人工ナノ構造による巨大非局所的光学応答の制御とその応用に関する研究

人工纳米结构控制巨大非局域光学响应及其应用研究

• 批准号: 06J11288
• 负责人: 小西 邦昭
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J11288/
• 关键词: 光学活性; キラリティー; フォトニック結晶; テラヘルツ; 人工ナノ構造; 偏光回転; 表面プラズモン; カイラリティ; 非局所的光学応答

キラリティーを有する二次元格子(キラルナノ格子)は巨大旋光性を示す人工物質として、新たな偏光制御法への応用から注目を集めている。これまでに報告されている人工キラルナノ格子のほとんどは金属を用いており、表面プラズモン共鳴による増強効果が重要であることを昨年度に我々は解明した。しかしながら、金属の透過損失によって、巨大旋光性と高い透過率の両立が困難であることが問題となっていた。本年度は、可視光域で透明な誘電体のみを用いて作製した人工キラルナノ格子(二次元キラルフォトニック結晶)のゼロ次透過光において、巨大旋光性を観測した。用いた試料は、シリカ基板とTiO2二次元キラルナノ格子の間にTiO2導波路層を有している。キラル構造を有するフォトニック結晶の導波路モードと入射光の共鳴的結合により大きな旋光性をもたらす。測定の結果、最大で25度を超える旋光性が観測された。また、構造の異方性に起因する複屈折は、旋光性に比べてはるかに小さいことを確認した。旋光角のピーク波長が透過率スペクトルのディップ波長に対応しており、このことからフォトニック結晶中の面内導波モードとの対応付けにも成功した。さらに、巨大光学活性のアクティブ応用を目指して、同様のキラルフォトニック結晶構造をGaAs系半導体を用いて作製した。その結果、通信波長帯の周波数領域において、15度程度の旋光性を観測することに成功した。さらに、シンプルな構造を用いてTHz領域における光学活性の動的制御を行うことに成功した。高抵抗Si基板上に金薄膜で作製した単層二次元キラル格子に対して超短パルス励起光を照射し、試料を透過したTHz波の偏光状態を観測した。その結果、励起光を照射しない場合は偏光回転は観測されないが、偏光変化の符号が構造のカイラリティに依存する光学活性が、光励起によって発現することが明らかになった。

The two-dimensional lattice has a large optical activity, which shows that artificial substances and new polarization control methods are used to collect attention. This report shows that the effect of increasing the resonance of the metal is important because of the artificial separation of the metal and the surface. The transmission loss of metal, the difficulty of high optical activity and high transmittance This year, the transparent dielectric material in the visible light domain was manufactured by artificial lattice (two-dimensional crystal) and the transparent dielectric material in the visible light domain was tested by large optical activity. In the sample, the TiO2 waveguide layer is formed between the lattice and the substrate. The structure of the crystal has a large optical activity, which is caused by the resonance of the incident light The measurement results, maximum 25 degrees, optical activity and measurement. The cause of structural heterogeneity is complex refraction and optical activity. Optical rotation angle, wavelength, transmittance, wavelength, in-plane guided wave in crystals, wavelength, wavelength, In addition, the large optical activity of the semiconductor is used to indicate the same crystal structure as GaAs semiconductor. As a result, the measurement of optical activity in the frequency domain of the communication wavelength band was successful at 15 degrees. In addition, the structure of the THz domain is used to control the optical activity of the THz domain successfully. A thin film of gold on a high-resistance Si substrate is fabricated in single-layer, two-dimensional latticework and is irradiated with ultra-short excitation light, and the polarization state of the sample is measured through THz waves. The result is that when the excitation light is irradiated, the polarized light is reflected, the polarized light is reflected, and the polarized light is reflected.

项目成果

Mechanism of the large polarization rotation effect in the all-dielectric artificially chiral nanogratings

• DOI: 10.1364/oe.17.000688
• 发表时间: 2009-01-19
• 期刊: OPTICS EXPRESS
• 影响因子: 3.8
• 作者: Bai, Benfeng;Konishi, Kuniaki;Turunen, Jari
• 通讯作者: Turunen, Jari

Effect of surface plasmon resonance on the optical activity of chiral metal nanogratings.

• DOI: 10.1364/oe.15.009575
• 发表时间: 2007-07
• 期刊: Optics express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Kuniaki Konishi;T. Sugimoto;Benfeng Bai;Yu. P. Svirko;M. Kuwata-Gonokami

金属薄膜キラルナノ格子における巨大光学活性の発現

金属薄膜手性纳米晶格中巨大光学活性的表达

• 发表时间: 2007
• 作者: N. Kanda;K. Konishi;M. Kuwata-Gonokami;小西 邦昭;Kuniaki Konishi;小西 邦昭
• 通讯作者: 小西 邦昭

Enhancement of terahertz optical activity with photo-excitation in metal chiral gratings

金属手性光栅中光激发增强太赫兹光学活性

• 发表时间: 2008
• 作者: N. Kanda;K. Konishi;M. Kuwata-Gonokami
• 通讯作者: M. Kuwata-Gonokami

Enhanced optical activity of a Terahertz wave with complimentary double-layered metal chiral gratings

利用互补的双层金属手性光栅增强太赫兹波的光学活性

• 发表时间: 2008
• 作者: N. Kanda;K. Konishi;M. Kuwata-Gonokami
• 通讯作者: M. Kuwata-Gonokami