JP6217120B2 - 波長変換素子および波長変換装置 - Google Patents
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Description
また、非線形光学素子はレーザ光などの強い光を対象としているため、一般的な自然放出光に基づく赤外光などに対しては波長変換が困難である。
ここで、上部金属層1および下部金属層5の大きさとは、上部金属層1および下部金属層5の、表面に平行な面内での寸法をいう。例えば、上部金属層1および下部金属層5の表面に平行な面内での形状が円形の場合はその直径を、正方形の場合は一辺の長さをいう。また、より本質的には、対称性の高い形状においては、周期を固定した場合、上部金属層1の占める面積つまり充填率によってプラズモン共鳴波長が決定されるとも言える。
このような構造を用いることにより、入射波の偏向方向を変換することも可能である。
吸収波長∝上部金属層1の一辺の長さ
の関係が成立することが分かる。
放射波長∝下部金属層5の一辺の長さ
の関係が成立することが分かる。かかる関係は、図6の吸収波の場合とほぼ同じであり、放射面においても、下部金属層5の大きさで決定される波長の光が放射されることが分かる。
Claims (6)
- 表面から入射した第1波長を有する電磁波を変換して、第2波長を有する電磁波を裏面から放射する波長変換素子であって、
第1面と第2面とを有する平坦な金属層と、
該平坦な金属層の第1面に形成された第1絶縁層と、
該第1絶縁層の上に周期的に形成された、それぞれが孤立した第1金属層と、
上記平坦な金属層の第2面に形成された第2絶縁層と、
該第2絶縁層の上に該第1金属層とは異なる大きさで周期的に形成された、それぞれが孤立した第2金属層とを含み、
該第1金属層の膜厚は、該第1金属層の一片の長さより小さく、上記第1波長の1/4以下であり、
上記第2金属層の膜厚は、該第2金属層の一片の長さより小さく、上記第2波長の1/4以下であり、
上記第1絶縁層の膜厚は、上記第1波長を有する電磁波の上記第1絶縁層中での波長が上記第1金属層の一片の長さの1/4より小さく、
上記第2絶縁層の膜厚は、上記第2波長を有する電磁波の波長の上記第2絶縁層中での波長が上記第2金属層の一片の長さの1/4より小さく、
上記第1金属層の大きさは、上記第1波長を有する電磁波と表面プラズモン共鳴する大きさからなり、該第2金属層の大きさは、該第2波長を有する電磁波と表面プラズモン共鳴する大きさからなり、該第1波長を有する電磁波を吸収して該第2波長を有する電磁波に変換して放射することを特徴とする波長変換素子。 - 上記第1金属層と上記第2金属層の周期、該第1金属層と該第2金属層の膜厚、および上記第1絶縁層と上記第2絶縁層の膜厚の、少なくとも1つが異なることを特徴とする請求項1に記載の波長変換素子。
- 上記第1金属層および上記第2金属層の、上記第1面に平行な面内での形状が、円形、正方形、楕円形、または長方形であることを特徴とする請求項1または2に記載の波長変換素子。
- 上記第1金属層および上記第2金属層は、それぞれ上記第1絶縁層および上記第2絶縁層の上に、1次元方向または2次元方向に周期的に設けられたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の波長変換素子。
- 上記第1金属層、上記第2金属層、および上記平坦な金属層は、表面プラズモン共鳴を生じるAu、Ag、Cu、Al、Ni、CrおよびTiからなる群から選択される材料からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の波長変換素子。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の波長変換素子が、支持脚で基板上に支持された波長変換装置。
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