表面プラズモンを用いたナノメートル領域へのフォトンの閉じ込め

使用表面等离子体激元将光子限制在纳米区域

基本信息

批准号：
09875017
负责人：
芦野慎
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kanagawa Academy of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、光の波長限界を超えた極微小な領域に局在する光近接場の特性を活かして、光の波長以下の、ナノメートル寸法の領域に、粒子としての光(フォトン)をいかに効率よく閉じ込めるかをテーマに研究を行った。具体的な研究内容として、(1)近接場光学顕微鏡で用いる、ナノメートル寸法で鋭利な探針先端に表面プラズモンの局在モードを励起する、(2)平面基盤上に真空蒸着した金属薄膜の微細加工を行い、通常の2次元伝搬モードである、表面プラズモンを特定領域に閉じ込める、以上、2つの場合について行った。具体的な研究内容と成果について以下に記す。(1)以前、先鋭化光ファイバー製探針先端に非常に滑らかで機械的強度が強い金薄膜を蒸着する技術を得ており、今回その技術を用いて、局在プラズモンの理論式をもとに所属する研究期間に設置されているR6G色素レーザーの可変波長内に共鳴点がある局在モードを求め、その条件に合うように作製した。実際に共鳴が起きるかどうかはコレクションモードの近接場光学顕微鏡で確認した。その上で共鳴波長で形成された近接場領域へ探針先端を徐々に近づけた時の検出光強度の変化を偏光条件を変えて測定した。結果、探針先端に局在モードが励起される偏光条件では近接場光強度の距離依存性よりもさらに一層鋭い距離依存性が得られた。(2)電子ビームにより、ガラス基板の金蒸着膜上に塗布したレジストの2次元的な周期構造を作製し、収束イオンビームにより、光の波長の1/2程度の幅の短冊状の金薄膜の周期構造を作製した。作製した膜に実際に表面伝搬モードのプラズモンを入射させ、散乱光を今回購入した冷却CCDカメラで、近接場強度分布を近接場光学顕微鏡で観察した。結果、散乱光は、単一の薄膜探面部に比べてかなり抑えられており、周期構造部の近接場強度は伝搬部に比べ非常に弱く、境界部での高い反射が得られた。

在这项研究中，我们对如何有效地将光（光子）作为纳米尺寸低于光波长的区域的颗粒进行了研究，利用了光学近场的特性，该特性位于光线之外的极小区域中。特定的研究主题包括（1）激发具有纳米尺寸的尖锐探针尖端的表面等离子体的局部模式，该探针用于近场光学显微镜；（2）沉积在平面底物上的薄金属膜真空的微作业，并将表面等离子体限制在特定区域中，这是通常的二维传播模式。具体的研究内容和结果如下所述。（1）以前，我们已经获得了一项技术，可以在锐化的光纤探头的尖端上沉积具有极高机械强度的金薄膜。使用这项技术，我们确定了一种局部模式，其中共振点在属于研究期的研究期间安装的R6G染料激光的可变波长范围内，并制造了它以满足这些条件。在收集模式下，通过近场光学显微镜检查了是否真正发生共振。最重要的是，当探头的尖端逐渐接近共振波长形成的近场区域时，检测到的光强度的变化是通过改变极化条件来测量的。结果，在探针尖端激发局部模式的极化条件下，比近场光强度的距离依赖性获得了更清晰的距离依赖性。（2）使用电子束在玻璃基板上涂有覆盖在金色蒸发膜上的二维周期性结构，并使用焦点离子束制备了带宽约为1/2光波长的条状金薄膜的周期性结构。表面传播模式中的等离子体实际上是在制造的膜上入射的，使用近场光学显微镜观察到了散射的光，这次购买了冷却的CCD摄像头。结果，与单个薄膜勘探表面相比，散射的光显着降低，并且周期性结构部分的近场强度比传播部分的近场强度较弱，从而导致边界部分的高反射。