単一光プロセスによる三次元周期構造物の作製とそのフォトニック結晶への応用

使用单一光学工艺制造三维周期结构及其在光子晶体中的应用

• 批准号: 12750221
• 负责人: 松尾 繁樹
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokushima
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750221/
• 关键词: 干渉; フォトニック結晶; 周期構造; フェムト秒レーザー; 位相; ダイアモンド構造; 多光子吸収

昨年度に引き続き,回折ビームスプリッターを用いたレーザー光の干渉による三次元微細周期構造の作製およびその理論についての研究を行なった。単純な計算では,作製される三次元構造物は体心立方構造をとるが,実際にはもっと複雑な構造をとることが判明した。そこで,光波の位相を考慮した計算を行なった結果,本手法により,フォトニック結晶構造の中でももっとも重要な構造の一つであるダイアモンド構造を作製可能であることが明らかになった。また,共焦点顕微鏡観察により,実際にそれが作製されていることも確認した。これに加え,フェムト秒多光束干渉による多光子吸収を利用した周期構造物の作製を行なった。使用したフェムト秒パルスの可干渉距離は40マイクロ秒程度であり,通常の光学系で多光束干渉を行なうのは困難であり,また位相が不安定になるという問題を伴う。これに対し,本研究の光学系ではそれを容易に実現でき,これにより多光子吸収を利用して多次元周期構造を作製することが可能であると予測される。実際に作製を行なった結果,正方格子に配列したロッド群の作製に成功した。これらは多光子吸収の特性のために強固であり,構造を取り出して走査型電子顕微鏡で直接観察をすることが可能であった。これら一連の発表は,国内・国際学会において口頭発表を行なうと主に,論文として発表した。この他2本の論文を準備中である。また,本研究の過程で,顕微鏡に導入されるレーザー光の強度を正確かつ簡易に計測する方法を考案した。それを妥当性を実験的に確かめるとともに,理論的な解析を行なって,論文として発表した。

The research on the fabrication and theory of three-dimensional micro-periodic structure was carried out in the past year. Pure calculation, system, three-dimensional structure, body-centered cubic structure, and complex structure As a result of calculation, the phase of light wave is considered. In this method, the important structure of crystal structure is possible to be manufactured. The common focal point of the micro-mirror is detected, and the actual operation is confirmed. Multiphoton absorption is used in the fabrication of periodic structures. The interference distance is 40 seconds, and it is difficult for ordinary optical systems to perform multi-beam interference. The phase is unstable. In this paper, the optical system is easy to realize and possible to predict by using multiphoton absorption and multielement periodic structure. As a result, the square grid was successfully arranged. The characteristics of multiphoton absorption are strong, and the structure is easy to detect. This paper is published in the form of a series of papers, which are published in the domestic and international academic societies. 2 of his papers are in preparation. In this study, a simple and accurate method for measuring the intensity of light induced by micromirrors is proposed. The validity of the theory is correct, and the theoretical analysis is correct.

项目成果

T.Kondo: "Femtosecond Laser Interference Technique with Diffractive Beam Splitter for Fabrication of Three-Dimensional Photonic Crystals"Applied Physics Letters. 79・6. 725-727 (2001)

T.Kondo：“用于制造三维光子晶体的飞秒激光干涉技术”应用物理快报79・6（2001）。

S.Matsuo: "Fabrication of Three-Dimensional Photonic Crystals by Femtosecond Laser Interference"Proceedings of SPIE. (in press). (2002)

S.Matsuo：“通过飞秒激光干涉制造三维光子晶体”SPIE 论文集。

S.Matsuo: "Direct Measurement of Laser Power through a High Numerical Aperture Oil Immersion Objective Lens using a Solid Immersion Lens"Review of Scientific Instruments. (in press). (2002)

S.Matsuo：“使用固体浸没透镜通过高数值孔径油浸物镜直接测量激光功率”科学仪器评论。