光情報処理デバイス開発の動向 --- 金属ナノ微粒子を用いた光情報処理デバイスの研究

光技術·ナノテクシンポジウム

光技術·ナノテクシンポジウム

これまでの光デバイスのサイズの限界を突破する有力な手法として，金属ナノ微粒子に存在する局在プラズモンを利用することを示し，特に光機能性デバイスとして，光カー媒質にてコートされたナノ銀微粒子をベースとするものを提案した．拡張ミー散乱理論によるシミュレーションにてコートされたナノ銀微粒子の非線形光学現象を示し．これを実証するための第一ステップとして，逆ミセル法によりナノ銀微粒子をCdSでコートし，その集団的な線形光学応答と非線形光学応答実験結果を示した．


光Kerr媒質コート金属微粒子の光学特性

光Kerr媒質コート金属微粒子の光学特性

第2回プラズモニクスシンポジウム

第2回プラズモニクスシンポジウム

ナノ金属微粒子を3次非線形光学材料でコートした構造で生じる非線形光学応答を，有限差分時間領域(FDTD)法でシミュレーションの現状，問題点について述べた．また，逆ミセル法によりナノ銀微粒子をCdS超薄膜でコートする手法を示し，その集団的な線形光学応答について述べた．


Optical characteristics of microsphere resonator coated by a nonlinear thin film

非線形光学薄膜を有する誘電体微小球共振器の光学応答

電子情報通信学会技術研究報告

Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

直径5∼10μmのシリカ微小球に，真空蒸着法を用いて厚さ100nm程度の均質な非線形光学薄膜を作製した．全反射減衰配置にてコートされた微小球のウィスパリングギャラリーモード励起実験を行った所，モード励起が観測され，光学的に高い品質の薄膜ができていることが確認された．また，全反射減衰信号の入射光強度依存性を測定した結果，非線形な応答特性が観測された．この非線形応答は，屈折率変化により説明ができる．


局在プラズモンを利用した非線形光学効果

局在プラズモンを利用した非線形光学効果

第1回プラズモニクスシンポジウム

第1回プラズモニクスシンポジウム

誘電体中に置かれたナノ金属微粒子に存在する局在プラズモンの電場増強効果を非線形光学材料と組み合わせると，ナノ非線形光学素子ができる可能性に着目し，微粒子として球，金属として銀を想定した場合に最も電場増強効果が強くなる構造を明らかにし，拡張ミー散乱理論を用いて十分な光強度では光双安定現象が現れることを示した．


シリカガラス微小球上への誘電体薄膜の作製とその評価

シリカガラス微小球上への誘電体薄膜の作製とその評価

第8回中国·四国·北九州地区誘電体セミナー

第8回中国·四国·北九州地区誘電体セミナー

中国·四国·北九州地区誘電体セミナー

中国·四国·北九州地区誘電体セミナー

直径10μm以下のシリカガラス微小球表面に，ゾルゲル法により厚さ100nm程度の酸化チタンの薄膜を作製できることを示した．またその光学特性の評価を全反射減衰法を用いたウィスパリングギャラリーモード励起観測により可能である事を示した．


2000年光学界の進展(量子光学·非線形光学)

2000年光学界の進展(量子光学·非線形光学)

2000年の量子光学や非線形光学分野にて，主立ったトピックスを取り上げ，今後この分野でどのような進展が予測されるかについて記述した．


全反射減衰配置での配列微小球の光学特性

全反射減衰配置での配列微小球の光学特性

「フォトニック結晶研究会」 ∼ノンリソグラフィック技術を中心として∼

「フォトニック結晶研究会」 ∼ノンリソグラフィック技術を中心として∼

科学技術庁 金属材料技術研究所

科学技術庁 金属材料技術研究所

ガラス基板上に周期配列したポリスチレン微小球(直径2マイクロメーター)試料を作製し，波長可変レーザにて入射角度固定の入射波長スキャン全反射減衰信号スペクトルを測定した．特性の波長および入射角にて信号の減衰が有り，これは光学モード励起に対応していた．伝搬速度の異なる複数の伝搬型モードやほとんど伝搬しない局在モードがあることを示す，分散関係図を実験的に得た．数値計算シミュレーションにより，それらの光学モードが全反射減衰配置にて球内部でどのような分布をしているか，どのように励起されるか明らかにした．


配列誘電体微小球と光の相互作用

配列誘電体微小球と光の相互作用

「フォトニック結晶の開発と輻射場の制御」第2回公開シンポジウム

「フォトニック結晶の開発と輻射場の制御」第2回公開シンポジウム

文部省科学研究費補助金特定研究領域(B)領域代表井上久遠

文部省科学研究費補助金特定研究領域(B)領域代表井上久遠

ガラス基板上に作製された2次元配列ポリスチレン微小球(直径2μm)の光学モード励起実験を全反射減衰法にて行った．その結果，伝搬モードを励起しやすい配置とそうでない配置がある事，伝搬モードには速度の異なるものが多数存在する事，伝搬せず局在型のモードが存在することが分かった．また，実験により得られた全反射減衰信号を有限差分時間領域法によるシミュレーションで非常に良く再現し，観測されたモードどのように配列球内部で形成され，伝搬していくかを視覚的にあきらかにした．


エバネセント光と単球および二次元配列球との相互作用

エバネセント光と単球および二次元配列球との相互作用

「ニアフィールド·ナノ光学」研究会講演資料集

「ニアフィールド·ナノ光学」研究会講演資料集

文部省科学研究費補助金特定研究領域(A)領域代表河田聡

文部省科学研究費補助金特定研究領域(A)領域代表河田聡

ガラス基板上に作製された2次元配列ポリスチレン微小球(直径2μm)の光学モード励起実験を全反射減衰法にて行った．その結果，伝搬モードを励起しやすい配置とそうでない配置がある事，伝搬モードには速度の異なるものが多数存在する事，伝搬せず局在型のモードが存在することが分かった．これらのモードの特性の理解には，有限差分時間領域法によるシミュレーションが効果的であることを示唆した．


表面プラズモン·導波光の近接場と二次元コロイド単層膜の相互作用

表面プラズモン·導波光の近接場と二次元コロイド単層膜の相互作用

有限差分時間領域法を用いて，全反射減衰法により得られた2次元配列ポリスチレン微小球のスペクトルを再現するシミュレーションを作り，観測されるモードがどのように励起されるのか，伝搬して行くのかを明らかにした．


表面プラズモン·導波光の近接場と二次元コロイド単層膜の相互作用

表面プラズモン·導波光の近接場と二次元コロイド単層膜の相互作用

ガラス基板上の2次元配列ポリスチレン微小球(球の直径2μm∼10μm)の可視光領域の光学モードを，全反射減衰法を用いて観測した．伝搬速度が速いモードや遅いモードが現れることを示した．また有限差分時間領域法により，ガウス光垂直入射時の配列微小球試料の反射や透過特性を求めるシミュレーションを作製し，それらの特性を示した．


表面プラズモン·導波光の近接場と二次元コロイド単層膜の相互作用

表面プラズモン·導波光の近接場と二次元コロイド単層膜の相互作用

金属薄膜上やガラス基板上に，直径1μm程度の2次元配列ポリスチレン微小球を作製する方法を報告した．また，この試料の配列状況がよい部分の光学特性を測定するための全反射減衰法の光学系を構築し，微小領域での光バンド構造の測定方法を確立した．