金属薄膜周期構造における偏光近接場光の波長可変による共鳴増強効果

金属薄膜周期结构中偏振近场光波长调谐的共振增强效应

• 批准号: 18656021
• 负责人: 後藤 顕也
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18656021/
• 关键词: エバネッセント光; 超微細金属膜開口; ナノ加工グレーティング構造; VCSEL光; 近接場走査顕微鏡; 波長可変レーザー; SNOM共振周波数のQ値; 超高速・超並列光メモリヘッド

1996年に提案し,2001年にVCSEL用のエピウェーバにて直径10μmの素子を縦横100個ずつの二次元アレイを形成できた(全サイズが2mm×2mm)。しかし,各VCSEL素子からのレーザー出力は0.1mW程度であった。本研究による超並列近接場光ヘッドでは直径8μmのVCSEL出力窓から発生する各レーザー光ビームを30nm以下の超微小開口を通して近接場光(エバネッセント光)に高効率変換させることにある。平成16年度までは100nm開口で1μWの出力が得られ,平成17年度には開口を30nmにできたが,その30nm開口から得られる近接場光出力はわずか数μWであった。記録に必要なエバネッセント光波10μWにまでこの効率を増加させる手段として,平成18年度の萌芽研究では,ナノ構造をもつ金属回折格子薄膜による結晶との界面に表面プラズモン波(SPP波)を発生・共鳴をさせ,光波とSPP波とのGaP結晶中の分散の整合方式を明確にすることが課題である。直線偏光波が金属薄膜に近づくとs偏光波(横波)の電界強度に応じて薄膜を構成する金属原子の電子雲が表面に偏り,表面プラズモン密度波(縦波)が生じる。光波はGaP結晶の中から30nm開口のある金薄膜へ進む。GaP中での光波とSPP波の分散関係は,光波が線形であるのに対して,SPP波は非線形であるので,回折格子のグレーティングベクトルを利用し(逆格子はエネルギーのデメンジョンであるから),結晶中の光波・SPP波の波数分散を逆格子ベクトルとの和でエネルギー保存が成り立ち,両者の整合が可能である。三次元FDTD(時間領域差分法)解析により,開口を穿孔する材料として金薄膜を選び,表面への回折格子の幅が10nm〜50nm,高さが10〜50nmと変えて,ピッチを118nm一定にした場合のナノ構造回折格子における近接場光エンハンスメント現象のシミュレーションを行なった。従来からの金属回折格子のGaPへの埋め込み型(金属凸構造)と金属凹構造の二種類で試みた結果,従来とは異なる解が得られた。開口が20nmでもかなりの効率でエバネッセント波が得られることがわかった(0.1%,マイクロレンズ併用で0.5%)。困難な実証実験中に期間が終了。2007年度以降に実証したい。

Proposed in 1996, in 2001, the VCSEL was formed with 100 pixels with a diameter of 10μm (2mm×2mm). The output of each VCSEL element is about 0.1mW. In this study, the ultra-parallel near-field light source has a diameter of 8μm, and the output of each VCSEL is generated. The ultra-small opening below 30nm is used to pass the ultra-parallel near-field light. In 2016, the output of 100nm opening was 1μW, and in 2017, the output of 30nm opening was 1 μW. In the research of embryonic research in Heisei 18, we found that the generation and resonance of SPP waves at the interface between crystals and metallic folded lattice thin films are necessary for the development of optical fiber. Linear polarized wave near the surface of the metal film polarized wave (transverse wave) of the electric field intensity, thin film composition, metal atoms electron cloud surface polarization, surface polarization density wave (wave) generated. Light wave GaP crystal in the middle of the 30nm opening of the gold film into the In GaP, the dispersion relationship between light wave and SPP wave is opposite, light wave is linear,SPP wave is nonlinear, folding lattice is used, and the dispersion of light wave and SPP wave in crystallization is opposite, lattice is preserved, and integration of SPP wave is possible. Three-dimensional FDTD(time domain difference method) analysis, opening hole material selection, surface reflection lattice amplitude from 10nm to 50nm, high from 10nm to 50nm, high from 118nm in certain cases, the structure of reflection lattice near field light. The results of two kinds of test of GaP structure (metal convex structure) and metal concave structure are obtained. The opening is 20nm, and the efficiency is 0.1%(0.5%). The difficult time has come to an end. The year 2007 has been marked by a decline in the number of cases.

项目成果

Optical Storages-Basics and Technology towards High Density Systems (Invited Talk on Tutorial Workshop)

光存储-高密度系统基础与技术（教程研讨会特邀报告）

• 发表时间: 2006
• 期刊: Technical Digest of Micro Optics Conference 2006 TW 3
• 作者: Kenya Goto;Yuki Kiuchi;Kazuhide Suzuki;Yoshiki Masuda;Kenya Goto;Kenya Goto
• 通讯作者: Kenya Goto

VCSELの最先端技術と応用,そして将来展望 : VCSEL大量需要の魁となる応用を日本で開発しよう

VCSEL 的尖端技术、应用和未来前景：让我们开发满足日本 VCSEL 大众需求的应用。

• 发表时间: 2007
• 期刊: O plus E Vol.29 No.4
• 作者: 後藤 顕也;後藤 顕也
• 通讯作者: 後藤 顕也

Focus on Nanotechnology Research (Eugene V. Dirote Editor)

专注于纳米技术研究（Eugene V. Dirote 编辑）

• 发表时间: 2006
• 作者: X.Aymerich;X.Blasco;N.Bhattarai;W.Cao;K.W.Cheah;D.Cui;K.Goto;M.Jiang;J.J.Jimenez-Rodriguez;J.C.Jimenez-Sacz;H.Y.Kim;K.Kurihara;C.Lu;C.Luo;L.Mi;M.Nafria;I.D.Nikolov;A.M.C.Perez-Martin;M.Porti;H.Shen;P.Viswanathamurthi;P-N.Wang;D.Yang,
• 通讯作者: D.Yang,

光メモリヘッド再生装置及び再生方法

光存储头再现装置及再现方法

• 发表时间: 2004

面発光レーザーアレイを用いた超高速光ディスク

使用面发射激光阵列的超高速光盘

• 发表时间: 2006
• 期刊: Laser Expo 2006(社)レーザー学会 N-3
• 作者: K.Goto;K.Suzuki;T.Kirigaya;Y.Yoshiki;K.Kozuka;Kenya Goto
• 通讯作者: Kenya Goto