高効率近接場光源の開発と応用

高效近场光源的开发与应用

基本信息

批准号：
12131201
负责人：
小野崇人
金额：
$ 14.78万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

近接場光学顕微鏡は、光の波動性による回折限界を越えて光の波長以下の分解能を得ることができる顕微鏡である。この近接場顕微鏡の技術は高分解能の顕微鏡としてだけではなく、ナノ加工技術や将来の高密度光メモリーへと発展する可能性を秘めていることから活発に研究が行われている。近接場光学顕微鏡では、先端に微小開口を形成した光ファイバープローブがよく用いられるが、光がそのプローブ先端で光の波長よりも狭い径の領域を通り抜け微小開口に達するまでにかなりの損失があり光の利用効率が低いという問題がある。特に高分解能を得るために微小開口の寸法を小さくするとその損失は大きくなり、近接場顕微鏡の感度やSN比の悪さが顕著になる。また近接場技術以外に、この技術を様々な技術に展開するための要素技術の開発も併せて行なった。これまで開発した近接場光プローブの効率を更に上げるとともに、個々のプローブ自体にアクチュエーターを内蔵し、光スイッチング機能を持たせた。作製した構造は近接場光の生成効率を上げるために、先端がBow-Tieアンテナの形状を持っている。この構造は、2枚の金属が対向して配置してある構造を持ち、ギャップを20nm以下に小さくすると、極端に近接場強度が大きくできることが予測されている。また、光スイッチング機能をプローブに持たせることで、よりプローブの集積化が容易になった。プローブのアレイを同時に動かして記録動作させるためには、面発光レーザーのアレイ構造のようなものと組み合わせる必要があるが、集積化は必ずしも容易ではなかった。光源の数を減らし個々のプローブで光をスイッチングすることで、より小型、集積化が可能になった。更に、光スイッチング機能は、将来の光回路などの超小型スイッチとしても応用が利用できると考えられる。本プローブを作製し評価を行うと共に、光顕微鏡としての性能を評価した。また、走査型プローブ顕微鏡を利用したリソグラフィーにより表面プラズモン導波路を形成し、光源と近接場プローブとのカップリング効率の向上を図った。

近距离光学显微镜是一个显微镜，它可以在光线之下获得低于光波长的分辨率，这是由于光的振动而导致的衍射极限。附近显微镜的技术不仅被积极地作为高分辨率显微镜进行了积极研究，而且还作为纳米处理技术和未来的高密度光内存。在近距离的光学显微镜中，经常使用一种在尖端形成小开口的光纤探针，但是经过小直径的区域，比在较窄探针的尖端。特别是，降低小张口的尺寸以获得高分辨率会增加损失，而关闭显微镜的灵敏度和较差的SN比率会很明显。除了接近底座的技术外，它还开发了元素技术，以将该技术开发到各种技术。除了进一步提高到目前为止开发的近距离光学探针的效率外，单个探针本身还具有一个内置的执行器，可以具有光学切换函数。准备好的结构具有弓形天线的形状，以提高近战光的生产效率。预计该结构将具有一种结构，其中两种金属的对立相反，如果缝隙减小到20nm或更少，则接近的强度可能非常大。另外，通过将探针提供给探针，探针变得更容易累积探针。为了同时移动探针阵列并记录下来，有必要将其与表面灯光激光器的阵列结构之类的东西结合在一起，但并不总是那么容易。通过减少光源的数量和使用单个探针切换光的数量，较小且累积。此外，光学开关函数可以用作Ultra -small开关（例如未来的光电路）。进行和评估了此探针的性能，并评估了作为光学显微镜的性能。此外，使用扫描的探针显微镜形成表面等离子体波导体，提高光源和近距离探针之间的耦合效率。