Development of Vacuum Ultraviolet Coherent Light Source Technology Using Dielectric Nanomembrane Artificial Nanotructures

利用介电纳米膜人工纳米结构开发真空紫外相干光源技术

• 批准号: 21H04660
• 负责人: 小西 邦昭
• 金额: $ 26.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04660/
• 关键词: フォトニック結晶; 非線形光学; 真空紫外光; メタマテリアル

波長200nm以下の光である真空紫外コヒーレント光を用いた分光法は、固体中の電子のバンド構造の直接観測や、生体分子の構造計測など物理、化学、生命科学の広い分野で重要な応用を有している。しかしながら、真空紫外コヒーレント光の発生には現状、高度なレーザー技術が必要であり、これが専門家以外の利用を困難とする一因となっている。本研究では、代表者が近年発見した誘電体ナノメンブレン人工構造における真空紫外光への波長変換の現象を、新たな真空紫外光源技術として確立することを目的とする。すなわち、新材料・最適構造の誘電体ナノメンブレン人工構造を設計・作製する手法を明らかにし、分光用光源として使用可能な強度、波長、偏光での真空紫外コヒーレント光発生を実現する。さらにそれを用いて、真空紫外領域での波長可変ポンププローブ分光および円二色性分光への応用が可能であることを実証する。本年度は、高温アニール法及びMEMS作製プロセスを活用して、SiO2ナノメンブレンに対して周期的なナノ開口を形成し、フラットなSiO2フォトニック結晶ナノメンブレンを作製する技術の開発を進め、電子線リソグラフィー及びドライエッチングを用いた、SiO2薄膜への構造作製及びメンブレン化のプロセス条件を確立した。この手法を用いて、真空紫外円偏光発生用のSiO2フォトニック結晶ナノメンブレンを作製し、透過測定において共鳴ディップを観測することに成功した。また、真空紫外直線偏光THGの短波長化を目指したフッ化物薄膜ナノメンブレンの開発を進め、作製が可能となるプロセス手法を明らかにした。また、誘電体メンブレンから発生される真空紫外光を用いた円偏光観測システムの構築を進めた。

UV spectroscopy for wavelengths below 200nm is important for direct measurement of electron structures in solids, structural measurement of biological molecules, and separation of fields in physics, chemistry, and life sciences. The development of vacuum ultraviolet light is a problem due to the fact that it is necessary and difficult to utilize it outside the home. This study is a representative of the recent discovery of the phenomenon of wavelength conversion of vacuum ultraviolet light in artificial structures, and the establishment of new vacuum ultraviolet light source technology. New materials, optimum structures, electro-conductive materials, artificial structures, design and manufacturing methods, spectroscopic light sources, and the use of possible intensity, wavelength, polarization, vacuum ultraviolet light generation. The wavelength of light in the vacuum ultraviolet field can be changed from wavelength to wavelength, and the wavelength of light in dichroic spectrum can be changed from wavelength to wavelength. This year, the use of high temperature and MEMS manufacturing methods, the formation of periodic SiO2 film openings, the development of SiO2 film crystallization technology, the use of electronic wire solutions, the establishment of SiO2 film structure and conditions for the formation of periodic SiO2 film openings. This method was successfully applied to the preparation of SiO2 crystals for vacuum ultraviolet polarization, and the measurement of the resonance of SiO2 crystals by transmission. In addition, the development of short-wavelength vacuum ultraviolet linearly polarized THG is expected to advance, making it possible to manufacture it, and the use of advanced methods has become clear. The structure of polarization measurement system for vacuum ultraviolet light was developed.

项目成果

Photonic crystal nanomembranes: a new tool for wavelength conversion and polarization control in the vacuum ultraviolet region

光子晶体纳米膜：真空紫外区波长转换和偏振控制的新工具

• 发表时间: 2022
• 作者: 西田有輝;楊 添翔;山下 遥;後藤正幸;内藤裕義;渡邉力也;Kuniaki Konishi
• 通讯作者: Kuniaki Konishi

誘電体ナノメンブレンを用いた真空紫外コヒーレント光発生と円偏光制御

使用介电纳米膜产生真空紫外相干光和圆偏振控制

• 发表时间: 2021
• 期刊: 光アライアンス
• 作者: 小西邦昭;五神真
• 通讯作者: 五神真

誘電体ナノメンブレンを用いた真空紫外コヒーレント光発生と円偏光制御技術の開拓

利用介电纳米膜开发真空紫外相干光发生和圆偏振控制技术

• 发表时间: 2023
• 作者: 高瀬 隼人; 岡本 行広;渡邉 望美;松根 英樹;塩盛 弘一郎;馬越 大;小西邦昭
• 通讯作者: 小西邦昭

Metamaterials for controlling and generating circular polarization

用于控制和产生圆偏振的超材料

• 发表时间: 2022
• 作者: Kuniaki Konishi;Makoto Kuwata-Gonokami
• 通讯作者: Makoto Kuwata-Gonokami

Circularly polarized vacuum ultraviolet coherent light generation using a square lattice photonic crystal nanomembrane

• DOI: 10.1364/optica.393816
• 发表时间: 2020-08-20
• 期刊: OPTICA
• 影响因子: 10.4
• 作者: Konishi, Kuniaki;Akai, Daisuke;Kuwata-Gonokami, Koto
• 通讯作者: Kuwata-Gonokami, Koto