2014 Fiscal Year Annual Research Report
プラズモン共鳴型光波メタマテリアル表面の創製技術の開発
| Project Area | Electromagnetic Metamaterials |
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| Project/Area Number |
22109007
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
迫田 和彰 独立行政法人物質・材料研究機構, 先端フォトニクス材料ユニット, ユニット長 (90250513)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田丸 博晴 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (30292767)
岡本 敏弘 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 准教授 (60274263)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | メタマテリアル / プラズモン / 共振器 / メタ表面 / 磁気双極子遷移 / ディラックコーン / 近赤外分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画研究班は，(1)光波領域のメタ表面創製技術の開発，(2)メタ表面解析技術の開発と試料設計，(3)メタ表面の特性測定と電磁場制御機能の検証を主たる目的として研究を進めた。開始当初の目標として，①磁気双極子遷移の増強，②非線形光学効果の増強，③メタ表面の特異な表面電磁波モードの検証，④表面分散の改変による発光制御，⑤メタ表面のインピーダンス制御，⑥産業応用の６つの課題を設定して達成を目指した。
研究開始後の検討から，光波領域メタマテリアルでは大きな非線形性やそれを利用した素子特性の外場制御，光源の組込み易さ，電子分極等との連成波の利用が主たる利点であることが判明した。上記の目標③はこれに合致せず，すでにマイクロ波で実証研究が進んでいたことから，これを除く５つの目標に集中して検討を進めた。目標①では，電子線リソグラフィーを用いてMIM型プラズモン共振器アレイの作製技術を開発し，Erイオンの磁気双極子遷移の増強を達成した。目標②では，やはりMIM共振器アレイを作製して第２高調波発生の増強効果を実証した。目標④では，豊田中研や和歌山大学と共同でメタ表面の分散制御による動的ビーム走査を実現した。目標⑤では，MIM共振器アレイによるインピーダンス制御を利用して光の完全吸収を達成した。目標⑥については，ナノインプリントリソグラフィによるメタ表面の量産技術を確立するとともに，波長選択的熱放射赤外光源の実装素子を開発した。特に平成26年度には，この実装素子を用いて炭酸ガス濃度計を作製して低消費電力化を実証した。
さらに，光の波長よりも薄いメタマテリアル偏光子や蛍光増強基板の開発，光ディラックコーンの生成条件の解明と電子波ディラックコーンへの拡張等，当初計画には無かった多くの新しい研究成果も得られた。以上の研究成果は27報の学術論文や36件の招待講演などで公表した。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Amorphous Si waveguides with high-quality stacked gratings for multi-layer Si optical circuits2014
Author(s)
H. Tokushige, T. Endo, K. Saiki, K. Hiidome, S. Kitamura, T. Katsuyama, M. Tokuda, H. Takagi, M. Morita, Y. Ito, K. Tsutsui, Y. Wada, N. Ikeda, and Y. Sugimoto
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Journal Title
Photonics and Nanostructures
Volume: 12
Pages: 501-507
DOI
Peer Reviewed
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