近接場プローブ構造の最適化のための計算機シミュレーション

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FDTD法によって、二段テーパープローブの性能を計算し、実験結果との比較をおこなった。大きな特徴として、開口近傍での集光のみでなく、テーパー部での伝搬、通常のファイバ導波部への接続までを含めた計算をおこない、現実に即した解析をおこなった。そのため、実験結果との定量的比較が大きな意味をもち、モデルの妥当性の検討も十分におこなうことができた。まず、GaAs中に埋め込まれた量子ドットからのフォトルミネッセンス(波長約1μm)を集光する実験を想定したシミュレーションをおこなった。二段テーパープローブと一段テーパープローブの集光能力を比較したところ、二段テーパーは一段テーパーに比べて、約100倍の集光能力をもつことが明らかとなった。続いて、二段テーパープローブについて、その集光効率の開口径依存性を計算した。実験で既に明らかになっているように、200nm程度の小さな開口に対しても、対物レンズに匹敵する集光能力があることが改めて確認された。また、空間分解能の開口径依存性についても検討をおこなった。計算と実験はきわめて良く一致し、500nmの開口を用いた場合でも250nmという分解能が得られた。以上のように、シミュレーションと実験が極めてよく一致することが見いだされ、"シミュレーションを利用した効率的なプローブ設計"への道が開かれた。