8 ページ: 292-295
  • DOI: 10.2961/jlmn.2013.03.0017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-photon excited fluorescence from a PIC-attached Au-coated tip via a thin tapered fiber under a weak CW excitation (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Ren, H. Takashima, Y. Tanaka, H. Fujiwara, and K. Sasaki
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 21 ページ: 27759-27769
  • DOI: 10.1364/OE.21.027759
  • 査読あり
• [雑誌論文] Randomization of gold nano-brick arrays : a tool for SERS enhancement (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishijima, J. B. Khurgin, L. Rosa, H. Fujiwara, and S. Juodkazis
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 21 ページ: 13502-13514
  • DOI: 10.1117/12.2003372
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-threshold and quasi-single-mode random laser within a submicrometer-sized ZnO spherical particle film (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, R. Niyuki, Y. Ishikawa, N. Koshizaki, T. Tsuji, K. Sasaki
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 102 ページ: 61110
  • DOI: 10.1063/1.4792349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasi-single-mode random lasing within a ZnO nanoparticle film (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, R. Niyuki, Y. Ishikawa, N. Koshizaki, T. Tsuji, K. Sasaki
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 8599 ページ: 859912
  • DOI: 10.1117/12.2003372
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Trap State Dynamics of Single CdSe/ZnS Quantum Dots on an Indium Tin Oxide Thin Film with Applying External Electric Field (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Chiba, J. Qi, H. Fujiwara, K. Sasaki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 ページ: 2507-2510
  • DOI: 10.1021/jp306408s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Spherical Particles Using Laser-induced Melting of Submicron-sized Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuji, Y. Higashi, M. Tsuji, H. Fujiwara, Koshizaki, and Y. Ishikawa
  • 雑誌名: Proceedings of The 14th International Symposium on Laser Precision Microfabrication 巻: 14 ページ: 205
• [雑誌論文] Fabrication of Spherical-Shaped Submicron Particles of ZnO Using Laser-induced Melting of Submicron-sized Source Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Higashi, T. Tsuji, M. Tsuji, H. Fujiwara, Koshizaki, and Y. Ishikawa
  • 雑誌名: Proceedings of The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim 巻: 10 ページ: WPE-12
• [雑誌論文] Nonlinear phenomena from a PIC attached gold tip using a plasmonic-whispering gallery mode hybrid system (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Ren, H. Takashima, Y. Tanaka, H. Fujiwara, and K. Sasaki
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 8816 ページ: 881612
  • DOI: 10.1117/12.2022626
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental evaluation of diffusion constant in a thin polymer film by triplet lifetime analysis of single molecules (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Chiba, H. Fujiwara, J. Hotta, S. Takeuchi, and K. Sasaki
  • 雑誌名: J. Photochem. & Photobiol. A 巻: 238 ページ: 24-28
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2012.04.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Second harmonic generation from the top of an Au-coated tip via a tapered fiber coupled microsphere resonator (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Ren, K. Kitajima, H. Takashima, H. Fujiwara, and K. Sasaki
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 8463 ページ: 846305
  • DOI: 10.1117/12.929437
  • 査読あり
• [学会発表] 酸化亜鉛サブミクロン球状粒子で光を操る～新奇ランダムレーザーの実現 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原英樹
  • 学会等名: 東京工業大学応用セラミックス研究所共同利用研究ワークショップ(サブミクロン球状粒子の合成とその応用)
  • 発表場所: 東工大田町キャンパス,東京都港区
  • 年月日: 2013-12-17
  • 招待講演
• [学会発表] Manipulation of photon localized fields within a random medium : realization of low-threshold and quasi-single-mode random laser (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara
  • 学会等名: The 14th RIES-Hokudai International Symposium"網[mou]"
  • 発表場所: Chateraise Gateaux Kingdom Sapporo
  • 年月日: 2013-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] Nonlinear phenomena from a PIC attached gold tip using a plasmonic-whispering gallery mode hybrid system (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Ren, H. Takashima, Y. Tanaka, H. Fujiwara, and K. Sasaki
  • 学会等名: SPIE Optics & Photonics
  • 発表場所: San Diego
  • 年月日: 2013-08-29
• [学会発表] Fabrication of Spherical-Shaped Submicron Particles of ZnO Using Laser-induced Melting of Submicron-sized Source Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuji, Y. Higashi, M. Tsuji, H. Fujiwara, Y. Ishikawa, and N. Koshizaki
  • 学会等名: The 6th International Congress on Laser Advanced Materials Processing
  • 発表場所: TOKI MESSE Niigata Convention Center, Niigata
  • 年月日: 2013-07-25
• [学会発表] Direct imaging of localized fields in a gold nanostructure using a scattering-type near-field microscope (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, Y. Tanaka, and K. Sasaki
  • 学会等名: The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
  • 発表場所: International Conference Center, Kyoto
  • 年月日: 2013-07-04
• [学会発表] Quasi-single mode random laser (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, R. Niyuki, T. Tsuji, Y. Ishikawa, N. Koshizaki, and K. Sasaki
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research
  • 発表場所: Ramada Plaza Jeju Hotel, South Korea
  • 年月日: 2013-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] ZnOナノ粒子薄膜からの疑似単一モードランダムレーザー発振 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原英樹
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス,草津市
  • 年月日: 2013-03-22
  • 招待講演
• [学会発表] Second harmonic generation from the top of an Au-coated tip via a tapered fiber coupled microsphere resonator (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, R. Niyuki, Y. Ishikawa, N. Koshizaki, T. Tsuji, and K. Sasaki
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics
  • 発表場所: San Diego convention center, USA
  • 年月日: 2012-08-14
• [学会発表] ランダムな構造で光を操る～ランダムレーザー発振の制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤原英樹
  • 学会等名: 第2回光科学異分野横断萌芽研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター、岡崎市
  • 年月日: 2012-08-07
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://optsys.es.hokudai.ac.jp/~optsys/
• [備考] 2013年9月「ランダムレーザで良好な発振を実現—球状のサブマイクロ粒子が成功のカギ」Laser Focus World Japan 2013.9(研究室探訪), 16-17、(2013)
• [備考] 2013年2月14日「発振特性優れるランダムレーザー素子開発、ZnO粒子利用」化学工業日報
• [備考] 2013年2月13日「酸化亜鉛のサブマイクロ粒子、ランダムレーザー素子に」日刊工業新聞
• [備考] 2013年2月12日「酸化亜鉛粒子を用いた発振特性に優れたランダムレーザー素子を開発」産総研プレスリリース
  • URL: http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130212/pr20130212.html
• [備考] 2013年2月12日「酸化亜鉛粒子を用いた発振特性に優れたランダムレーザー素子を開発」日経電子板プレスリリース
• [産業財産権] ランダムレーザー素子とその作製方法 (2012)
  • 発明者名: 藤原英樹、笹木敬司、辻剛志、越崎 直人、石川善恵
  • 権利者名: 藤原英樹、笹木敬司、辻剛志、越崎 直人、石川善恵
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-183134
  • 出願年月日: 2012-08-22
  • 外国