波長可変フェムト秒ファイバーレーザーを用いた近接場顕微分光測定による基板表面観察

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13875011
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 堀 勝 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (80242824)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西澤 典彦 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (30273288) ; 後藤 俊夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50023255)
• Keywords: 近赤外分光 / 吸収分光 / フェムト秒 / ファイバー / レーザー / 多重反射 / 水 / 脂質

Research Abstract

基板表面の近接場分光計測システムを構築し、水や有機薄膜の計測を行い、下記のような成果を得た。
1)フェムト秒ファイバーレーザーから照射された広範囲の近赤外領域波長をシリコン結晶基板に導入し、近赤外波長における近接場多重反射システムを構築した。特に、ゼロ分散の特殊なファイバーを選択することにより、広範囲な近赤外領域に渡る連続光(スーパーコンティニウム光)を発生させ、スーパーコンティニウム光による時間分解近接場吸収分光が可能なシステムの構築を行なった。このようなシステムの構築は世界で類がない。スペクトルアナライザー等を用いて同システムの光学的な特性や安定性を評価し、システムが基板表面の分子計測に適応できることが判明した。
2)上記システムにおいて、先ず、水の分子の透過型吸収分光を行い、近赤外領域における水分子の微細な吸収スペクトルを安定に検出できることを確認した。
3)スーパーコンティニウム光を用いた多重反射システムにおいて、シリコン基板上の吸着水分子の一分子層の検出を試みたが、S/Nが低く吸収スペクトルの検出には至らなかった。次に、有機系分子である脂質を基板上に設置し、脂質分子構造の計測を行ったところ、脂質の分子構造に起因する微弱な吸収スペクトルの検出には成功した。
4)分子1層の挙動を観測する顕微システムを実現するためには、S/Nを高くし、高感度化が必要であり、現在、システムの改良を行っている。

Research Products

• [Publications] N.Nishizawa et al.: "Generation and characterization of widely broadened super continuum using highly nonlinear fibers and fiber laser"Technical digest of Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2002. 310-312 (2002)
• [Publications] N.Nishizawa et al.: "Novel phenomenon of pulse trapping by ultrashort soliton pulse across zero-dispersion wavelength"Technical digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2002. 456-457 (2002)
• [Publications] N.Nishizawa et al.: "1.2-2.1 um widely wavelength tunable ultrashort pulse generation using super continuum and acoustooptic wavelength tunable filter"Technical digest of Seventh Optoelectronics and Communications Conference (OECC2002). 644-645 (2002)
• [Publications] K.Okada et al.: "Measurement of temporal response in semiconductor optical amplifier using wavelength tunable ultrashort pulses"Technical digest of Seventh Optoelectronics and Communications Conference (OECC2002). 332-333 (2002)