負誘電率周波数帯の表面電磁波共鳴を用いたテラヘルツイメージングの研究

负介电常数频段表面电磁共振太赫兹成像研究

• 批准号: 22K04940
• 负责人: 四方 潤一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04940/
• 关键词: テラヘルツ波; 表面電磁波共鳴; 負誘電率領域; スペクトル・ドリル法; イメージング

本年度は、表面フォノン放射型テラヘルツ波発生において対象とする非線形光学結晶と表面回折格子の設計を明らかにするため、まず有限要素解析による表面フォノン放射の解析手法確立に取り組んだ。非線形光学材料にはテラヘルツ波発生に実績をもつニオブ酸リチウム結晶、光学フォノンモードにはA1対称モードを選定して負誘電率領域における固有値解析を行った。その結果、理論から予測されるP偏光成分のみ表面フォノン放射が起こることが確かめられ、解析手法の妥当性を確認した。さらに周波数を掃引して放射されたテラヘルツ波の自由伝搬方向を解析することにより分散特性を明らかにすることに成功し、非線形光学材料選定への基盤を得た。また本課題では表面フォノンをファブリペロー共振器に閉じ込め、その内部に幾何学的位相シフタを配置してスペクトルドリル共振器とし、発生するテラヘルツ波の狭線幅化と周波数掃引が可能であるかを調査する。ここで発生波長は光学フォノン周波数に対応することから、従来のスペクトルドリルに対して根本から設計を見直す必要がある。そこで本年度はそのために幾何学的位相シフタに必要な条件についての検討を進めるとともに、各所属に有するテラヘルツ波光学実験系の整備を進めた。一方デバイス製作においては、強誘電体であるニオブ酸リチウム結晶の凹凸構造の形成において、チャージアップの問題から反応性イオンエッチングが困難であることを確認している。この技術的課題を克服するためにはウエットエッチングが有効である可能性が高いと考えており、利用可能な試薬の調査と微細加工プロセスの条件出しを進めた。また、テラヘルツイメージング用の測定試料として作製条件の異なる複数のAl/Si/SiO2構造を作製し、金属誘起結晶化による多結晶Si薄膜成長過程の構造変化を顕微鏡、X線回折及びX線光電子分光を用いた実験的調査を進めた。

今年，为了阐明在表面声子发射型Terahertz波生成中针对的非线性光学晶体和表面衍射光栅的设计，我们首先使用有限元分析来建立一种用于表面声子辐射的分析方法。非线性光学材料是具有生成Terahertz波的往绩记录的氯酸锂晶体，并选择了光学声子模式来分析负介电常数区域中的特征值。结果，已经证实，只有从理论中预测的P偏振分量才能导致表面声子辐射，从而证实了分析方法的有效性。此外，通过分析通过扫描频率发出的Terahertz波的自由传播方向，成功揭示了分散特性，并获得了选择非线性光学材料的基础。在此主题中，表面声子仅限于Fabry-Perot谐振器，并将几何相变位置放置在其内部以形成光谱钻探器，并且是否可以缩小生成的Terahertz波和频率扫描。在这里，生成的波长对应于光学声子频率，因此有必要从根本上回顾常规光谱钻的设计。因此，今年，我们一直在考虑几何相变的必要条件，并且我们还一直在研究每个成员拥有的Terahertz Wave光学实验系统的发展。另一方面，在装置制造中，由于充电问题形成了铁电烯橙酸酯晶体的不均匀结构，因此很难证实反应性离子蚀刻。我们认为，湿蚀刻可能有效克服这一技术挑战，我们开始研究可用的试剂和微加工过程的条件化。此外，将多种具有不同制造条件的AL/SI/SIO2结构制成，作为测量样品进行Terahertz成像，并使用显微镜，X射线衍射和X射线光电镜检查进行了实验研究，以确定在生长的多晶膜薄膜薄膜中确定适合金属晶体化的晶体化的结构变化。

项目成果

シリコン基板で遮蔽された金属微細パターンの近赤外イメージング

硅基板屏蔽的金属微图案的近红外成像

• 发表时间: 2022
• 作者: 犬塚大介;四方潤一;大野誠吾
• 通讯作者: 大野誠吾

Al，Au/Ta2O5/Ta 構造における電気伝導機構

Al、Au/Ta2O5/Ta结构的导电机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 清田将生;四方潤一;大野誠吾;俵毅彦;伊藤匠生，池田正則
• 通讯作者: 伊藤匠生，池田正則

Laser oscillation of spectral drill cavity including gain media

包括增益介质的光谱钻腔的激光振荡

• 发表时间: 2022
• 作者: Seigo Ohno;Katsuhiko Miyamoto;Shin’ichiro Hayashi;Yoshiharu Urata;and Norihiko Seikine
• 通讯作者: and Norihiko Seikine

高確度テラヘルツ光発生のための光周波数制御

用于高精度太赫兹光产生的光学频率控制

• 发表时间: 2023
• 作者: Y. Tokizane;S. Ohno;Y. Takida;J. Shikata;and H. Minamide;林伸一郎, 大野誠吾, 宮本克彦, 浦田佳治, 関根徳彦
• 通讯作者: 林伸一郎, 大野誠吾, 宮本克彦, 浦田佳治, 関根徳彦

AD/DA変換器を用いた微弱光のロックイン検出

使用 AD/DA 转换器进行微弱光锁定检测

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩﨑一;四方潤一
• 通讯作者: 四方潤一