有機EL媒質を含むナノキャビティにおける2次元光波の励起と制御

含有有机EL介质的纳米腔中二维光波的激发和控制

• 批准号: 15760006
• 负责人: 高原 淳一
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760006/
• 关键词: ナノフォトニクス; プラズモニクス; 表面プラズモンポラリトン; 近接場光学; 光導波路; ATR法; 有機EL; 2次元光波; 低次元光波; 負誘電体; ナノ光回路; ナノキャビティ

表面プラズモンポラリトンの導波路である2次元光波伝送路を利用すると、回折限界を超えるナノメートル領域へ光を閉じ込めることが可能となり、ナノ光回路への応用が期待される。しかし、光ファイバー中の光信号をナノ光回路中の2次元光波へ変換する場合に、波数の差が大きいために結合効率の低さが問題となる。これを解決するため、我々は有機EL素子を用いて2次元光波を電流励起することを目標に負誘電体ギャップについて研究を行ってきた。昨年度までに有機EL素子からの2次元光波の直接励振を実験的に確認したほか、有限差分時間領域(FDTD)法によるシミュレーションにより、2次元光波を誘電体コアに閉じ込めガイドする方法について理論的に研究を行ってきた。本年度の成果は以下のとおりである。1 (理論)全反射により高屈折率誘電体コアに光が閉じ込められガイドされることは、誘電体光導波路をはじめ良く知られている。今回、負誘電体光導波路において2次元光波の特殊な伝搬モードを用いることで、「低」屈折率誘電体コアで光をガイドできることをはじめて提案した。2 (理論)負誘電体ギャップのギャップ間距離がゆるやかに小さくなる楔形導波路において、2次元光波が伝播するにつれて波数が断熱的に大きくなることをシミュレーションにより見出した。これにより、ギャップ間距離が大きい場所で2次元光波を高効率で励起し、それをナノメートル領域まで断熱的に縮小することが原理的に可能であることがわかった。3 (実験)負誘電体ギャップ中のモードをATR法により詳しく調べた。負誘電体ギャップ中の2次元光波の結合モードを観測することに成功し、ギャップ距離により結合の強さを変えることに成功した。これにより、波長と励起角度を選べば、ナノ光回路応用にとって重要な隅結合モードを選択的に励起させることに成功した。これにより2次元光波の励起方法の基礎を確立できた。

使用二维光波传输路径，该路径是表面等离子体极化子的波导，使光线局限于超过衍射极限的纳米区域，并有望将其应用于纳米光电电路。但是，当将光纤中的光学信号转换为纳米光电路中的二维光波时，波数的差异很大，因此较低的耦合效率是一个问题。为了解决这个问题，我们一直在研究使用有机EL设备对二维光波的当前激发的目的。直到去年，我们已经通过实验证实了有机EL设备的二维光波的直接激发，并一直在对一种方法进行理论研究，以通过使用有限差时间域（FDTD）方法将二维光波限制和指导二维光波限制和引导二维光波进入介电核心。今年的结果如下：1（理论）众所周知，包括电介质光学波导，由于全反射，光被高折射率介电核心限制并引导。这次，我们首次提出，可以通过在负电介质光学波导中使用二维光波的特殊传播模式来指导光。 2（理论）模拟发现，在楔形波导中，负介电间隙的间隙距离逐渐减小，随着二维光波的传播，波数会逐渐逐渐增加。这表明，原则上，可以在较大间隙距离的位置激发具有高效率的二维光波，并将其绝热地减小到纳米范围。通过ATR方法详细检查了阴性介电间隙中的3（实验）模式。我们成功地观察了负介电间隙中二维光波的耦合模式，并设法通过间隙距离将耦合的强度改变了。这导致了角耦合模式的选择性激发，这对于纳米光电路应用很重要，通过选择波长和激发角。这已经建立了二维光波激发方法的基础。

项目成果

高原淳一: "低次元光波伝送路"OplusE. 26・4(発表予定). (2004)

高原纯一：“低维光波传输线”OplusE 26・4（待发表）。

高原 淳一(分担): "ナノテクノロジーハンドブック3編 2章「キャビティ構造性光源」"オーム社. 4 (2003)

Junichi Takahara（贡献者）：“纳米技术手册第3卷第2章“腔结构光源”Ohmsha.4（2003）

Excitation of 2-Dimensional Optical Wave by Electric Current in Thin Metal-Gap Structures

薄金属间隙结构中电流激发二维光波

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of the Korean Physical Society 47
• 作者: F.Kusunoki;J.Takahara
• 通讯作者: J.Takahara

Propagation properties of guided waves in index-guided two-dimensional optical waveguides

• DOI: 10.1063/1.1935034
• 发表时间: 2005-05-23
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Kusunoki, F;Yotsuya, T;Kobayashi, T
• 通讯作者: Kobayashi, T

Narrow-Band Thermal Radiation with Low Directivity by Resonant Modes inside Tungsten Microcavities

• DOI: 10.1143/jjap.43.5253
• 发表时间: 2004-08
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: F. Kusunoki;Tatsuro Kohama;T. Hiroshima;S. Fukumoto;J. Takahara;Tetsuro Kobayashi