テラヘルツ帯における金属フォトニック結晶に関する研究

太赫兹波段金属光子晶体研究

• 批准号: 03J04028
• 负责人: 宮丸 文章
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J04028/
• 关键词: 金属開孔アレイ; 金属フォトニック結晶; テラヘルツ波; 光の異常透過; 近接場光学; 表面プラズモン-ポラリトン; テラヘルツ電磁波

本研究において,円孔配列型金属フォトニック結晶の透過特性に関する研究を行った.一般に,光(電磁波)の波長より小さい直径を有する金属開孔の透過率はきわめて低い.しかし,金属開孔を周期的に配列することにより,非常に透過率が増大する,光の異常透過現象が報告されている.本研究では,この現象の物理的原因を,テラヘルツ電磁波帯において詳細に調べ,またその過程の中で金属フォトニック結晶に関して新たな光学特性を見いだした.以下に研究の概要を示す.まず前年,透過スペクトルの入射角度依存性,開孔数依存性の実験結果から,光の異常透過現象には表面プラズモンが非常に重要な役割を果たすことを確認した.この物理描像に対するさらなる証拠を得るため,金属表面に誘電体を添付し,そのときの透過スペクトルの変化を調べた.その結果,透過スペクトルは金属表面の状態に非常に敏感に反応した.これは表面プラズモンの存在及び,異常透過現象への寄与を裏付ける,非常に重要な結果である.また前年,金属フォトニック結晶を2層積層することにより,透過特性のチューニングが可能であることを見いだした.これは2層間のファブリー・ペロー効果に加え,表面プラズモンのカップリングによるものであることを確認した.今回さらに,開孔径の異なる積層型金属フォトニック結晶を作製し,単層型金属フォトニック結晶では透過率が非常に小さい,波長以下の微小開孔の透過率が非常に増強される現象を見いだした.この結果は,光やテラヘルツ電磁波を波長以下の領域に,高効率で閉じこめることが可能であることを意味しており,ニアフィールド光学デバイス及び,将来のプラズモニクスデバイスの実現に関して,非常に重要な知見を与えるものである.

In this study, the transmission characteristics of hole-aligned metal crystals were studied. In general, the wavelength of light (electromagnetic wave) is small, the diameter is small, and the transmittance of metal opening is low. In addition, the periodic arrangement of metal openings increases the extraordinary transmittance, and abnormal light transmission is reported. In this study, the physical causes of this phenomenon are discussed, and the electromagnetic wave band is tuned in detail, and the process of metal crystallization is related to the new optical properties. A summary of the research is presented below. In the past year, the dependence of incident angle and the dependence of opening number on transmission were confirmed, and the abnormal transmission phenomenon of light was confirmed. The physical description of this phenomenon is based on the addition of an inductor on the surface of a metal, and the modulation of the dielectric properties of the metal. As a result, the metal surface condition is very sensitive to reflection. The existence and development of abnormal transmission phenomena are very important. The year before last, the metal layer was formed by two layers of crystals. The two layers of the film are separated by two layers of film. In recent years, the transmittance of multilayer metal crystals with different pore diameters is very small, and the transmittance of micropores below wavelengths is very strong. The result is that in the field below the wavelength of electromagnetic wave, the high efficiency is closed, and the possibility is high. It means that in the future, the realization of electromagnetic wave is very important.

项目成果

Nanophotonics

• DOI: 10.1201/9781315220949-24
• 发表时间: 2018-10
• 期刊: Encyclopedic Handbook of Integrated Optics
• 作者: Satoshi Kawata;Yasushi Inouye;Hong-Bo Sun

Noninvasive inspection of C-4 explosive in mails and its basic THz data by terahertz-time-domain spectroscopy

太赫兹时域光谱无创检测邮件中的C-4爆炸物及其太赫兹基础数据

• 发表时间: 2004
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics Vol.43
• 作者: K Yamamoto;M.Yamaguchi;F.Miyamaru;M.Tani;M.Hangyo
• 通讯作者: M.Hangyo

宮丸文章, 近藤孝志, 長島 健, 萩行正憲: "テラヘルツ帯2次元円孔配列フォトニック結晶の透過特性"電気学会論文誌A(基礎・材料・共通部門誌). Vol.123-A. 995-1001 (2003)

Fumi Miyamaru、Takashi Kondo、Ken Nagashima、Masanori Hagi：“太赫兹波段二维圆孔阵列光子晶体的传输特性”IEEJ Transactions A（基础/材料/公共部分期刊）（第 995 卷 -1001）。 2003）

F.Miyamaru, T.Kondo, T.Nagashima, M.Hangyo: "Large polarization change in two-dimensional metallic photonic crystals in subterahertz region"Applied Physics Letters. Vol.82. 2568-2570 (2003)

F.Miyamaru、T.Kondo、T.Nagashima、M.Hangyo：“太赫兹区域二维金属光子晶体中的大偏振变化”应用物理快报。

F.Miyamaru, M.Hangyo: "Plarization responce of two-dimensional metallic photonic crystals studeid by THz time domain spectroscopy"Applied Optics. Vol.43. 1412-1415 (2004)

F.Miyamaru、M.Hangyo：“通过太赫兹时域光谱研究二维金属光子晶体的极化响应”应用光学。