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2018 年度 研究成果報告書

局在プラズモン角運動量制御による光ナノシェーピング

研究課題

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研究課題/領域番号 26246028
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関北海道大学

研究代表者

笹木 敬司  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00183822)

研究協力者 藤原 英樹  
酒井 恭輔  
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード光プロセッシング / 光ナノシェーピング
研究成果の概要

本研究では、金属ナノ構造体にラゲールガウスビームを照射し、ビームの運動量・スピン角運動量・軌道角運動量を転写して多重極モードの近接場干渉を制御することにより、ナノスケールで光の形を自在に成形する光ナノシェーピング技術の開発を行った。期間内に、数値解析的に最適な金ナノ多量体構造の設計を行い、入射ビームを集光するだけでなく、ナノサイズの光渦場や円偏光場を形成する設計指針を得ることに成功した。また、周期構造化により、格子共鳴とプラズモン共鳴の両方を制御することにより、面全体にナノ光渦を誘起することにも成功した。

自由記述の分野

プラズモニクス、ナノフォトニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、局在プラズモンを利用した光集光に基づく、光と物質の相互作用を増強する研究が活発に進められている。本研究では、この金属ナノ構造体中に誘起される局在プラズモン場を利用し、光の大きさだけでなく、形も同時に制御するため、多重極子場の干渉効果を利用した新しい光ナノシェーピング技術の開発を行った。この成果は、光をナノサイズに絞り込むだけでなく、分子・分子集合体の波動関数と光のナノ形状をマッチングさせることにより、禁制遷移の選択励起・許容遷移の完全抑制・均質媒質の第二高調波発生など、これまでの常識を打ち破る物質の光励起ダイナミクスや光反応プロセスが実現できると期待される。

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公開日: 2020-03-30  

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