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2014 年度 実施状況報告書

金属ナノスリット・アレイによる入射角度および偏光に無依存な光学フィルタ

研究課題

研究課題/領域番号 25390099
研究機関大阪府立大学

研究代表者

菊田 久雄  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10214743)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード金属ナノスリット / 光学フィルタ / 光共鳴 / メタマテリアル / ナノインプリント
研究実績の概要

光の波長より短い周期で構成される金属ナノスリット・アレイによって、透過波長が入射角度に依存しない光学フィルタを作製する。このフィルタは、金属スリットの厚み方向での共鳴現象を利用する新しいタイプの光学フィルタである。本研究では、フィルタ機能を持たせるための設計法の確立、および、ナノインプリント法と無電解メッキを用いて大面積のフィルタを効率的に作製する技術の確立を目指している。H26年度は、フィルタの作製技術の確立に注力した。
H25年度ではナノインプリント法によって微細構造を作製し、蒸着によって金属層を設けることができていた。しかし、インプリントに使用したアクリル系の紫外線硬化樹脂(PAK01)がアルカリ性の無電解メッキ液に耐えられなかった。H26年度は、アルカリメッキ浴に耐えるエポキシ系樹脂(SU8)、および有機/無機ハイブリッド樹脂(Ormostamp)を使って、ナノインプリントで微細構造を形成し、無電解銅メッキによって金属層を設ける技術を確立した。SU8およびOrmostampは耐アルカリ性に優れた堅い材料であり、研磨による表面の平滑化が可能である。とくに、Ormostampは無機材料が含まれていることから、堅いだけでなく耐熱性についても優れている。これらの樹脂を用いてインプリントにより微細構造を作製し、無電解銅メッキによって溝部に銅を埋め込むことが可能になった。
こられの技術応用として、光ファイバー端面にナノインプリント法で作製した有機/無機ハイブリッド樹脂の凹凸構造に金属薄膜を設けることで、ファイバー端面で機能する高感度屈折率センサーを試作した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

初年度(H25年度)は、フィルタの設計法を確立することを中心にすすめ、素子の作製についてはナノインプリント法で微細構造を形成するところまで進捗した。本年度は無電解メッキと研磨によりフィルタとして機能する素子を作製し、基本的な光学特性を確認する予定であった。しかし、H25年度に利用したアクリル系樹脂がアルカリメッキ浴に耐えないことが年度当初の実験で判明し、耐アルカリ性がある堅いUV樹脂の探索とそのプロセスの確立に時間を費やした。そのため、素子の光学特性評価および2次元周期構造のモールド作製などに至らなかった。
一方、この取り組みで得られた技術を使って、光ファイバー端面に高感度な屈折率センサーを試作できたことは成果であった。

今後の研究の推進方策

H27年度前半は、本年度に確立した有機/無機ハイブリッド樹脂のナノインプリント技術によって、微細矩形構造を作製し、無電解メッキと研磨によって1次元周期構造をもつフィルタ素子を試作する。また、作製したフィルタの光学特性が入射角度に依存しないことを実験で検証する。
年度後半は、2次元周期構造をもつフィルタ素子を作製し、フィルタ特性が入射角度のみならず入射光の偏向にも依存しないことを確かめる。また、これらの研究成果を国内会議および国際会議で発表する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Highly sensitive refractive index sensor using a resonant gratingwaveguide on a metal substrate2015

    • 著者名/発表者名
      A. Mizutani, S. Urakawa, H. Kikuta
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 54 ページ: 4161-4166

    • DOI

      10.1364/AO.54.004161

  • [雑誌論文] Built-in lens mask lithography (challenge for high-definition lens-less lithography)2014

    • 著者名/発表者名
      N. Ueda, M. Sasago, H. Kikuta, H. Kawata, Y. Hirai
    • 雑誌名

      Journal of Vacuum Science & Technology B

      巻: 32 ページ: 06F702

    • DOI

      10.1116/1.4900604

    • 査読あり
  • [学会発表] 偏光無依存な垂直共鳴型屈折率センサ2015

    • 著者名/発表者名
      山下大輔,水谷彰夫,菊田久雄,平井義彦,川田博昭
    • 学会等名
      第62回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] ビルトインレンズマスクリソグラフィによる3次元露光の検討2014

    • 著者名/発表者名
      上田直樹,笹子勝,菊田久雄,川田博昭,平井義彦
    • 学会等名
      第75回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20

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公開日: 2016-05-27  

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