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; 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.

这项研究的目的是设计近场的生成元素，以实现直接的光学记录，该录音可以比现有磁性记录快100,000倍。目的是开发一种用于设备设计的高精度电磁场模拟方法。今年，我们对（1）新型电磁场模拟方法的开发和验证进行了研究，以及（2）使用该方法的圆极化产生元件的设计。与入射波长相比，研究人员开发的模拟方法直到去年尤其有效。但是，在设计近场的生成元件时，存在一个问题，即要经过小波长的入射波长，因此无法获得足够的计算精度。为了改善这一点，使用PMCHWT方法开发了一种新的电磁场时间响应模拟方法，该方法用于散射均匀的电介质作为积分方程方法。我们为此提出的方法创建了一个计算程序，并分析了球体的散射问题，该问题可以提供数学上精确的解决方案。该结果表明，具有精确解决方案的相对误差可以控制为1％或以下，并且在任何时间间隔内可以将计算误差降低至1％或更少，这揭示了此方法的可靠性和实用性。此外，当金属球的尺寸仅占入射波长的十分之一时，可以执行近场光学分析，从而揭示了与常规方法相比的优势。此外，使用提出的仿真方法，我们设计了一个近场光生成元件来实现光学直接记录，从计算精度的角度来看，这很难分析。由于高密度磁记录，该技术需要生成局部循环光的光。横杆型元件设计用于从天线中心的线性极化光产生局部圆形偏振光。结果，揭示了元件中心附近产生的圆两极光局部光，并且可以证实该元素可以记录每平方英寸的信息2 tbit。