フォトンSTMの理論の研究

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2つのテーマの研究を進展させた.[1]「反射モードの共鳴近接場光学顕微鏡における双極子選択則の破れ」先端を尖らせた光ファイバーのような局在した空間を介して試料に光を当て,かつ応答の光を同じ部分から信号光として取り込む反射モードという測定法においては,従来のほとんど全ての光学測定で常識となっている電気双極子選択則が成り立たないことを予測した.これはその選択則を導く長波長近似が成立しないことによる.簡単なモデルとして共鳴準位を持つ10個の半導体球を等間隔で1列に並べた試料を考え,同様な球をプローブとして反射モード測定を設定し,プローブ球の位置の関数として信号強度を計算した.モニター光の振動数を試料のいろいろな固有エネルギーに合わせて計算したが,電気双極子許容モードも禁止モードも同様な強度を与え,予測の正しいことが確かめられた.[2]「基盤の効果の光グリーン関数への繰り込み」試料をのせる基盤は通常一定の局所的誘電率を持つ誘電媒質と考えられるが、これまでの我々の非局所理論の枠組みでは,それを無視するか有限個の自由度でのみ扱ってきた.この点を改善するために,全系の分極を非局所的な共鳴分極と局所的な下地部分に分け,下地部分の効果を光の伝播を表すグリーン関数に繰り込み,これによる非局所応答理論を再構築した.これによれば下地効果も含めた共鳴応答を少数個の自由度に対する連立方程式で扱える.新たにつけ加えられる効果の主なものは「電磁場モードの変調による輻射補正の変化」と「鏡像双極子による実双極子の共鳴エネルギーのシフト」である.簡単なモデルとして半無限基盤上の半導体球を考え,その輻射シフト・幅の位置依存性,近接場分布が基盤効果により変化する様子,別な球で信号をモニターしたときの像の形を議論した.