2016 Fiscal Year Annual Research Report
径偏光ビームの集光場における光と物質の相互作用を利用した極微小レーザに関する研究
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15H05427
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
北村 恭子 京都工芸繊維大学, グローバルエクセレンス, 講師 (40635398)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 径偏光ビーム / フォトニック結晶レーザ / 表面3次元加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、微小集光特性などで注目を集めてきた径偏光ビームの新たな価値創出を目指すものである。具体的には、径偏光ビーム集光場における光と金属ナノ構造および誘電体構造との相互作用に基づき、①径偏光ビーム集光場におけるクローキング的効果と金属による電場増強効果を用いた、ナノプラズモニックレーザおよび②径偏光ビーム集光特性と誘電体構造を用いた、単一チップサブ波長自己集光レーザの2種の異なるタイプの極微小レーザを創製することを目指している。
平成28年度は、上記の研究内容①に関連して、前年度より取り組んでいる誘導放出過程を解析するための電磁界シミュレーションの拡張を完成させ、金属-誘電体(ゲイン物質)-金属と集光径偏光ビームによるレーザ動作特性について検証することを目指した。また、上記の研究内容②に関連して、前年度までの検討結果を基に、具体的にPCレーザより発せられる径偏光ビームを出射面で、0.4波長程度の光場に集光するための、所望のNAの集光用レンズと円錐状誘電体の効果を併せ持つ合成レンズの設計を行った。また、加工条件を検討し、電子ビーム露光とドライエッチングによって所望の立体形状を形成できることがわかった。さらに、PCレーザより径偏光ビームを高効率に発生させるためのフォトニック結晶構造について検討し、格子点位置変調構造を周回方向に対して導入することによって、高効率な径偏光ビームを生成可能であることが示された。
全体としては、当初の予定から計算機環境が変化したため、市販の3次元FDTD法シミュレーションツールも導入し、比較しながら研究を推進しており、研究内容①に関して若干遅れている。一方で、研究内容②に関しては、径偏光ビームを高効率に発生させるためのフォトニック結晶構造の提案・実証にいたるなど、当初の予定を上回る進捗が得られている。そのため、全体としては概ね順調に進展している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２８年度も引き続き、研究内容①に関しては、誘導放出過程を解析できるような電磁界シミュレーションの拡張を目指してきた。前述のとおり、計算機環境が変化したため、若干の遅れが生じ、まだ完全に誘導放出過程を解析できるようになったとは言い難いが、市販のシミュレーションツールも導入し、挽回に勤めている。
研究内容②については、当初の予定通り、発光面に加工する合成レンズの設計され、加工条件の検討の結果、所望の3次元立体構造が得られるなど、順調に研究を進めることができた。また、当初の計画を上回り、高効率な径偏光ビーム発生のためのフォトニック結晶構造を提案・実証することができた。
以上より、全体として、概ね順調に進展していると評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
先述のように、本研究は当初の計画に対して概ね順調に進んでいる。研究目的①に関連して、平成２７年度より継続して取り組んでいる誘導放出過程を解析するための電磁界シミュレーションの拡張を完成させ、金属-誘電体(ゲイン物質)-金属と集光径偏光ビームによるレーザ動作特性について検証する。
研究目的②に関連して、平成２８年度で得られた、合成レンズの設計および、加工条件を基に、今後は、合成レンズのPCレーザ発光面への実装技術の確立を目指す。また、平成２８年度で得られた、径偏光ビームの新たな発生方法について、深化させ、合成レンズとの集積化を検討する。
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