表面電磁波干渉モードに関する研究

本研究では、金属界面に沿って伝搬する電磁波モードである表面プラズモン(SP)の干渉性を調べる目的から、SPエバネッセント場が検出できる金属プローブ型実験装置の設計・製作、SPエバネッセント場の検出等の基礎実験を行い、SPの干渉性について検討した。SPの特性に関する解析や基礎実験を併せて行いながら、得られた結果を基に装置の設計・製作を行い、改良を施した。検出プローブの駆動には、ピエゾ素子を用い、フィードバック駆動によりヒシテリシスが小さく(数%以下)、ナノメートルの位置制御が十分可能であるように設計した。SP励起には、プリズムカップラー法を用い、SPエバネッセント場の検出には、金属表面荒さによるSPの散乱光と区別するために、白金製プローブ先端に蛍光分子を付着させ、その蛍光測定により行った。。まず、金属試料-金属プローブ間の距離を変化させ、蛍光強度の測定を行った。その結果は、SPエバネッセント場の特性を示すものであり、作製した実験装置によりSPエバネッセント場を高感度に検出できることがわかった。次に、ATRプリズムに対して2方向からレーザ光を入射させ、お互いに反対方向に伝搬するSPを励起し、干渉させる実験を行った。しかし、SPを励起するために用いた、2つのレーザ光の十分な位相マッチングが取れず、SPの干渉による定在波モードを安定に発生させることができなかった。これは、光学系に問題があるためで、今後、さらに検討・改善する必要がある。したがって、今回の実験では、SPの干渉により生じるエバネッセント場の微視的な測定までには至らなかったしかしながら、レーザ光照射部分に回折パターンが観測され、SPの干渉性が見出された。今後、レーザ光の位相調整の問題を解決し、SP干渉性について調べて行く予定である。

本研究では、金属界面に沿って伝搬する電磁波モードである表面プラズモン(SP)の干渉性を調べる目的から、SPエバネッセント場が検出できる金属プローブ型実験装置の設計・製作、SPエバネッセント場の検出等の基礎実験を行い、SPの干渉性について検討した。SPの特性に関する解析や基礎実験を併せて行いながら、得られた結果を基に装置の設計・製作を行い、改良を施した。検出プローブの駆動には、ピエゾ素子を用い、フィードバック駆動によりヒシテリシスが小さく(数%以下)、ナノメートルの位置制御が十分可能であるように設計した。SP励起には、プリズムカップラー法を用い、SPエバネッセント場の検出には、金属表面荒さによるSPの散乱光と区別するために、白金製プローブ先端に蛍光分子を付着させ、その蛍光測定により行った。。まず、金属試料-金属プローブ間の距離を変化させ、蛍光強度の測定を行った。その結果は、SPエバネッセント場の特性を示すものであり、作製した実験装置によりSPエバネッセント場を高感度に検出できることがわかった。次に、ATRプリズムに対して2方向からレーザ光を入射させ、お互いに反対方向に伝搬するSPを励起し、干渉させる実験を行った。しかし、SPを励起するために用いた、2つのレーザ光の十分な位相マッチングが取れず、SPの干渉による定在波モードを安定に発生させることができなかった。これは、光学系に問題があるためで、今後、さらに検討・改善する必要がある。したがって、今回の実験では、SPの干渉により生じるエバネッセント場の微視的な測定までには至らなかったしかしながら、レーザ光照射部分に回折パターンが観測され、SPの干渉性が見出された。今後、レーザ光の位相調整の問題を解決し、SP干渉性について調べて行く予定である。