2018 Fiscal Year Research-status Report
1分割スプリットリング共振器を用いた光磁界分布イメージング技術の開発
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18K19024
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
岡本 敏弘 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60274263)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原口 雅宣 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20198906)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 光磁界分布 / スプリットリング共振器 / 電気磁気効果 / 光メタマテリアル / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画時、1分割スプリットリング共振器(SRR)の磁気共鳴波長を短くするほど磁気共鳴が弱くなり電気磁気効果が期待できなくなることから、波長1300nm程度で共鳴する1分割SRRを用いることを想定していた。しかし2光束干渉で形成される光磁界領域の磁界強度を高めようとすると干渉縞間隔が使用波長以下となってしまうこと、形成した干渉パターンを観測するために使用する対物レンズはNA>1が必要になること、拡大された干渉パターンを識別するために十分な空間分解能を持ち且つ微弱な散乱光を検出可能なカメラが入手可能であることなどの制約から、1000nmより長い波長での実施は不可能であることが明らかになり、実験方法を再検討した結果、800～900nmの波長が本研究の実証実験に適していることを見いだした。
この結果に基づき、微小球リソグラフィ法を用いて波長800nm付近で磁気共鳴を示す1分割SRRメタマテリアルを作製した。また、単一SRRの光散乱スペクトル測定を行い、光磁界によって励起されるSRRの磁気共鳴時に、入射偏光と直交する偏光を持つ散乱光の発生を確認し、光磁気効果が生じていることを明らかにした。
光電界と光磁界がそれぞれ異なる場所で強くなる干渉縞を形成する2光束干渉光学系と、2次元メタマテリアルの光散乱分布を観測するための観測光学系を構築した。この光学系で光波長程度の周期を持つ干渉縞が観測可能であることを確かめた。さらに観測光学系内で入射光成分を空間的に遮蔽し、散乱光のみでイメージングを試みたが、2次元メタマテリアルからの散乱光に比べ迷光（ノイズ）の方が大きいため、まだ明確な干渉パターンの観測には至っていない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2次元メタマテリアルで生じる2光束干渉に対応した散乱光は微弱であるのに対し、光学系の内部反射によると思われる迷光（ノイズ）が大きく、試料からの散乱光のデータは信頼性の低いものしか得られておらず、まだ明確な干渉パターンの観測には至っていないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
干渉パターンの散乱光観測を妨げている空間ノイズの発生源は、測定光学系内の内部干渉である可能性が高く、原因を特定し、部品の交換・改良を行ってノイズを低減する。電気磁気効果のより高いSRRを再設計し、信号となる散乱光強度を高める。また、画像データの積算処理を活用してS/Nを向上させるなど、画像データの信頼性を向上させる。
また、再設計されたSRRの形状によっては、これまで行ってきた微小球リソグラフィ法ではなく電子ビームリソグラフィ法で作製する。必要に応じて外部への試料作成協力を依頼する。
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| Causes of Carryover |
実験の要であるCMOSカメラの納品が遅くなり、実験光学系の調整、問題点の洗い出し、改良などを行う時間がなく、改良に必要な光学部品の選定・購入ができなかった。このため、光学系の改良に係る費用を翌年度に持ち越すことにした。
また計画の遅延から、十分な実験データが得られておらず、研究発表に係る旅費・論文作成費用が減ったことも理由の一つである。こちらも翌年度に精力的に行う。
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Research Products
(2 results)
