有機EL媒質を用いたナノキャビティにおける特異な光輻射と2次元光波の発生

使用有机 EL 介质在纳米腔中产生独特的光辐射和二维光波

基本信息

批准号：
13750013
负责人：
高原淳一
金额：
$ 1.28万
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：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

マイクロキャビティにおける輻射場制御の研究は盛んであるが、波長より十分小さなナノキャビティの輻射場制御については、キャビティ中に光波(3次元光波)のモードが存在しないために研究は行われていなかった。我々は回折限界をこえたナノメートルの光ビームを形成できる低次元光波について研究を行ってきたが、負誘電体ナノキャビティを利用すると低次元光波を選択的に励起できることをはじめて指摘した。H13年度の研究では負誘電体ナノキャビテイによって低次元光波のモードを制御した2次元光波源を提案し、素子を作製し、実験を行った。本年度はさらに2次元光波源の高輝度化、長寿命化を目指して、ドーパントの使用を試みた。さらに、3次元-2次元光波インターフェースの実験を行った。結果は以下のとおり。1)有機蛍光層を含む負誘電体ナノキャビティに新しいドーパントDPQを使用し、高輝度化と発光波長を従来(500nm)より長波長シフト(580-600nm)させることに成功した。有機蛍光層は典型的有機EL媒質のAlq3とαNPDのヘテロ接合である。理論計算からナノキャビティ中には2次元光波の伝搬モードしか存在しないことがわかっている。さらに面発光と端面発光のスペクトルを比較したところ、2次元光波の励起によるものと思われる差異が観測された。しかし、素子の寿命は短く安定した測定はできなかった。2)プリズム上に形成したAlq3を含む負誘電体ナノキャビティに全反射条件で3次元光波を入射し、光近接場励起した。その結果、出力光はTM偏光を示し、2次元光波であることが確認された。これは3次元光波によって2次元光波を励起することに成功したといえ、3次元-2次元光波インターフェースとして応用できる。1)と2)の結果から、ナノキャビティを利用して励起が困難な2次元光波を励起できることがわかった。素子寿命に課題を残すものの、本結果はナノ光回路の光源への道を開くものと考えられる。

尽管人们对微腔中的辐射场控制进行了积极的研究，但尚未对比波长小得多的纳米腔中的辐射场控制进行研究，因为纳米腔中不存在光波（三维光波）模式。。我们一直在进行低维光波的研究，这些光波可以形成超过衍射极限的纳米级光束，我们首次指出利用负介电纳米腔可以选择性地激发低维光波。我们在2003年的研究中，提出了一种由负电介质纳米腔控制低维光波模式的二维光波源，并制作了器件并进行了实验。今年，我们尝试使用掺杂剂来进一步提高二维光波源的亮度并延长其寿命。此外，我们在 3D-2D 光波界面上进行了实验。结果如下。 1) 通过在包含有机荧光层的负电介质纳米腔中使用新型掺杂剂 DPQ，我们成功地提高了亮度并将发射波长转移到比传统波长（500nm）更长的波长（580-600nm）。有机荧光层是Alq3和αNPD的异质结，它们是典型的有机EL介质。理论计算表明，纳米腔内仅存在二维光波传播模式。此外，当我们比较表面发射和边缘发射的光谱时，我们观察到似乎是由于二维光波的激发造成的差异。然而，该元件的寿命很短，无法进行稳定的测量。 2)全内反射条件下，三维光波入射到棱镜上形成的含有Alq3的负介电纳米腔上，激发光学近场。结果，输出光呈现TM偏振并被确认为二维光波。这可以说成功地用三维光波激发了二维光波，可以作为三维-二维光波界面来应用。从结果1）和2）中，我们发现使用纳米腔可以激发难以激发的二维光波。尽管器件寿命方面仍然存在问题，但这一结果被认为为纳米光学电路光源开辟了道路。