光直接記録に向けた近接場光発生素子の設計とシミュレーション法の開発

近场光发生装置设计及直接光记录模拟方法开发

• 批准号: 13J00372
• 负责人: 岸本 誠也
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00372/
• 关键词: 光直接記録; 近接場光; 電磁界解析; 積分方程式法; 数値逆ラプラス変換法; ナノアンテナ

本研究の目的は, 既存の磁気記録に対し10万倍の書き込み速度の向上が可能な光直接記録の実現に向けた近接場光発生素子の設計である. また, 素子の設計に用いる, 高速かつ高精度な電磁界シミュレーション手法の開発を目的とする. 本年度は, (1)新奇電磁界シミュレーション手法の開発と検証, (2)提案手法を用いた円偏光発生素子の設計, について研究を行った.昨年度までに研究員が開発したシミュレーション法は, 解析対象物の寸法が入射波長に比べ十分小さい場合に特に有効な手法である. しかし, 近接場光生成素子の設計などでは, 入射波長に対し対象物が数分の1波長程度になる可能性があるため, 十分な計算精度が得られない問題点があった. これを改善するため, 積分方程式法として均一な誘電体の散乱解析などに用いられるPMCHWT法を使用する新たな電磁界時間応答シミュレーション手法を開発した.本提案法の計算プログラムを作成し, 数学的に厳密解が得られる球の散乱問題を解析した。この結果, 厳密解との相対誤差を1%以下に制御できる, 任意の時間刻み幅に対しても計算誤差を1%以下にできる, ことから本手法の信頼性と有用性を明らかにした. また, 金属球の寸法が入射波長に対し数分の1から数十分の1となる場合の近接場光解析などを可能とし, 従来手法に対する優位性を明らかにした.更に, 提案したシミュレーション手法を用いて, 従来法では計算精度の点から解析が困難である光直接記録の実現に向けた近接場光発生素子の設計を行った. この技術では高密度磁気記録のため局所的な円偏光の生成が必要である. 直線偏光からアンテナ中心部に局所的な円偏光を生成するクロスバー型素子の設計を行った. その結果, 素子中心部付近に局在した円偏光が生成されることを明らかにし, 本素子により1平方インチあたり2Tbitsの情報を記録可能であることを確認した.

本研究的目的是设计一种近场光发生装置来实现直接光记录，与现有的磁记录相比，可以将写入速度提高10万倍，目的是开发一种高精度的电磁场模拟方法。今年，我们将（1）开发并验证一种新颖的电磁场模拟方法，（2）使用所提出的方法设计圆偏振光产生元件，研究人员去年开发的模拟方法在分析对象的尺寸与入射波长相比足够小时特别有效，但是在设计近场光产生元件等时。目标物体的波长约为入射波长的几分之一，存在无法获得足够的计算精度的问题。为了改善这一点，我们开发了一种新的电磁场时间响应模拟方法，该方法使用PMCHWT方法，作为均匀介电材料散射分析的积分方程方法。该方法的计算程序已经创建，并且可以得到数学上精确的解分析球的散射问题。结果，精确解的相对误差可以控制在1%以内，并且对于任何时间步长，计算误差都可以保持在1%以内，证明了该方法的可靠性和实用性。我们使得当金属球的尺寸在入射波长的几分之一到入射波长的十分之几之间时进行近场光学分析成为可能，并阐明了其相对于传统方法的优越性。此外，所提出的模拟方法使用，我们设计了一种近场光发生元件来实现直接光学记录，由于计算精度的原因很难用传统方法进行分析，该技术需要产生局部圆偏振光以进行高密度磁记录。从线偏振光在天线中心产生局部圆偏振光的元件。结果，我们发现在元件中心附近局部产生圆偏振光。我们确认该设备每平方英寸可以记录 2Tbits 的信息。

项目成果

境界型積分方程式法によるプラズモン共鳴の解析―電子顕微鏡写真を用いた金属粒子モデルの作成―

使用边界积分方程法的等离子体共振分析 - 使用电子显微照片创建金属颗粒模型 -

• 发表时间: 2013
• 作者: 大貫進一郎;奥田太郎;竹内嵩;岸本誠也
• 通讯作者: 岸本誠也

Analysis of Electromagnetic Scattering from a Conducting Spherical Shell by the 3D Point Matching Method with Mode Expansion

采用模态展开的 3D 点匹配法分析导电球壳的电磁散射

• 发表时间: 2014
• 期刊: IEICE Transaction Electron
• 作者: Shinichiro Ohnuki;Kenichiro Kobayashi;Seiya Kishimoto;Tsuneki Yamasaki
• 通讯作者: Tsuneki Yamasaki

PMCHWTとFILT法を併用した微小金属の電磁界解析

使用 PMCHWT 和 FILT 方法对微小金属进行电磁场分析

• 发表时间: 2013
• 作者: 岸本誠也;大貫進一郎;芦澤好人;中川活二
• 通讯作者: 中川活二