JP2016035512A - Optical super-resolution medium, hyper lens, method for producing the same and hyper lens array - Google Patents

Optical super-resolution medium, hyper lens, method for producing the same and hyper lens array Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical super-resolution medium to be the material for a hyper lens that is mounted in conventional optical microscopes to greatly improve its spatial resolution for realizing super resolution, and functions in visible light or near infrared light areas, a hyper lens prepared therewith, and a method for production thereof.SOLUTION: An optical super-resolution medium 20 comprises the lamination of three or more and six or less unit laminates 21, 22, 23 and 24, in which each of the unit laminates is constituted of four, six, or eight layers, in which nonmetal layers and metal layers are alternately laminated. The lamination of the unit laminates is such that the nonmetal layer and the metal layer are in contact with each other between the unit laminates.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、光学超解像媒体、ハイパーレンズ、その製造方法及びハイパーレンズアレーに関する。   The present invention relates to an optical super-resolution medium, a hyper lens, a manufacturing method thereof, and a hyper lens array.

レンズ等の光学部品の加工精度が十分高ければ、用いる光源の波長により、顕微鏡観察の回折限界が定まる(非特許文献1)。例えば、顕微鏡の分解能は光の回折限界による光の半分の波長に制限される。可視光を用いる光学顕微鏡では、可視光の分解能で回折限界が定まり、300nm程度が空間分解能の下限である。   If the processing accuracy of an optical component such as a lens is sufficiently high, the diffraction limit of microscopic observation is determined by the wavelength of the light source used (Non-Patent Document 1). For example, the resolution of a microscope is limited to half the wavelength of light due to the diffraction limit of light. In an optical microscope using visible light, the diffraction limit is determined by the resolution of visible light, and about 300 nm is the lower limit of the spatial resolution.

前記の既存の光学レンズの組み合わせで得られる空間分解能の下限は、回折限界として広く知られているが、この回折限界を超える高い空間分解能で得る結像を光学超解像という。   The lower limit of the spatial resolution obtained by the combination of the above existing optical lenses is widely known as a diffraction limit, and an image obtained with a high spatial resolution exceeding the diffraction limit is called optical super-resolution.

この回折限界を超えて、観察を行う試みもある。その一つとして、例えば、近接場光を用いた走査型近接場光顕微鏡(scanning near field optical microscopy;SNOM)がある。これは、NSOM(Near field scanning optical microscopy)とも呼ばれる。細いプローブで試料を走査するという点で、走査型プローブ顕微鏡(SPM)に含まれる。SPMには、走査型トンネル顕微鏡(STM)や原子間力顕微鏡(AFM)などがある。
しかし、細いプローブで試料を走査する必要がある点で、操作性に欠けるという問題があった。
There are also attempts to observe beyond the diffraction limit. One example is a scanning near field optical microscope (SNOM) using near-field light. This is also called NSOM (Near Field Scanning Optical Microscopy). It is included in a scanning probe microscope (SPM) in that the sample is scanned with a thin probe. The SPM includes a scanning tunneling microscope (STM) and an atomic force microscope (AFM).
However, there is a problem that operability is lacked in that it is necessary to scan the sample with a thin probe.

金属−絶縁体層状メタマテリアル(Stratified metal−insulator metamaterials:SMIMs)の開発もなされている。このメタマテリアルを媒体として用いるハイパーレンズ(hyperlens)により、回折限界を超えて、超解像(Super−resolution)イメージングを可能とする(非特許文献2−4)。しかし、超解像が得られる動作波長が紫外光域である、あるいは稀少元素を含む絶縁体を用いるために作製の容易性が低くかつコストが高くなるという問題があった。   The development of metal-insulator layered metamaterials (STIMs) has also been undertaken. The hyperlens using this metamaterial as a medium enables super-resolution imaging beyond the diffraction limit (Non-patent Documents 2-4). However, there is a problem that the operating wavelength at which super-resolution is obtained is in the ultraviolet region, or the ease of manufacturing is low and the cost is high because an insulator containing a rare element is used.

UV光に対するSiOを用いた層状構造体の効果が検討されている(非特許文献5、6)。
また、半球レンズを用いたイメージングの検討がなされている(非特許文献7−9)。 しかし、紫外光で機能するレンズ(非特許文献7)または平面上のみで拡大像を得る面内レンズ(非特許文献8)、稀少元素から構成される絶縁体を用いるもの(非特許文献9)であり、本願に何ら技術的な示唆を与えるものでない。
The effect of a layered structure using SiO 2 on UV light has been studied (Non-Patent Documents 5 and 6).
Further, imaging using a hemispherical lens has been studied (Non-patent Documents 7-9). However, a lens that functions with ultraviolet light (Non-Patent Document 7), an in-plane lens that obtains an enlarged image only on a flat surface (Non-Patent Document 8), or an insulator made of a rare element (Non-Patent Document 9) It does not give any technical suggestion to the present application.

特許文献1は、蛍光分子による観察対象の染色を前提とする超解像顕微鏡に関する。特許文献2は、複数の照明による像を画像処理することで超解像観察を行うことができる顕微鏡装置に関する。特許文献3は、ファブリ・ペロー干渉計を用いることで超解像光スポットを目論んだ光学解像装置に関する。特許文献4は、共焦点顕微鏡に改良を施すことで超解像が得られるようにするものである。
したがって、上記特許文献1−4は超解像顕微鏡に関するものではあるが、本願の光学超解像媒体を用いる超解像顕微鏡とは全く独立の技術であり、本願に対して何ら示唆を与えるものではない。
Patent Document 1 relates to a super-resolution microscope that presupposes staining of an observation target with fluorescent molecules. Patent Document 2 relates to a microscope apparatus that can perform super-resolution observation by performing image processing on images from a plurality of illuminations. Patent Document 3 relates to an optical resolution apparatus that aims at a super-resolution light spot by using a Fabry-Perot interferometer. Patent Document 4 is to improve the confocal microscope so that super-resolution can be obtained.
Therefore, although the above Patent Documents 1-4 are related to the super-resolution microscope, they are completely independent of the super-resolution microscope using the optical super-resolution medium of the present application, and give any suggestion to the present application. is not.

特開2011−123314号公報JP 2011-123314 A 特開2011−28208号公報JP 2011-28208 A 特開平7−49469号公報JP 7-49469 A 特開平6−95038号公報JP-A-6-95038

E.Abbe,Archiv.f.Mikcoskopische. Anat.9,413(1873).E. Abbe, Archiv. f. Mikcoskopiche. Anat. 9, 413 (1873). S.A.Ramakrishna and J.B.Pendry,Phys.Rev.B 67,201101(2003).S. A. Ramakrishna and J.M. B. Pendry, Phys. Rev. B 67, 20111 (2003). A.Salandrino and N.Engheta,Phys.Rev.B74,075103 (2006).A. Salandrino and N.M. Engheta, Phys. Rev. B74, 075103 (2006). Z.Jacob,L.V.Alekseyev,and E.Narimanov,Opt.Express 14,8247(2006).Z. Jacob, L .; V. Alexeyev, and E.M. Narimanov, Opt. Express 14, 8247 (2006). E.Verhagen,R.de Waele,L.Kuipers,and A.Polman,Phys.Rev.Lett.105,223901(2010).E. Verhagen, R.A. de Waele, L.M. Kuipers, and A.K. Polman, Phys. Rev. Lett. 105, 223901 (2010). T.Xu,A.Agrawal,M.Abashin,K.J.Chau,and H.J.Lezec,Nature 497,470(2013).T.A. Xu, A .; Agrawal, M.A. Abashin, K .; J. et al. Chau, and H.C. J. et al. Lezec, Nature 497, 470 (2013). Z.Liu,H.Lee,Y.Xiong,C.Sun,and X.Zhang,Science 315,1686(2007).Z. Liu, H .; Lee, Y .; Xiong, C.I. Sun, and X.J. Zhang, Science 315, 1686 (2007). I.I.Smolyaninov,Y.−J.Hung,and C.C.Davis,Science 315,1699(2007).I. I. Smolyaninov, Y.M. -J. Hung, and C.I. C. Davis, Science 315, 1699 (2007). J.Rho,Z.Ye,Y.Xiong,X.Yin,Z.Liu,H.Choi,G.Bartal,and X.Zhang,Nat.Commun.1,143(2010).J. et al. Rho, Z .; Ye, Y. Xiong, X. et al. Yin, Z. Liu, H .; Choi, G .; Bartal, and X.M. Zhang, Nat. Commun. 1, 143 (2010). M.Born and E.Worf,Principles of Optics,7th edition(Cambridge University Press,1999).M.M. Born and E.M. Worf, Principles of Optics, 7th edition (Cambridge University Press, 1999). L.Li,J.Opt.Soc.Am.A 13,1024(1996).L. Li, J. et al. Opt. Soc. Am. A 13,1024 (1996). L.Li,J.Opt.Soc.Am.A 14,2758(1997).L. Li, J. et al. Opt. Soc. Am. A 14, 2758 (1997). M.Iwanaga,Sci.Technol.Adv.Mater.13,053002(2012).M.M. Iwanaga, Sci. Technol. Adv. Mater. 13,053002 (2012).

本発明は、従来の光学顕微鏡に実装することで、その空間分解能を大きく向上させ超解像が得られるハイパーレンズの材料となり、可視光または近赤外光域で機能する光学超解像媒体、それを用いたハイパーレンズ、その製造方法及びハンパーレンズアレーを提供することを課題とする。   The present invention, when mounted on a conventional optical microscope, becomes a material of a hyper lens that greatly improves its spatial resolution and obtains super resolution, and an optical super resolution medium that functions in the visible light or near infrared light region, It is an object of the present invention to provide a hyper lens using the same, a manufacturing method thereof, and a hammer lens array.

上記事情を鑑みて、本発明者は、SMIMsの透過フォトニック・ブロッホ状態を解明することを通じて、SMIMs内で光の回折による広がりを抑制するモード(ここで、ハイパーモードと名付ける)を見出し、このハイパーモードが生じる波長域においてSMIMsが光学超解像媒体であることを明らかにした。更に、この光学超解像媒体を用いて、ハイパーレンズアレー(Hyper−Lens Array:HLA)を作製し、光学顕微鏡に実装して、その性能を調べたところ、回折限界以下の観察対象を結像でき、34nm以下の空間分解能が得た。これにより、このHLA実装光学顕微鏡が、超解像光学顕微鏡(Supe−Resolution Optical Microscope:SROM)となることを見出して、本発明を完成した。
本発明は、以下の構成を有する。
In view of the above circumstances, the present inventor has discovered a mode (herein referred to as hypermode) that suppresses the spread due to diffraction of light in STIMs by elucidating the transmission photonic Bloch state of STIMs. It was clarified that STIMs are optical super-resolution media in the wavelength region where hyper mode occurs. Furthermore, using this optical super-resolution medium, a hyper-lens array (HLA) was fabricated, mounted on an optical microscope, and its performance was examined. And a spatial resolution of 34 nm or less was obtained. Thus, the present invention has been completed by finding that this HLA-mounting optical microscope becomes a super-resolution optical microscope (SROM).
The present invention has the following configuration.

(1) 非金属層と金属層が交互に積層された4層、6層又は8層の単位積層体が3体以上6体以下、単位積層体間で非金属層と金属層が接するように積層されていることを特徴とする光学超解像媒体。 (1) Three to six unit laminates of four layers, six layers or eight layers in which nonmetal layers and metal layers are alternately laminated so that the nonmetal layers and the metal layers are in contact with each other between the unit laminates. An optical super-resolution medium characterized by being laminated.

(2) 一面側の第1の非金属層の一面が光入射される面とされ、他面側の金属層の一面が光出射される面とされていることを特徴とする(1)に記載の光学超解像媒体。 (2) The surface of the first non-metal layer on the one surface side is a surface on which light is incident, and the surface of the metal layer on the other surface side is a surface on which light is emitted. The optical super-resolution medium as described.

(3) 4層の単位積層体を具備しており、前記4層の単位積層体の第1の非金属層の厚さが45nm以上55nm以下であり、第1の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.3倍以上0.7倍以下であり、第2の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの1.5倍以上2倍以下であり、第2の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.3倍以上0.7倍以下であることを特徴とする(1)に記載の光学超解像媒体。 (3) A four-layer unit laminate is provided, the thickness of the first non-metal layer of the four-layer unit laminate is not less than 45 nm and not more than 55 nm, and the thickness of the first metal layer is The thickness of the first nonmetallic layer is not less than 0.3 times and not more than 0.7 times, and the thickness of the second nonmetallic layer is not less than 1.5 times and not more than twice the thickness of the first nonmetallic layer. And the thickness of the second metal layer is not less than 0.3 times and not more than 0.7 times the thickness of the first non-metal layer. .

(4) 6層の単位積層体を具備しており、前記6層の単位積層体の第1の非金属層の厚さが45nm以上55nm以下であり、第1の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.2倍以上0.5倍以下であり、第2の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの1.8倍以上2.2倍以下であり、第2の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.1倍以上0.3倍以下であり、第3の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.2倍以上0.5倍以下であり、第3の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.1倍以上0.3倍以下であることを特徴とする(1)に記載の光学超解像媒体。 (4) A six-layer unit laminate is provided, the thickness of the first non-metal layer of the six-layer unit laminate is not less than 45 nm and not more than 55 nm, and the thickness of the first metal layer is The thickness of the first non-metallic layer is 0.2 to 0.5 times the thickness of the first non-metallic layer, and the thickness of the second non-metallic layer is 1.8 to 2.2 times the thickness of the first non-metallic layer. The thickness of the second metal layer is not less than 0.1 times and not more than 0.3 times the thickness of the first non-metal layer, and the thickness of the third non-metal layer is the first The thickness of the non-metal layer is not less than 0.2 times and not more than 0.5 times, and the thickness of the third metal layer is not less than 0.1 times and not more than 0.3 times the thickness of the first non-metal layer. The optical super-resolution medium according to (1), wherein

(5) 8層の単位積層体を具備しており、前記8層の単位積層体の第1の非金属層の厚さが120nm以上140nm以下であり、第1の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.05倍以上0.08倍以下であり、第2の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.5倍以上0.8倍以下であり、第2の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.03倍以上0.06倍以下であり、第3の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.55倍以上0.85倍以下であり、第3の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.06倍以上0.09倍以下であり、第4の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.35倍以上0.65倍以下であり、第4の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.03倍以上0.06倍以下であることを特徴とする(1)に記載の光学超解像媒体。 (5) An eight-layer unit laminate is provided, the thickness of the first non-metal layer of the eight-layer unit laminate is 120 nm or more and 140 nm or less, and the thickness of the first metal layer is The thickness of the first non-metallic layer is 0.05 to 0.08 times the thickness of the first non-metallic layer, and the thickness of the second non-metallic layer is 0.5 to 0.8 times the thickness of the first non-metallic layer. 2 or less, the thickness of the second metal layer is 0.03 or more and 0.06 or less of the thickness of the first non-metal layer, and the thickness of the third non-metal layer is the first The thickness of the non-metal layer is 0.55 times or more and 0.85 times or less, and the thickness of the third metal layer is 0.06 times or more and 0.09 times or less of the thickness of the first non-metal layer. The thickness of the fourth non-metal layer is not less than 0.35 times and not more than 0.65 times the thickness of the first non-metal layer, and the thickness of the fourth metal layer is the first non-metal layer 0.03 times to 0.06 times the thickness of Optical super-resolution medium according to (1), wherein the door.

(6) 前記金属層が、Ag、Al、Auの群から選択されるいずれか一の金属からなることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の光学超解像媒体。 (6) The optical super-resolution medium according to any one of (1) to (4), wherein the metal layer is made of any one metal selected from the group consisting of Ag, Al, and Au.

(7) 前記非金属層が、Si又はSi酸化物からなることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の光学超解像媒体。 (7) The optical super-resolution medium according to any one of (1) to (4), wherein the non-metal layer is made of Si or Si oxide.

(8) (1)〜(7)のいずれかに記載の光学超解像媒体と、前記光学超解像媒体が接合された基板と、からなり、前記光学超解像媒体の一面側の第1の非金属層の一面に凹部が形成され、前記光学超解像媒体の他面側の金属層の一面に凸部が形成されていることを特徴とするハイパーレンズ。 (8) The optical super-resolution medium according to any one of (1) to (7) and a substrate to which the optical super-resolution medium is bonded. A hyper lens, wherein a concave portion is formed on one surface of one non-metallic layer, and a convex portion is formed on one surface of the metal layer on the other surface side of the optical super-resolution medium.

(9) 前記凹部が平面視略円形状であり、断面視略半円状であることを特徴とする(8)に記載のハイパーレンズ。 (9) The hyper lens according to (8), wherein the concave portion has a substantially circular shape in a plan view and a substantially semicircular shape in a cross-sectional view.

(10) (8)又は(9)に記載のハイパーレンズを複数備えることを特徴とするハイパーレンズアレー。 (10) A hyper lens array comprising a plurality of hyper lenses according to (8) or (9).

(11) (8)又は(9)に記載のハイパーレンズの製造方法であって、基板の一面に金属マスクを配置してからリソグラフィ法により、前記一面をエッチングする工程と、前記金属マスクを取り除いてから、金属層と非金属層とを、この順序で、交互に積層する工程と、を有することを特徴とするハイパーレンズの製造方法。 (11) The method for manufacturing a hyper lens according to (8) or (9), wherein a metal mask is disposed on one surface of the substrate and then the one surface is etched by lithography, and the metal mask is removed. And a step of alternately laminating a metal layer and a non-metal layer in this order.

本発明の光学超解像媒体は、非金属層と金属層が交互に積層された4層、6層又は8層の単位積層体が3体以上6体以下、単位積層体間で非金属層と金属層が接するように積層されている構成なので、その内部における光の伝搬は透過フォトニック・ブロッホ状態として記述できる。原理的には、この透過フォトニック・ブロッホ状態の光伝搬特性を解析することで、前記ハイパーモードが生じるか否か知ることができるが、ハイパーモードが生じるか否かを判別する簡便な方法として、広い入射角度に対する透過スペクトルを調べる方法がある。光入射される面に垂直であって、入射ベクトルと反射ベクトルの張る入射面内に電場ベクトルを有するp偏光の光を入射光として用い、その入射角度を0°以上60°以下の範囲で変化させて入射させたときに、出射光の光透過率の変化率を20%以下にできる場合、ハイパーモードが生じる必要条件を満たすことになる。このハイパーモードが生じる波長域でハイパーレンズを形成すると、レンズ内で光の回折広がりを抑制して光伝搬することができ、回折限界を超えて結像させることができる。   The optical super-resolution medium according to the present invention includes 3 to 6 unit laminates of 4 layers, 6 layers or 8 layers in which nonmetal layers and metal layers are alternately laminated, and a nonmetal layer between the unit laminates. Therefore, the propagation of light in the inside can be described as a transmission photonic Bloch state. In principle, it is possible to know whether or not the hyper mode occurs by analyzing the light propagation characteristics of this transmission photonic Bloch state, but as a simple method to determine whether or not the hyper mode occurs There is a method for examining a transmission spectrum with respect to a wide incident angle. P-polarized light, which is perpendicular to the light incident surface and has an electric field vector in the incident surface between the incident vector and the reflection vector, is used as the incident light, and the incident angle changes in the range of 0 ° to 60 °. If the change rate of the light transmittance of the emitted light can be reduced to 20% or less when it is made incident, the necessary condition for generating the hyper mode is satisfied. When a hyper lens is formed in a wavelength region where this hyper mode occurs, light can be propagated while suppressing the diffraction spread of light within the lens, and an image can be formed beyond the diffraction limit.

本発明のハイパーレンズは、先に記載の光学超解像媒体と、前記光学超解像媒体が接合された基板と、からなり、前記光学超解像媒体の一面側の第1の非金属層の一面に凹部が形成され、前記光学超解像媒体の他面側の金属層の一面に凸部が形成されている構成なので、第1の非金属層に入射した光学像と他面側の金属層から出射する光学像では凹面の内径と外径の差があるため、光学像の拡大が生じ、出射側で拡大された光学像が回折限界以上に大きく拡大されていれば、そのまま通常の光学顕微鏡で結像を観察できる。   The hyper lens of the present invention includes the optical super-resolution medium described above and a substrate to which the optical super-resolution medium is bonded, and a first non-metallic layer on one surface side of the optical super-resolution medium. A concave portion is formed on one surface, and a convex portion is formed on one surface of the metal layer on the other surface side of the optical super-resolution medium, so that the optical image incident on the first non-metal layer and the other surface side In the optical image emitted from the metal layer, there is a difference between the inner diameter and the outer diameter of the concave surface, so that the optical image is enlarged. Imaging can be observed with an optical microscope.

本発明のハイパーレンズの製造方法は、先に記載のハイパーレンズの製造方法であって、基板の一面に金属マスクを配置してからリソグラフィ法により、前記一面をエッチングする工程と、前記金属マスクを取り除いてから、金属層と非金属層とを、この順序で、交互に積層する工程と、を有する構成なので、回折限界を超えて結像可能なハイパーレンズを容易に製造できる。   The method for manufacturing a hyper lens according to the present invention is the method for manufacturing a hyper lens described above, wherein a metal mask is disposed on one surface of a substrate and then the one surface is etched by lithography, and the metal mask is Since the structure has a step of alternately laminating the metal layer and the non-metal layer in this order after removal, a hyper lens capable of forming an image exceeding the diffraction limit can be easily manufactured.

本発明の第1の実施形態であるハイパーレンズ及びハイパーレンズアレーの一例を示す図であって、平面図(a)と、A―A’断面図(b)である。2A and 2B are a diagram illustrating an example of a hyper lens and a hyper lens array according to the first embodiment of the present invention, which are a plan view and a cross-sectional view taken along line A-A ′. 図1(b)のB部拡大図である。It is the B section enlarged view of Drawing 1 (b). 光学超解像媒体への入射ベクトル、電場ベクトル、反射ベクトル及び入射面の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the incident vector to an optical super-resolution medium, an electric field vector, a reflection vector, and an incident surface. テスト・オブジェクトの一例を示す図であって、平面図(a)、側面図(b)、C部拡大図(c)、D−D’線における断面図(d)である。It is a figure which shows an example of a test object, Comprising: It is a top view (a), a side view (b), the C section enlarged view (c), and sectional drawing (d) in the D-D 'line. ハイパーレンズを実装した顕微鏡観察の配置図である。It is a layout drawing of the microscope observation which mounted the hyper lens. 顕微鏡観察における光経路図である。It is an optical path figure in microscope observation. 孔部41c21、孔部41c22から孔内を通過する光経路の一例を示す説明図である.It is an explanatory diagram showing an example of an optical path passing through the hole 41c21, hole 41c22 through the hole. 本発明の実施形態であるハイパーレンズの製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the hyper lens which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるハイパーレンズの製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the hyper lens which is embodiment of this invention. 光学超解像媒体の別の一例を示す断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view which shows another example of an optical super-resolution medium. 光の回折広がり抑制を調べ、ハイパーモードを検証する配置図である。It is a layout view for examining the suppression of diffraction spread of light and verifying the hyper mode. 先の配置で光の回折広がり抑制を示す数値計算結果であって、上記条件の下で光の伝搬を可視化した数値計算結果である。It is the numerical calculation result which shows the diffraction spread suppression of light in the previous arrangement | positioning, Comprising: It is the numerical calculation result which visualized the propagation of light on the said conditions. 入射角度と透過率の波長依存性を示すグラフの実サンプルの測定値(a)と、数値計算モデルの数値計算値(b)と、透過フォトニック・ブロッホ状態(黒塗り部)を示すグラフ(c)である。A graph showing a measured value (a) of a real sample of a graph showing the wavelength dependence of an incident angle and transmittance, a numerical value (b) of a numerical calculation model, and a transmission photonic Bloch state (blacked portion) c). 図11で光学超解像媒体を除いた配置での光伝搬特性を示す数値計算結果である。It is a numerical calculation result which shows the light propagation characteristic in arrangement | positioning except the optical super-resolution medium in FIG. 波長510nmで機能する光学超解像媒体の透過率スペクトルの入射角度依存性を示す(数値計算値)。The incident angle dependence of the transmittance spectrum of an optical super-resolution medium functioning at a wavelength of 510 nm is shown (numerical calculation value). 波長1500nmで機能する光学超解像媒体の透過率スペクトルの入射角度依存性を示す(数値計算値)。The incident angle dependence of the transmittance spectrum of an optical super-resolution medium functioning at a wavelength of 1500 nm is shown (numerical calculation value). ハイパーレンズの製造工程図である。It is a manufacturing process figure of a hyper lens. 製造したハイパーレンズアレーの光学写真である。It is an optical photograph of the manufactured hyper lens array. 空気側から見たハイパーレンズアレーの電子顕微鏡写真である。It is the electron micrograph of the hyper lens array seen from the air side. 孔部の断面電子顕微鏡像(a)と、その模式図(b)である。It is the cross-sectional electron microscope image (a) of a hole, and its schematic diagram (b). ハイパーレンズを実装した顕微鏡観察の配置図である。It is a layout drawing of the microscope observation which mounted the hyper lens. ハイパーレンズアレーの光学写真である。It is an optical photograph of a hyper lens array. テスト・オブジェクトの部分電子顕微鏡像である。2 is a partial electron microscope image of a test object. 図23に対応する部分の光学像である。It is an optical image of the part corresponding to FIG. 一の光学超解像(a)と、そのF−F’線(横軸)における光強度(縦軸)を示すグラフ(b)である。It is a graph (b) which shows the optical intensity (vertical axis) in one optical super-resolution (a) and its F-F 'line (horizontal axis). ハイパーレンズアレーで光学超解像を得る模式図である。It is a schematic diagram which obtains optical super-resolution with a hyper lens array. 別の光学超解像(a)と、そのG−G’線(横軸)における光強度(縦軸)を示すグラフ(b)である。It is a graph (b) which shows another optical super-resolution (a) and the light intensity (vertical axis) in the G-G 'line (horizontal axis).

(本発明の第1の実施形態)
(ハイパーレンズ及びハイパーレンズアレー)
まず、本発明の第1の実施形態であるハイパーレンズ及びハイパーレンズアレーについて説明する。
図1は、本発明の実施形態であるハイパーレンズ及びハイパーレンズアレーの一例を示す図であって、平面図(a)と、A−A’断面図(b)である。
図1(b)に示すように、本発明の実施形態であるハイパーレンズ30は、光学超解像媒体20と、光学超解像媒体20が接合された基板33と、からなる。
光学超解像媒体20の一面に凹部20c、他面に凸部20dが形成されている。この部分が、レンズとして利用できる。
(First embodiment of the present invention)
(Hyper lens and Hyper lens array)
First, a hyper lens and a hyper lens array according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a hyper lens and a hyper lens array according to an embodiment of the present invention, and is a plan view (a) and a cross-sectional view AA ′.
As shown in FIG. 1B, a hyper lens 30 according to an embodiment of the present invention includes an optical super resolution medium 20 and a substrate 33 to which the optical super resolution medium 20 is bonded.
A concave portion 20c is formed on one surface of the optical super-resolution medium 20, and a convex portion 20d is formed on the other surface. This part can be used as a lens.

凹部20cの形状は、平面視略円形状であって、断面視略半球状とされている。これにより、レンズとして利用できる。しかし、この形状に限られるものではなく、例えば、平面視略帯状であって、断面疑似半球状としてもよい。この形状としてもレンズとして利用できる。   The shape of the recess 20c is substantially circular in plan view, and is substantially hemispherical in cross section. Thereby, it can utilize as a lens. However, the shape is not limited to this, and may be, for example, a substantially band shape in a plan view and may have a pseudo hemispherical cross section. This shape can also be used as a lens.

凹部20cは複数形成されている。このようにハイパーレンズアレーとするにより、複数の位置を同時に拡大観測できる。   A plurality of recesses 20c are formed. In this way, by using the hyper lens array, a plurality of positions can be enlarged and observed simultaneously.

ハイパーレンズアレーでは、一面内では、最近傍の凹部20cとの中心点間隔rが同一となるように、かつ、最近傍の凹部20cの方向が同一となるような規則正しいパターンで凹部20cが配置されている。また、ハイパーレンズアレーの配列間隔は密でもよい。しかし、このようなレイアウトに限られるものではなく、アットランダムなレイアウトとしてもよい。   In the hyper lens array, the recesses 20c are arranged in a regular pattern so that the center point interval r with the nearest recess 20c is the same and the directions of the nearest recesses 20c are the same in one surface. ing. Further, the arrangement intervals of the hyper lens arrays may be close. However, the layout is not limited to this, and an at-random layout may be used.

(光学超解像媒体)
次に、本発明の第1の実施形態である光学超解像媒体について説明する。
図2は、図1(b)のB部拡大図である。
図2に示すように、本発明の実施形態である光学超解像媒体20は、非金属層と金属層が交互に積層されてなる積層体である。基板33と光学超解像媒体20とからハイパーレンズ30は構成される。
光学超解像媒体20の一面20a側の第1の非金属層244の一部に凹部20cが形成されている。
また、光学超解像媒体20の他面20b側の金属層211の一部に凸部20dが形成されている。
凹部20c、凸部20dは、平面視略円形状、断面視略半円状とされている。
(Optical super-resolution medium)
Next, the optical super-resolution medium that is the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is an enlarged view of a portion B in FIG.
As shown in FIG. 2, the optical super-resolution medium 20 according to the embodiment of the present invention is a laminated body in which non-metal layers and metal layers are alternately laminated. The hyper lens 30 includes the substrate 33 and the optical super resolution medium 20.
A recess 20 c is formed in a part of the first non-metallic layer 244 on the one surface 20 a side of the optical super-resolution medium 20.
Further, a convex portion 20 d is formed on a part of the metal layer 211 on the other surface 20 b side of the optical super resolution medium 20.
The concave portion 20c and the convex portion 20d have a substantially circular shape in plan view and a substantially semicircular shape in sectional view.

光学超解像媒体20は、4体の単位積層体21、22、23、24からなる。
4体の単位積層体21、22、23、24がこの順序で、基板33上に積層されて形成されている。
The optical super-resolution medium 20 includes four unit laminated bodies 21, 22, 23, and 24.
Four unit laminate bodies 21, 22, 23, and 24 are formed on the substrate 33 in this order.

単位積層体24は、第1の非金属層244、第1の金属層243、第2の非金属層242、第2の金属層241が積層されてなる。
単位積層体23は、第1の非金属層234、第1の金属層233、第2の非金属層232、第2の金属層231が積層されてなる。
単位積層体22は、第1の非金属層224、第1の金属層223、第2の非金属層222、第2の金属層221が積層されてなる。
単位積層体21は、第1の非金属層214、第1の金属層213、第2の非金属層212、第2の金属層211が積層されてなる。
The unit laminate 24 is formed by laminating a first non-metal layer 244, a first metal layer 243, a second non-metal layer 242, and a second metal layer 241.
The unit laminate 23 is formed by laminating a first non-metal layer 234, a first metal layer 233, a second non-metal layer 232, and a second metal layer 231.
The unit laminate 22 is formed by laminating a first non-metal layer 224, a first metal layer 223, a second non-metal layer 222, and a second metal layer 221.
The unit laminate 21 is formed by laminating a first non-metal layer 214, a first metal layer 213, a second non-metal layer 212, and a second metal layer 211.

つまり、各単位積層体21、22、23、24は互いに非金属層と金属層が交互に積層されてなる。
また、各単位積層体21、22、23、24は4層構造とされており、同一の層構造からなる。
That is, the unit laminate bodies 21, 22, 23, and 24 are formed by alternately laminating non-metal layers and metal layers.
Moreover, each unit laminated body 21, 22, 23, 24 is made into the 4 layer structure, and consists of the same layer structure.

金属層243、233、223、213、241、231、221、211が、Ag、Al、Auの群から選択されるいずれか一の金属からなることが好ましい。これにより、ドルーデ金属の性質に基づいて光学超解像媒体を構成できる。   It is preferable that the metal layers 243, 233, 223, 213, 241, 231, 221, 211 are made of any one metal selected from the group of Ag, Al, and Au. Thus, an optical super-resolution medium can be configured based on the properties of drude metal.

前記非金属層244、234、224、214、242、232、222、212が、Si又はSi酸化物からなることが好ましい。
SiOを用いた場合には400〜600nmの波長範囲で光学超解像媒体を構成できる。
Siを用いた場合には、1400〜1600nmの波長範囲で光学超解像媒体を構成できる。
このように、非金属層の構成元素をケイ素と酸素、又はケイ素とすることにより、光学超解像媒体の作製コストを大きく低減できる。また、作製技術が確立されているために作製が容易である。
The non-metal layers 244, 234, 224, 214, 242, 232, 222, 212 are preferably made of Si or Si oxide.
When SiO 2 is used, an optical super-resolution medium can be configured in a wavelength range of 400 to 600 nm.
When Si is used, an optical super-resolution medium can be configured in the wavelength range of 1400 to 1600 nm.
As described above, by using silicon and oxygen or silicon as the constituent elements of the non-metal layer, the manufacturing cost of the optical super-resolution medium can be greatly reduced. Further, since the manufacturing technique is established, the manufacturing is easy.

4層の単位積層体では、(1)第1の非金属層244、234、224、214の厚さが45nm以上55nm以下、(2)第1の金属層243、233、223、213の厚さが第1の非金属層244、234、224、214の厚さの0.3倍以上0.7倍以下、(3)第2の非金属層242、232、222、212の厚さが第1の非金属層244、234、224、214の厚さの1.5倍以上2倍以下、(4)第2の金属層241、231、221、211の厚さが第1の金属層243、233、223、213の厚さの0.8倍以上1.2倍以下とすることが好ましい。この構成により、光学超解像媒体として機能する波長域を可視光域に設定できる。   In the four-layer unit laminate, (1) the thickness of the first non-metal layers 244, 234, 224, 214 is 45 nm to 55 nm, and (2) the thickness of the first metal layers 243, 233, 223, 213 Is not less than 0.3 times and not more than 0.7 times the thickness of the first non-metal layer 244, 234, 224, 214, and (3) the thickness of the second non-metal layer 242, 232, 222, 212 is 1.5 to 2 times the thickness of the first non-metal layer 244, 234, 224, 214, (4) the thickness of the second metal layer 241, 231, 221, 211 is the first metal layer It is preferable that the thickness of 243, 233, 223, 213 is 0.8 times or more and 1.2 times or less. With this configuration, the wavelength range that functions as the optical super-resolution medium can be set to the visible light range.

図3は、光学超解像媒体への入射ベクトル、電場ベクトル、反射ベクトル及び入射面の関係を示す図である。
非金属層244の一面が光入射される面とされる。
前記面に垂直に入射面が形成される。
入射面は、入射ベクトルと反射ベクトルの張る平面である。
光入射される面に垂直な線に対して、入射ベクトルと反射ベクトルはθの角度となる。
電場ベクトルEは入射面内で入射ベクトルに垂直な方向に形成される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an incident vector, an electric field vector, a reflection vector, and an incident surface on the optical super-resolution medium.
One surface of the non-metal layer 244 is a surface on which light is incident.
An incident surface is formed perpendicular to the surface.
The incident surface is a plane between the incident vector and the reflection vector.
The incident vector and the reflection vector are at an angle of θ with respect to a line perpendicular to the light incident surface.
The electric field vector E is formed in the direction perpendicular to the incident vector in the incident plane.

単位積層体は、光学超解像媒体の光透過率がp偏光に対して入射角度0度から60度に対して20%を超えて変化しないことが望ましい。これは光の回折広がりを抑制する透過フォトニック・ブロッホ状態が生じる必要条件である。   In the unit laminate, it is desirable that the light transmittance of the optical super-resolution medium does not change more than 20% with respect to the incident angle of 0 to 60 degrees with respect to the p-polarized light. This is a necessary condition for generating a transmission photonic Bloch state that suppresses the diffraction spread of light.

(ハイパーレンズの使用形態)
次に、ハイパーレンズの使用形態について説明する。
図4は、テスト・オブジェクトの一例を示す図であって、平面図(a)、側面図(b)、C部拡大図(c)、D−D’線における断面図(d)である。
テスト・オブジェクト41には、平面視円形状の孔部が設けられている。孔部41c21、孔部41c22は近傍領域に並置して形成している。これらの径は、孔部41c1に比べて小さくされている。例えば、孔部41c21、孔部41c22を、孔径φ60nm、中心間間隔L中心間=100nmとする。しかし、これに限られるものではない。
(Usage form of hyper lens)
Next, a usage form of the hyper lens will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a test object, which is a plan view (a), a side view (b), an enlarged view of a C portion (c), and a sectional view (d) along the line DD ′.
The test object 41 is provided with a hole having a circular shape in plan view. The hole 41c21 and the hole 41c22 are formed side by side in the vicinity region. These diameters are made smaller than the hole 41c1. For example, the hole 41c21 and the hole 41c22 are assumed to have a hole diameter of 60 nm and a center -to- center distance L between centers = 100 nm. However, it is not limited to this.

図5は、ハイパーレンズを実装した顕微鏡観察の配置図である。
まず、オブジェクティブ・レンズ43下に配置したプリズムホルダー44にプリズム45を装備する。
次に、プリズム45上にテスト・オブジェクト41を配置する。
次に、テスト・オブジェクト41上にハイパーレンズ30を配置する。
凹部20cをテスト・オブジェクト41側に向けて配置する。また、例えば、孔部41c21、孔部41c22が、凹部20c内となるように配置する。
FIG. 5 is a layout view of microscopic observation in which a hyper lens is mounted.
First, the prism 45 is mounted on the prism holder 44 disposed under the objective lens 43.
Next, the test object 41 is placed on the prism 45.
Next, the hyper lens 30 is placed on the test object 41.
The recess 20c is arranged facing the test object 41 side. Further, for example, the hole 41c21 and the hole 41c22 are arranged so as to be in the recess 20c.

図6は、顕微鏡観察における光経路図である。
光は、プリズムホルダー44の大気に開放された一側面からプリズム45に入射され、孔部41c21、孔部41c22から孔内を通過して、凹部20cから凸部20dを通過して、オブジェクティブ・レンズ43で観測できる。反射光はプリズムの反対側から出射される。
FIG. 6 is an optical path diagram in microscopic observation.
Light enters the prism 45 from one side of the prism holder 44 that is open to the atmosphere, passes through the hole 41c21 and the hole 41c22, passes through the protrusion 20d from the recess 20c, and enters the objective lens. It is observable at 43. The reflected light is emitted from the opposite side of the prism.

図7は、孔部41c21、孔部41c22から孔内を通過する光経路の一例を示す説明図である。例えば、第1の非金属層の厚さを50nm、第1の金属層の厚さを25nm、第2の非金属層の厚さを80nm、第2の金属層の厚さを25nmとする。
孔部41c21、孔部41c22から孔内を通過する光は、凹部20cの内壁面に照射される。このとき、光学超解像媒体20の一面20a側の単位積層体24の第1の非金属層244の一面が光入射される面とされる。
光は光学超解像媒体20内を通過し、光は基板33を通過して、オブジェクティブ・レンズへ出射される。つまり、光学超解像媒体20では、他面20b側の単位積層体21の第2の金属層211の他面が光出射される面とされる。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of an optical path passing through the hole 41c21 and the hole 41c22. For example, the thickness of the first non-metal layer is 50 nm, the thickness of the first metal layer is 25 nm, the thickness of the second non-metal layer is 80 nm, and the thickness of the second metal layer is 25 nm.
Light passing through the hole 41c21 and the hole 41c22 is applied to the inner wall surface of the recess 20c. At this time, one surface of the first non-metallic layer 244 of the unit laminate body 24 on the one surface 20a side of the optical super resolution medium 20 is a surface on which light is incident.
The light passes through the optical super-resolution medium 20, and the light passes through the substrate 33 and is emitted to the objective lens. That is, in the optical super-resolution medium 20, the other surface of the second metal layer 211 of the unit laminate body 21 on the other surface 20b side is a light emitting surface.

このとき、光学超解像媒体20内では、光の回折による広がりが抑制され、光が伝搬するので、レンズの傾斜角度に応じて、孔の位置・大きさが大きく分離されて、基板側の金属層に投影される。これにより、基板33側から光学顕微鏡のオブジェクティブ・レンズを介して、光の回折限界を超えて、これを観測できる。これにより、光学顕微鏡で光学超解像を得ることができる。具体的には、開口数0.9のオブジェクティブ・レンズを用いると空間分解能34nmとすることができる。これは通常の光学顕微鏡の空間分解能300nmと比べて、約1桁の大きな性能向上である。   At this time, in the optical super-resolution medium 20, the spread due to light diffraction is suppressed and the light propagates, so that the position and size of the holes are largely separated according to the tilt angle of the lens, and the substrate side Projected onto the metal layer. Thereby, this can be observed beyond the diffraction limit of light from the substrate 33 side through the objective lens of the optical microscope. Thereby, optical super-resolution can be obtained with an optical microscope. Specifically, when an objective lens having a numerical aperture of 0.9 is used, the spatial resolution can be 34 nm. This is a performance improvement of about an order of magnitude compared to the spatial resolution of 300 nm of a normal optical microscope.

金属層(Ag又はAl)、非金属層SiOの4層構造は、410nmの波長の光の回折広がりを抑制した伝搬を実現する構造であり、可視光域において光学超解像を得ることができる。
金属層(Ag又はAl)、非金属層SiOの6層構造は、510nmの波長の光の回折広がりを抑制した伝搬を実現する構造であり、可視光域において光学超解像を得ることができる。
金属層(Ag又はAl又はAu)、非金属層Siの4層構造は、1500nmの波長の光の回折広がりを抑制した伝搬を実現する構造であり、近赤外光域において光学超解像を得ることができる。
例えば、Siの屈折率(3.5)がSiOの屈折率(1.46)よりも大きいため、上記のように最適波長が変化する。
The four-layer structure of the metal layer (Ag or Al) and the non-metal layer SiO 2 is a structure that realizes propagation with suppressed diffraction spread of light having a wavelength of 410 nm, and can obtain optical super-resolution in the visible light region. it can.
The six-layer structure of the metal layer (Ag or Al) and the non-metal layer SiO 2 is a structure that realizes propagation with suppressed diffraction spread of light with a wavelength of 510 nm, and can obtain optical super-resolution in the visible light region. it can.
The four-layer structure of the metal layer (Ag or Al or Au) and the non-metal layer Si is a structure that realizes propagation with suppressed diffraction spread of light having a wavelength of 1500 nm, and provides optical super-resolution in the near-infrared light region. Can be obtained.
For example, since the refractive index of Si (3.5) is larger than the refractive index of SiO 2 (1.46), the optimum wavelength changes as described above.

単位積層体は4体積層する構成に限られるものではなく、単位積層体を3体以上6体以下積層する構成としてもよい。この構成としても、光の回折広がりを抑制した伝搬を実現することができ、光の回折限界を超えて、これを観測できる。3体未満では光学超解像媒体の厚さが小さいためにハイパーレンズの拡大率を大きくすることができないという問題が生じる。6体超では光学超解像媒体を通る光路長が長くなり、ハイパーレンズを通ってくる光の強度が大きく低減するという問題が生じる。   The unit laminate is not limited to a configuration in which four unit laminates are laminated, and may be a configuration in which three or more unit laminates are laminated. Even with this configuration, it is possible to achieve propagation while suppressing the diffraction spread of light, and this can be observed beyond the diffraction limit of light. If the number is less than 3, the thickness of the optical super-resolution medium is so small that the enlargement ratio of the hyper lens cannot be increased. In the case of more than six bodies, the optical path length passing through the optical super-resolution medium becomes long, causing a problem that the intensity of light passing through the hyper lens is greatly reduced.

単位積層体は4層構造に限られるものではなく、6層または8層構造としてもよい。3層以下の構造は3層では単位積層体を複数重ねるときに必ず金属層同士または非金属層同士が接することに成り単位積層体が正しく定義できなくなり、2層では光学超解像媒体として機能する波長域を可視光にできないという従来の問題に帰着され、1層ではそもそもSMIMとなりえない。また、5層構造は3層の単位積層体と同じ問題が生じる。9層以上の構造は奇数層からなる単位積層体では3層の場合と同じ問題が生じ、10層以上の偶数層からなる単位積層体では4層、6層又は8層のいずれかで類似の設計が可能であり、設計の煩雑さが増すのみで作製上の簡便さを損なう。そのため、これらの層構造とすることは好ましくない。   The unit laminate is not limited to a four-layer structure, and may be a six-layer or eight-layer structure. In the structure of three layers or less, when three or more unit laminates are stacked, the metal layers or non-metal layers always come into contact with each other, and the unit laminate cannot be defined correctly, and the two layers function as an optical super-resolution medium. This results in the conventional problem that the wavelength range to be made cannot be visible light, and a single layer cannot be a STIM in the first place. The five-layer structure causes the same problem as the three-layer unit laminate. The structure of 9 layers or more has the same problem as the case of 3 layers in an odd-numbered unit laminate, and is similar in any of 4 layers, 6 layers, or 8 layers in a unit laminate of 10 or more even layers. Design is possible, and the simplicity of production is impaired only by increasing the complexity of the design. Therefore, these layer structures are not preferable.

(ハイパーレンズアレーの製造方法)
次に、本発明の第1の実施形態であるハイパーレンズの製造方法について説明する。
図8〜9は、本発明の実施形態であるハイパーレンズの製造方法の一例を示す工程図である。エッチング工程と、積層工程とを有する。
(Method for manufacturing hyper lens array)
Next, the manufacturing method of the hyper lens which is the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
8-9 is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the hyper lens which is embodiment of this invention. It has an etching process and a lamination process.

(エッチング工程)
まず、図8(a)に示すように、基板33の一面に金属マスク34を配置する。金属マスク34には、リソグラフィ法により孔34cが設けられている。
例えば、基板としては石英基板、金属マスクとしてはCrマスクを用いる。
次に、前記一面に液浸エッチングを行うことにより、図8(b)、(c)と基板の一面の所望の位置を掘り進めることができる。
次に、金属マスク34を取り除く。図8(d)に示すように、基板の一面には凹部33cが形成されている。
(Etching process)
First, as shown in FIG. 8A, a metal mask 34 is disposed on one surface of the substrate 33. The metal mask 34 is provided with a hole 34c by a lithography method.
For example, a quartz substrate is used as the substrate, and a Cr mask is used as the metal mask.
Next, by performing immersion etching on the one surface, a desired position on one surface of FIGS. 8B and 8C and the substrate can be dug.
Next, the metal mask 34 is removed. As shown in FIG. 8D, a recess 33c is formed on one surface of the substrate.

(積層工程)
次に、図9(a)に示すように、金属層211を成膜する。
次に、図9(b)に示すように、非金属層212を成膜する。
次に、図9(c)に示すように、金属層213を成膜する。
次に、図9(d)に示すように、非金属層214を成膜する。
成膜手段はイオンビームスパッタリング法、ラジオ周波数スパッタリング法などを用いることができる。
これにより、金属層と非金属層とを、この順序で、交互に積層して、単位積層体21を形成できる。
(Lamination process)
Next, as shown in FIG. 9A, a metal layer 211 is formed.
Next, as shown in FIG. 9B, a non-metal layer 212 is formed.
Next, as shown in FIG. 9C, a metal layer 213 is formed.
Next, as shown in FIG. 9D, a non-metal layer 214 is formed.
As the film forming means, an ion beam sputtering method, a radio frequency sputtering method, or the like can be used.
Accordingly, the unit laminate 21 can be formed by alternately laminating the metal layer and the non-metal layer in this order.

次に、図9(e)に示すように、金属層221を成膜する。
以下、これを繰り返して、単位積層体22を形成する。
更に、これを繰り返して、単位積層体23、24を形成する。
以上により、光学超解像媒体20を備えたハイパーレンズ30を製造することができる。
Next, as shown in FIG. 9E, a metal layer 221 is formed.
Hereinafter, this is repeated and the unit laminated body 22 is formed.
Further, this is repeated to form unit laminate bodies 23 and 24.
As described above, the hyper lens 30 including the optical super resolution medium 20 can be manufactured.

(本発明の第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態である光学超解像媒体について説明する。
図10は、光学超解像媒体の別の一例を示す断面拡大図である。
図10に示すように、本発明の第2の実施形態である光学超解像媒体60は、非金属層と金属層が交互に積層されてなる積層体である。本発明の第1の実施形態と同様に、基板33上に形成して、両表面にそれぞれ凹部及び凸部を形成することにより、ハイパーレンズとして利用できる。
(Second embodiment of the present invention)
Next, an optical super-resolution medium that is a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is an enlarged sectional view showing another example of the optical super-resolution medium.
As shown in FIG. 10, the optical super-resolution medium 60 according to the second embodiment of the present invention is a laminate in which non-metal layers and metal layers are alternately laminated. Similar to the first embodiment of the present invention, it can be used as a hyperlens by being formed on the substrate 33 and forming concave and convex portions on both surfaces respectively.

光学超解像媒体60は、4体の単位積層体51、52、53、54から構成されている。
4体の単位積層体51、52、53、54がこの順序で積層されて形成されている。
The optical super-resolution medium 60 is composed of four unit laminated bodies 51, 52, 53, and 54.
Four unit laminated bodies 51, 52, 53, and 54 are laminated in this order.

単位積層体54は、第1の非金属層546、第1の金属層545、第2の非金属層544、第2の金属層543、第3の非金属層542、第3の金属層541が積層されてなる。
単位積層体53は、第1の非金属層536、第1の金属層535、第2の非金属層534、第2の金属層533、第3の非金属層532、第3の金属層531が積層されてなる。
単位積層体52は、第1の非金属層526、第1の金属層525、第2の非金属層524、第2の金属層523、第3の非金属層522、第3の金属層521が積層されてなる。
単位積層体51は、第1の非金属層516、第1の金属層515、第2の非金属層514、第2の金属層513、第3の非金属層512、第3の金属層511が積層されてなる。
The unit laminate body 54 includes a first non-metal layer 546, a first metal layer 545, a second non-metal layer 544, a second metal layer 543, a third non-metal layer 542, and a third metal layer 541. Are laminated.
The unit stacked body 53 includes a first non-metal layer 536, a first metal layer 535, a second non-metal layer 534, a second metal layer 533, a third non-metal layer 532, and a third metal layer 531. Are laminated.
The unit laminate body 52 includes a first non-metal layer 526, a first metal layer 525, a second non-metal layer 524, a second metal layer 523, a third non-metal layer 522, and a third metal layer 521. Are laminated.
The unit laminate body 51 includes a first non-metal layer 516, a first metal layer 515, a second non-metal layer 514, a second metal layer 513, a third non-metal layer 512, and a third metal layer 511. Are laminated.

つまり、各単位積層体51、52、53、54は互いに非金属層と金属層が接するように積層されている。
また、各単位積層体51、52、53、54は6層構造とされており、同一の層構造とされている。
That is, each unit laminated body 51, 52, 53, 54 is laminated so that the non-metal layer and the metal layer are in contact with each other.
Moreover, each unit laminated body 51, 52, 53, 54 is made into 6 layer structure, and is made into the same layer structure.

6層の単位積層体では、(1)第1の非金属層546、536、526、516の厚さが45nm以上55nm以下であり、(2)第1の金属層545、535、525、515の厚さが第1の非金属層546、536、526、516の厚さの0.2倍以上0.5倍以下であり、(3)第2の非金属層544.534、524、514の厚さが第1の非金属層546、536、526、516の厚さの1.8倍以上2.2倍以下であり、(4)第2の金属層543、533、523、513の厚さが第1の非金属層546、536、526、516の厚さの0.1倍以上0.3倍以下であり、(5)第3の非金属層542、532、522、512の厚さが第1の非金属層の厚さの0.2倍以上0.5倍以下であり、第3の金属層541、531、521、511の厚さが第1の非金属層546、536、526、516の厚さの0.1倍以上0.3倍以下であることが好ましい。   In the six-layer unit laminate, (1) the thickness of the first non-metal layers 546, 536, 526, and 516 is not less than 45 nm and not more than 55 nm, and (2) the first metal layers 545, 535, 525, 515 Is not less than 0.2 times and not more than 0.5 times the thickness of the first non-metal layer 546, 536, 526, 516, and (3) the second non-metal layer 544.534, 524, 514 Of the first non-metal layers 546, 536, 526, and 516 are not less than 1.8 times and not more than 2.2 times, and (4) the second metal layers 543, 533, 523, and 513 The thickness is not less than 0.1 times and not more than 0.3 times the thickness of the first non-metal layers 546, 536, 526, 516, and (5) the third non-metal layers 542, 532, 522, 512 A thickness of 0.2 to 0.5 times the thickness of the first non-metal layer; a third metal layer 541; It is preferable that the thickness of 31,521,511 is less than 0.3 times 0.1 times or more the thickness of the first non-metallic layer 546,536,526,516.

例えば、第1の非金属層の厚さを51.2nm、第1の金属層の厚さを14.7nm、第2の非金属層の厚さを101.8nm、第2の金属層の厚さを7.4nm、第3の非金属層の厚さを15.4nm、第3の金属層の厚さを9.5nmとする。
以上示したように、単位積層体は4層構造に限られるものではなく、6層構造としても8層構造としてもよい。
For example, the thickness of the first non-metal layer is 51.2 nm, the thickness of the first metal layer is 14.7 nm, the thickness of the second non-metal layer is 101.8 nm, and the thickness of the second metal layer The thickness of the third non-metal layer is 15.4 nm, and the thickness of the third metal layer is 9.5 nm.
As described above, the unit laminate structure is not limited to the four-layer structure, and may be a six-layer structure or an eight-layer structure.

8層の単位積層体では、(1)第1の非金属層の厚さが120nm以上140nm以下であり、(2)第1の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.05倍以上0.08倍以下であり、(3)第2の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.5倍以上0.8倍以下であり、(4)第2の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.03倍以上0.06倍以下であり、(5)第3の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.55倍以上0.85倍以下であり、(6)第3の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.06倍以上0.09倍以下であり、(7)第4の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.35倍以上0.65倍以下であり、(8)第4の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.03倍以上0.06倍以下であることが好ましい。   In the eight-layer unit laminate, (1) the thickness of the first non-metallic layer is not less than 120 nm and not more than 140 nm, and (2) the thickness of the first metal layer is equal to the thickness of the first non-metallic layer. 0.05 to 0.08 times, and (3) the thickness of the second nonmetallic layer is 0.5 to 0.8 times the thickness of the first nonmetallic layer, 4) The thickness of the second metal layer is not less than 0.03 times and not more than 0.06 times the thickness of the first nonmetal layer, and (5) the thickness of the third nonmetal layer is the first thickness. (5) the thickness of the third metal layer is 0.06 times or more and 0.09 times the thickness of the first nonmetal layer. (7) the thickness of the fourth non-metal layer is not less than 0.35 times and not more than 0.65 times the thickness of the first non-metal layer, and (8) the thickness of the fourth metal layer The thickness is 0.03 to 0.06 times the thickness of the first non-metallic layer It is preferable that.

例えば、第1の非金属層の厚さを130.9nm、第1の金属層の厚さを8.2nm、第2の非金属層の厚さを84.5nm、第2の金属層の厚さを4.7nm、第3の非金属層の厚さを91.3nm、第3の金属層の厚さを10.0nm、第4の非金属層の厚さを64.6nm、第4の金属層の厚さを5.8nmとする。
以上示したように、単位積層体は4層又は6層構造に限られるものではなく、8層構造としてもよい。
For example, the thickness of the first non-metal layer is 130.9 nm, the thickness of the first metal layer is 8.2 nm, the thickness of the second non-metal layer is 84.5 nm, and the thickness of the second metal layer The thickness of the third non-metallic layer is 91.3 nm, the third metal layer is 10.0 nm thick, the fourth non-metallic layer is 64.6 nm thick, The thickness of the metal layer is 5.8 nm.
As shown above, the unit laminate structure is not limited to a four-layer or six-layer structure, and may have an eight-layer structure.

本発明の実施形態である光学超解像媒体20、60は、非金属層と金属層が交互に積層された4層、6層又は8層の単位積層体が3体以上6体以下、単位積層体間で非金属層と金属層が接するように積層されている構成なので、その内部における光の伝搬は透過フォトニック・ブロッホ状態として記述できる。原理的には、この透過フォトニック・ブロッホ状態の光伝搬特性を解析することで、前記ハイパーモードが生じるか否か知ることができるが、ハイパーモードが生じるか否かを判別する簡便な方法として、広い入射角度に対する透過スペクトルを調べる方法がある。光入射される面に垂直であって、入射ベクトルと反射ベクトルの張る入射面内に電場ベクトルを有するp偏光の光を入射光として用い、その入射角度を0°以上60°以下の範囲で変化させて入射させたときに、出射光の光透過率の変化率を20%以下にできる場合、ハイパーモードが生じる必要条件を満たすことになる。このハイパーモードが生じる波長域でハイパーレンズを形成すると、レンズ内で光の回折広がりを抑制して光が伝搬することができ、回折限界を超えて結像させることができる。   The optical super-resolution medium 20 or 60 according to the embodiment of the present invention is composed of 3 to 6 unit laminates of 4 layers, 6 layers, or 8 layers in which non-metal layers and metal layers are alternately laminated. Since the non-metal layer and the metal layer are stacked so as to be in contact with each other between the stacked bodies, the propagation of light in the inside can be described as a transmission photonic Bloch state. In principle, it is possible to know whether or not the hyper mode occurs by analyzing the light propagation characteristics of this transmission photonic Bloch state, but as a simple method to determine whether or not the hyper mode occurs There is a method for examining a transmission spectrum with respect to a wide incident angle. P-polarized light, which is perpendicular to the light incident surface and has an electric field vector in the incident surface between the incident vector and the reflection vector, is used as the incident light, and the incident angle changes in the range of 0 ° to 60 °. If the change rate of the light transmittance of the emitted light can be reduced to 20% or less when it is made incident, the necessary condition for generating the hyper mode is satisfied. When a hyper lens is formed in a wavelength region where the hyper mode occurs, light can be propagated while suppressing the diffraction spread of the light in the lens, and an image can be formed beyond the diffraction limit.

本発明の実施形態である光学超解像媒体20、60は、一面側の第1の非金属層の一面が光入射される面とされ、他面側の金属層の一面が光出射される面とされている構成なので、第1の非金属層に入射した光学像と他面側の金属層から出射する光学像では凹面の内径と外径の差があるため、光学像の拡大が生じ、出射側で拡大された光学像が回折限界以上に大きく拡大されていれば、そのまま通常の光学顕微鏡で結像を観察できる。   In the optical super-resolution media 20 and 60 according to the embodiment of the present invention, one surface of the first non-metallic layer on one side is a surface on which light is incident, and one surface of the metal layer on the other side is emitted. Since the optical image is incident on the first non-metal layer and the optical image emitted from the other metal layer is a difference between the inner diameter and the outer diameter of the concave surface, the optical image is enlarged. If the optical image magnified on the emission side is greatly magnified beyond the diffraction limit, the image can be observed as it is with an ordinary optical microscope.

本発明の実施形態である光学超解像媒体20は、4層の単位積層体21、22、23、24を具備しており、前記4層の単位積層体の第1の非金属層の厚さが45nm以上55nm以下であり、第1の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.3倍以上0.7倍以下であり、第2の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの1.5倍以上2倍以下であり、第2の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.3倍以上0.7倍以下である構成なので、光入射される面に垂直であって、入射ベクトルと反射ベクトルの張る入射面内に電場ベクトルを有するp偏光の光を入射光として用い、その入射角度を0°以上60°以下の範囲で変化させて入射させたときに、出射光の光透過率の変化率を20%以下にできる場合、ハイパーモードが生じる必要条件を満たすことになる。このハイパーモードが生じる波長域でハイパーレンズを形成すると、レンズ内で光の回折広がりを抑制して光伝搬することができ、光出射される面に回折限界を超えて結像させることができる。   An optical super-resolution medium 20 according to an embodiment of the present invention includes four unit laminates 21, 22, 23, and 24, and the thickness of the first non-metallic layer of the four unit laminates. The thickness of the first non-metallic layer is not less than 0.3 times and not more than 0.7 times the thickness of the first non-metallic layer. Is not less than 1.5 times and not more than twice the thickness of the first non-metal layer, and the thickness of the second metal layer is not less than 0.3 times and not more than 0.7 times the thickness of the first non-metal layer. Since the configuration is as follows, p-polarized light that is perpendicular to the light incident surface and has an electric field vector in the incident surface between the incident vector and the reflection vector is used as incident light, and the incident angle is 0 ° or more and 60 °. If the change rate of the light transmittance of the emitted light can be reduced to 20% or less when the incident light is changed in the range of ° or less, the hyper mode must be generated. It will meet the requirements. When a hyper lens is formed in a wavelength region where this hyper mode occurs, light can be propagated while suppressing the diffraction spread of light within the lens, and an image can be formed on the light exit surface beyond the diffraction limit.

本発明の実施形態である光学超解像媒体60は、6層の単位積層体51、52、53、54を具備しており、前記6層の単位積層体の第1の非金属層の厚さが45nm以上55nm以下であり、第1の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.2倍以上0.5倍以下であり、第2の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの1.8倍以上2.2倍以下であり、第2の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.1倍以上0.3倍以下であり、第3の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.2倍以上0.5倍以下であり、第3の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.1倍以上0.3倍以下である構成なので、光入射される面に垂直であって、入射ベクトルと反射ベクトルの張る入射面内に電場ベクトルを有するp偏光の光を入射光として用い、その入射角度を0°以上60°以下の範囲で変化させて入射させたときに、出射光の光透過率の変化率を20%以下にできる場合、ハイパーモードが生じる必要条件を満たすことになる。このハイパーモードが生じる波長域でハイパーレンズを形成すると、レンズ内で光の回折広がりを抑制して光伝搬することができ、光出射される面に回折限界を超えて結像させることができる。   An optical super-resolution medium 60 according to an embodiment of the present invention includes six unit laminated bodies 51, 52, 53, and 54, and the thickness of the first non-metallic layer of the six layer unit laminated body. The thickness of the first non-metallic layer is not less than 0.2 times and not more than 0.5 times the thickness of the first non-metallic layer. Is not less than 1.8 times and not more than 2.2 times the thickness of the first nonmetal layer, and the thickness of the second metal layer is not less than 0.1 times the thickness of the first nonmetal layer and is not more than 0.1. 3 times or less, the thickness of the third non-metal layer is 0.2 to 0.5 times the thickness of the first non-metal layer, and the thickness of the third metal layer is the first The thickness of the non-metallic layer is 0.1 to 0.3 times the thickness of the non-metal layer, so that the p is perpendicular to the light incident surface and has an electric field vector in the incident surface between the incident vector and the reflection vector. Incident polarized light When the incident angle is changed within the range of 0 ° to 60 ° and the incident light is incident, the change rate of the light transmittance of the emitted light can be reduced to 20% or less. It will be. When a hyper lens is formed in a wavelength region where this hyper mode occurs, light can be propagated while suppressing the diffraction spread of light within the lens, and an image can be formed on the light exit surface beyond the diffraction limit.

本発明の実施形態である光学超解像媒体は、8層の単位積層体を具備しており、前記8層の単位積層体の第1の非金属層の厚さが120nm以上140nm以下であり、第1の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.05倍以上0.08倍以下であり、第2の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.5倍以上0.8倍以下であり、第2の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.03倍以上0.06倍以下であり、第3の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.55倍以上0.85倍以下であり、第3の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.06倍以上0.09倍以下であり、第4の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.35倍以上0.65倍以下であり、第4の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.03倍以上0.06倍以下である構成なので、光出射される面に回折限界を超えて結像させることができる。   An optical super-resolution medium according to an embodiment of the present invention includes an eight-layer unit laminate, and the thickness of the first non-metal layer of the eight-layer unit laminate is 120 nm or more and 140 nm or less. The thickness of the first metal layer is 0.05 times or more and 0.08 times or less of the thickness of the first nonmetal layer, and the thickness of the second nonmetal layer is that of the first nonmetal layer. 0.5 to 0.8 times the thickness, the thickness of the second metal layer is 0.03 to 0.06 times the thickness of the first non-metal layer, The thickness of the non-metallic layer is 0.55 to 0.85 times the thickness of the first non-metallic layer, and the thickness of the third metal layer is equal to the thickness of the first non-metallic layer. The thickness of the fourth non-metal layer is not less than 0.06 times and not more than 0.09 times, and the thickness of the first non-metal layer is not less than 0.35 times and not more than 0.65 times; The thickness of the layer is 0 of the thickness of the first non-metallic layer Since 03 times or more and 0.06 times or less construction, it can be imaged beyond the diffraction limit in the surface to be light emitting.

本発明の実施形態である光学超解像媒体20、60は、前記金属層が、Ag、Al、Auの群から選択されるいずれか一の金属からなる構成なので、ドルーデ金属の性質に基づいて光学超解像媒体を構成要素となることができる。   In the optical super-resolution media 20 and 60 according to the embodiment of the present invention, the metal layer is composed of any one metal selected from the group of Ag, Al, and Au. Therefore, based on the nature of the drude metal. An optical super-resolution medium can be a constituent element.

本発明の実施形態である光学超解像媒体20、60は、前記非金属層が、Si又はSi酸化物からなる構成なので、光学超解像媒体の作製コストを大きく低減でき、作製技術がよく知られているために作製を容易にする。   In the optical super-resolution medium 20, 60 according to the embodiment of the present invention, the non-metal layer is made of Si or Si oxide, so that the production cost of the optical super-resolution medium can be greatly reduced, and the production technique is good. Facilitates fabrication because it is known.

本発明の実施形態であるハイパーレンズ30は、光学超解像媒体20、60と、前記光学超解像媒体が接合された基板33と、からなり、前記光学超解像媒体の一面側の第1の非金属層の一面に凹部20cが形成され、前記光学超解像媒体の他面側の金属層の一面に凸部20dが形成されている構成なので、回折限界を超えて結像させることができる。   A hyper lens 30 according to an embodiment of the present invention includes optical super resolution media 20 and 60 and a substrate 33 to which the optical super resolution medium is bonded, and includes a first lens on one surface side of the optical super resolution medium. Since the concave portion 20c is formed on one surface of one non-metal layer and the convex portion 20d is formed on one surface of the metal layer on the other surface side of the optical super-resolution medium, the image is formed beyond the diffraction limit. Can do.

本発明の実施形態であるハイパーレンズ30は、凹部10cが平面視略円形状であり、断面視略半円状である構成なので、回折限界を超えて結像させることができる。   The hyper lens 30 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the concave portion 10c has a substantially circular shape in a plan view and a substantially semicircular shape in a cross-sectional view, and therefore can form an image beyond the diffraction limit.

本発明の実施形態であるハイパーレンズアレーは、凹部20cが複数形成されている構成なので、複数の地点において回折限界を超えて結像させることができる。   Since the hyper lens array according to the embodiment of the present invention has a configuration in which a plurality of recesses 20c are formed, it is possible to form an image exceeding the diffraction limit at a plurality of points.

本発明の実施形態であるハイパーレンズの製造方法は、基板の一面に金属マスクを配置してからリソグラフィ法により、前記一面をエッチングする工程と、前記金属マスクを取り除いてから、金属層と非金属層とを、この順序で、交互に積層する工程と、を有する構成なので、回折限界を超えて結像可能なハイパーレンズを容易に製造できる。   The method for manufacturing a hyperlens according to an embodiment of the present invention includes a step of etching a surface of the substrate by a lithography method after disposing a metal mask on the surface of the substrate, and removing the metal mask, and then the metal layer and the nonmetal. Since the structure includes the step of alternately stacking the layers in this order, a hyper lens capable of forming an image beyond the diffraction limit can be easily manufactured.

本発明の実施形態である光学超解像媒体、ハイパーレンズ及びその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   The optical super-resolution medium, the hyper lens, and the manufacturing method thereof according to the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are made within the scope of the technical idea of the present invention. Can do. Specific examples of this embodiment are shown in the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
(光の回折広がりを抑制するハイパーモードの検証)
図11は、光の回折広がり抑制を調べ、ハイパーモードを検証する配置図である。
図11のtransumission layerは空気層であり、metalがAgであり、insulatorがSiOであり、Crマスク(スリット幅100nm)を用いており、incident layerは石英基板である。第1の金属層(Ag)の厚さを25nm、第1の非金属層(SiO)の厚さを80nm、第2の金属層の厚さを25nm、第2の非金属層の厚さを50nmとして、単位積層体を4層構造とした。この単位積層体が4体積層したSMIMにおいてハイパーモードを検証した。なお、入射光は図11の下端より上向きに伝搬し、入射電場ベクトルEはx軸と平行とする。
Example 1
(Verification of hyper mode that suppresses diffraction spread of light)
FIG. 11 is a layout diagram for examining the diffraction spread suppression of light and verifying the hyper mode.
The transmission layer in FIG. 11 is an air layer, the metal is Ag, the insulator is SiO 2 , a Cr mask (slit width 100 nm) is used, and the incident layer is a quartz substrate. The thickness of the first metal layer (Ag) is 25 nm, the thickness of the first non-metal layer (SiO 2 ) is 80 nm, the thickness of the second metal layer is 25 nm, and the thickness of the second non-metal layer Was made 50 nm, and the unit laminate structure had a four-layer structure. The hyper mode was verified in the SSIM in which four unit laminates were laminated. The incident light propagates upward from the lower end of FIG. 11, and the incident electric field vector E is parallel to the x axis.

図12は、先の配置で光の回折広がり抑制を示す数値計算結果であって、上記条件の下で光の伝搬を可視化した数値計算結果である。この数値計算は電磁波の基礎方程式であるマクスウェル方程式を非特許文献11,12の計算法に従って実行した。金属層、非金属層の誘電率は非特許文献13と同様に実験値を採用した。以下の数値計算も同様である。
入射光の波長は410nmとした。
FIG. 12 is a numerical calculation result showing suppression of diffraction spread of light in the previous arrangement, and is a numerical calculation result visualizing light propagation under the above conditions. In this numerical calculation, Maxwell's equation, which is a basic equation of electromagnetic waves, was executed according to the calculation methods of Non-Patent Documents 11 and 12. Experimental values were adopted for the dielectric constants of the metal layer and the nonmetal layer as in Non-Patent Document 13. The following numerical calculations are the same.
The wavelength of the incident light was 410 nm.

図12に示すように、Crマスクに設けたスリット(スリット幅100nm)から光が回折広がりを抑制しながら伝搬し、出射側で140nm幅であり、通常の光学顕微鏡の空間分解能の下限(0.61×波長/対物レンズの開口数)(非特許文献10)の値278nmよりも小さい。ただし、開口数は典型的な値として0.9とした。したが
って、光学超解像を実現しており、前記SMIMはハイパーモードをもつ光学超解像媒体であることを示している。
As shown in FIG. 12, light propagates from a slit (slit width 100 nm) provided in the Cr mask while suppressing diffraction spread, and has a width of 140 nm on the emission side, and the lower limit (0. 61 × wavelength / numerical aperture of objective lens) (Non-Patent Document 10) is smaller than 278 nm. However, the numerical aperture was set to 0.9 as a typical value. Therefore, optical super-resolution is realized, indicating that the STIM is an optical super-resolution medium having a hyper mode.

図13は、入射角度と透過率の波長依存性を示すグラフの実サンプルの測定値(a)と、数値計算モデルの数値計算値(b)と、透過フォトニック・ブロッホ状態(黒塗り部)を示すグラフ(c)である。
先の光学超解像媒体に対して、入射角度を0deg(0°)から60deg(60°)まで変えて得た透過スペクトルの実サンプルの測定値(a)と、対応する数値計算値(b)と、透過フォトニック・ブロッホ状態を黒塗りで示すグラフ(c)である。k、kはそれぞれ入射光の波数のx成分、真空中における光の波数である。
測定値と数値計算値のスペクトルはほとんど同一であった。いずれのグラフでも、入射角度を0°から60°としても、透過スペクトルの400nm付近におけるピーク位置、ピーク・スペクトル形状はほとんど変化しなかった。この波長域は図13(c)における最も幅広い透過フォトニック・ブロッホ状態のエネルギー位置(3eV,矢印位置)に対応している。
FIG. 13 shows a measured value (a) of an actual sample of a graph showing the wavelength dependency of the incident angle and transmittance, a numerical value (b) of a numerical calculation model, and a transmission photonic Bloch state (black portion). It is a graph (c) which shows.
The measured value (a) of the actual sample of the transmission spectrum obtained by changing the incident angle from 0 deg (0 °) to 60 deg (60 °) with respect to the previous optical super-resolution medium, and the corresponding numerical calculation value (b ) And a graph (c) showing the transmitted photonic Bloch state in black. k x and k 0 are the x component of the wave number of incident light and the wave number of light in vacuum, respectively.
The spectrum of the measured value and the numerical calculation value were almost the same. In any graph, even when the incident angle was changed from 0 ° to 60 °, the peak position and the peak spectrum shape in the vicinity of 400 nm of the transmission spectrum were hardly changed. This wavelength range corresponds to the widest transmission photonic Bloch state energy position (3 eV, arrow position) in FIG.

(比較例1)
(光の回折広がりを伴う伝搬特性の検証)
Crマスク(スリット幅100nm)と、石英基板とからのみからなる光の回折広がりを伴う伝搬を数値計算により検証する。
図14は、上記条件の下で光の伝搬を可視化した数値計算結果であって、図11で光学超解像媒体を除いた配置での光伝搬特性を示す数値計算結果である。
図14に示すように、層状構造がない場合は、Crマスクに設けたスリットから光は回折広がりを示しながら進行し、出射側で800nm幅となる結果が得られた。このように、光の回折広がりのために従来の光学顕微鏡は空間分解能の下限を持つ。
(Comparative Example 1)
(Verification of propagation characteristics accompanied by diffraction spread of light)
Propagation accompanied by diffraction spread of light consisting only of a Cr mask (slit width 100 nm) and a quartz substrate is verified by numerical calculation.
FIG. 14 is a numerical calculation result in which light propagation is visualized under the above conditions, and is a numerical calculation result showing the light propagation characteristic in the arrangement excluding the optical super-resolution medium in FIG.
As shown in FIG. 14, when there was no layered structure, the light proceeded from the slit provided in the Cr mask while exhibiting a diffraction spread, and the result was 800 nm width on the emission side. Thus, the conventional optical microscope has a lower limit of spatial resolution due to the diffraction spread of light.

(実施例2)
(波長510nmで機能する光学超解像媒体の透過スペクトル)
第1の非金属層(SiO)の厚さを51.2nm、第1の金属層(Ag)の厚さを14.7nm、第2の非金属層の厚さを101.8nm、第2の金属層の厚さを7.4nm、第3の非金属層の厚さを15.4nm、第3の金属層の厚さを9.5nmとして、単位積層体を6層構造とした。
図15は、波長510nmで機能する光学超解像媒体の透過率スペクトルの入射角度依存性を示す(数値計算値)。
上記6層構造からなる単位積層体が4体積層したSMIMに対して、入射角度を0°から60°まで変えて得た透過スペクトル(数値計算値)である。入射角度を0°から60°とした場合、波長510nmにおいて透過率は10%程度しか変化しておらず、ハイパーモードの存在を示唆している。ハイパーモードによる光の回折広がりの抑制は実施例2と同様にして確認できた。
(Example 2)
(Transmission spectrum of an optical super-resolution medium functioning at a wavelength of 510 nm)
The thickness of the first non-metal layer (SiO 2 ) is 51.2 nm, the thickness of the first metal layer (Ag) is 14.7 nm, the thickness of the second non-metal layer is 101.8 nm, The thickness of the metal layer was 7.4 nm, the thickness of the third non-metal layer was 15.4 nm, the thickness of the third metal layer was 9.5 nm, and the unit laminate structure was a six-layer structure.
FIG. 15 shows the incident angle dependence of the transmittance spectrum of an optical super-resolution medium functioning at a wavelength of 510 nm (numerical calculation value).
It is the transmission spectrum (numerical calculation value) obtained by changing the incident angle from 0 ° to 60 ° with respect to the SSIM in which four unit laminated bodies having the six-layer structure are laminated. When the incident angle is changed from 0 ° to 60 °, the transmittance changes only by about 10% at a wavelength of 510 nm, suggesting the existence of a hyper mode. The suppression of the diffraction spread of light by the hyper mode was confirmed in the same manner as in Example 2.

(実施例3)
(波長1500nmで機能する光学超解像媒体の透過スペクトル)
SiOの代わりにSiを用いた他は実施例2と同様にして、第1の非金属層(Si)の厚さを130.9nm、第1の金属層(Ag)の厚さを8.2nm、第2の非金属層の厚さを84.5nm、第2の金属層の厚さを4.7nm、第3の非金属層の厚さを91.3nm、第3の金属層の厚さを10.0nm、第4の非金属層の厚さを64.6nm、第4の金属層の厚さを5.8nmとして、単位積層体を8層構造とした。
図16は、波長1500nmで機能する光学超解像媒体の透過率スペクトルの入射角度依存性を示す(数値計算値)。
上記8層構造からなる単位積層体が4体積層したSMIMに対して、入射角度を0°から60°まで変えて得た透過スペクトル(数値計算値)である。入射角度を0°から60°とした場合、波長1500nmにおける透過率はほとんど変化せず、ハイパーモードの存在を示唆している。
(Example 3)
(Transmission spectrum of optical super-resolution medium functioning at a wavelength of 1500 nm)
The thickness of the first non-metal layer (Si) is 130.9 nm, and the thickness of the first metal layer (Ag) is 8.5 as in Example 2 except that Si is used instead of SiO 2 . 2 nm, the thickness of the second non-metal layer is 84.5 nm, the thickness of the second metal layer is 4.7 nm, the thickness of the third non-metal layer is 91.3 nm, the thickness of the third metal layer The unit laminate was made to have an eight-layer structure with a thickness of 10.0 nm, a thickness of the fourth non-metal layer of 64.6 nm, and a thickness of the fourth metal layer of 5.8 nm.
FIG. 16 shows the incident angle dependence of the transmittance spectrum of an optical super-resolution medium functioning at a wavelength of 1500 nm (numerical calculation value).
It is the transmission spectrum (numerical calculation value) obtained by changing the incident angle from 0 ° to 60 ° with respect to the SSIM in which the four unit laminated bodies having the eight-layer structure are laminated. When the incident angle is changed from 0 ° to 60 °, the transmittance at a wavelength of 1500 nm hardly changes, suggesting the existence of a hyper mode.

(実施例4)
(ハイパーレンズを実装した光学顕微鏡における光学超解像の実証)
図17は、ハイパーレンズの製造工程図である。
エッチング工程と、積層工程とからなる。
Example 4
(Demonstration of optical super-resolution in an optical microscope equipped with a hyper lens)
FIG. 17 is a manufacturing process diagram of a hyper lens.
It consists of an etching process and a lamination process.

(エッチング工程)
まず、石英基板を用意した。
次に、図17(A)に示すように、基板の一面に、孔が設けられたCr金属マスクを配置した。
次に、図17(B)、(C)に示すように、リソグラフィ法により、前記一面を所定の深さでエッチングした。
次に、図17(D)に示すように、金属マスク34を取り除いた。これにより、基板の一面に、平面視略円形状、断面視略半円状の凹部を形成した。なお、凹部は複数、格子状配置で形成した。
凹部の平面視径は1.2μmとし、深さを0.6μmとした。
(Etching process)
First, a quartz substrate was prepared.
Next, as shown in FIG. 17A, a Cr metal mask provided with holes was disposed on one surface of the substrate.
Next, as shown in FIGS. 17B and 17C, the one surface was etched to a predetermined depth by lithography.
Next, as shown in FIG. 17D, the metal mask 34 was removed. Thus, a concave portion having a substantially circular shape in plan view and a substantially semicircular shape in sectional view was formed on one surface of the substrate. A plurality of recesses were formed in a lattice arrangement.
The planar view diameter of the recess was 1.2 μm and the depth was 0.6 μm.

(積層工程)
次に、凹部を形成した面に、Agからなる金属層を25nmの厚さで成膜した。
次に、金属層を覆うように、SiOからなる非金属層を80nmの厚さで成膜した。
次に、非金属層を覆うように、Agからなる金属層を25nmの厚さで成膜した。
次に、金属層を覆うように、SiOからなる非金属層を50nmの厚さで成膜した。
図17(E)に示すように、Agからなる金属層(M)とSiOからなる非金属層(I)とを、この順序で、交互に積層した第1の単位積層体を形成した。
成膜手段はイオンビームスパッタを用いた。
(Lamination process)
Next, a metal layer made of Ag was formed to a thickness of 25 nm on the surface where the recesses were formed.
Next, a non-metal layer made of SiO 2 was formed to a thickness of 80 nm so as to cover the metal layer.
Next, a metal layer made of Ag was formed to a thickness of 25 nm so as to cover the non-metal layer.
Next, a non-metal layer made of SiO 2 was formed to a thickness of 50 nm so as to cover the metal layer.
As shown in FIG. 17E, a first unit laminate was formed by alternately laminating a metal layer (M) made of Ag and a non-metal layer (I) made of SiO 2 in this order.
Ion beam sputtering was used as the film forming means.

次に、第1の単位積層体の非金属層を覆うように、金属層を成膜した。
先の積層工程と同様にして、第2の積層体を形成した。
Next, a metal layer was formed so as to cover the non-metal layer of the first unit laminate.
A second laminate was formed in the same manner as in the previous lamination step.

次に、第2の単位積層体の非金属層を覆うように、金属層を成膜した。
先の積層工程と同様にして、第3の積層体を形成した。
Next, a metal layer was formed so as to cover the non-metal layer of the second unit laminate.
A third laminate was formed in the same manner as in the previous lamination step.

次に、第3の単位積層体の非金属層を覆うように、金属層を成膜した。
先の積層工程と同様にして、第4の積層体を形成した。
以上により、4層の単位積層体が4つ積層された光学超解像媒体を備えたハイパーレンズを製造した。複数のハイパーレンズを同時にアレー状に形成して、ハイパーレンズアレーとして形成した。
Next, a metal layer was formed so as to cover the non-metal layer of the third unit laminate body.
A fourth laminate was formed in the same manner as in the previous lamination step.
As described above, a hyper lens provided with an optical super-resolution medium in which four unit laminates of four layers were laminated was manufactured. A plurality of hyper lenses were simultaneously formed in an array shape to form a hyper lens array.

図18は、製造したハイパーレンズアレーの光学写真である。
図19は、空気側から見たハイパーレンズアレーの電子顕微鏡写真である。
互いに正三角形の頂角に位置するように孔部を形成し、孔部の径は1.2μmとし、近接する孔部の間隔は6μmとした。
図20は、孔部の断面電子顕微鏡像(a)と、その模式図(b)である。図20(a)中の白いスケールバーは1ミクロンを示している。
FIG. 18 is an optical photograph of the manufactured hyper lens array.
FIG. 19 is an electron micrograph of a hyperlens array viewed from the air side.
Holes were formed so as to be located at the apex angles of equilateral triangles, the diameter of the holes was 1.2 μm, and the interval between adjacent holes was 6 μm.
FIG. 20 is a cross-sectional electron microscope image (a) of the hole and a schematic diagram (b) thereof. The white scale bar in FIG. 20 (a) indicates 1 micron.

図21は、ハイパーレンズを実装した顕微鏡観察の配置図である。
次に、図15に示すように、テスト・オブジェクトをプリズム上に配置し、テスト・オブジェクト上にハイパーレンズ基板(HLAsubstrate)を配置して、顕微鏡のオブジェクト・レンズ下に配置した。
FIG. 21 is a layout diagram of microscopic observation in which a hyper lens is mounted.
Next, as shown in FIG. 15, the test object was placed on the prism, the hyper lens substrate (HLAsubstrate) was placed on the test object, and the test object was placed under the object lens of the microscope.

図22は、ハイパーレンズアレーの光学写真である。
図23は、テスト・オブジェクトの部分電子顕微鏡像である。Eは拡大図である。テスト・オブジェクトには、φ200nmの孔と、φ60nmの孔を複数形成した。φ60nmの孔は中心間距離71nmで並列させて形成したペアの組み合わせを複数形成した。
図24は、図23に対応する部分の光学像である。
点線円形がハイパーレンズ・ポジションに該当し、このハイパーレンズ・ポジション内では、孔部を明確に分離観測することができた。この観察像がハイパーレンズによる光学超解像である。ハイパーレンズ・ポジション内以外の部分では分離観測できなかった。
FIG. 22 is an optical photograph of a hyper lens array.
FIG. 23 is a partial electron microscope image of the test object. E is an enlarged view. In the test object, a plurality of holes having a diameter of 200 nm and a hole having a diameter of 60 nm were formed. A plurality of combinations of pairs formed by arranging the holes of φ60 nm in parallel with a center-to-center distance of 71 nm.
FIG. 24 is an optical image of a portion corresponding to FIG.
The dotted circle corresponds to the hyperlens position, and the hole was clearly separated and observed in this hyperlens position. This observation image is an optical super-resolution using a hyper lens. Separate observations were not possible in parts other than the hyperlens position.

図25は、一の光学超解像(a)と、そのF−F’線(横軸)における光強度(縦軸)を示すグラフ(b)である。2つのピークに分離できた。ピーク間距離は564.7nmであった。したがって、ハイパーレンズを実装した光学顕微鏡の拡大率は564.7/71=8.0倍であった。この拡大率から、空間分解能の下限は、通常の光学顕微鏡の空間分解能の下限(0.61×波長/対物レンズの開口数)を8.0倍で割った値、すなわち、34nmであることが明らかになった。ただし、開口数は典型的な値として0.9とした。
図26は、ハイパーレンズアレーで光学超解像を得る模式図である。SMIMを媒体として用いたハイパーレンズアレーによって得られる光学超解像を模式的に示している。
FIG. 25 is a graph (b) showing one optical super-resolution (a) and light intensity (vertical axis) along the FF ′ line (horizontal axis). It could be separated into two peaks. The peak-to-peak distance was 564.7 nm. Therefore, the magnification of the optical microscope on which the hyper lens was mounted was 564.7 / 71 = 8.0 times. From this magnification, the lower limit of the spatial resolution is a value obtained by dividing the lower limit of the spatial resolution of an ordinary optical microscope (0.61 × wavelength / numerical aperture of the objective lens) by 8.0, that is, 34 nm. It was revealed. However, the numerical aperture was set to 0.9 as a typical value.
FIG. 26 is a schematic diagram for obtaining optical super-resolution with a hyper lens array. 2 schematically shows optical super-resolution obtained by a hyperlens array using STIM as a medium.

図27は、別の光学超解像(a)と、そのG−G’線(横軸)における光強度(縦軸)を示すグラフ(b)である。2つのピークに分離できた。すなわち、2つの対象物を2つの光学像として観察できたことを実証した。   FIG. 27 is a graph (b) showing another optical super-resolution (a) and the light intensity (vertical axis) along the G-G ′ line (horizontal axis). It could be separated into two peaks. That is, it was proved that two objects could be observed as two optical images.

本発明の光学超解像媒体は、可視光域または近赤外光域において機能し、これをハイパーレンズに用いれば、稀少元素を用いることなく、観察対象をその場で観察でき、かつ探針の走査などが不要となることから、高速かつ蛍光ラベルフリーな光学超解像観察を可能にするため、顕微鏡産業等において利用可能性がある。   The optical super-resolution medium of the present invention functions in the visible light region or near-infrared light region, and if this is used for a hyper lens, the observation object can be observed on the spot without using rare elements, and the probe. Therefore, in order to enable high-speed and fluorescent label-free optical super-resolution observation, it can be used in the microscope industry and the like.

20…光学超解像媒体、20a…一面、20b…他面、20c…凹部、20d…凸部、21、22、23、24…単位積層体、30…ハイパーレンズ、33…基板、33c…孔部、34…金属マスク、34c…孔、41…テスト・オブジェクト、41c1、41c21、41c22…孔部、42…基板、43…オブジェクティブ・レンズ、45…プリズム、44…プリズムホルダー、60…光学超解像媒体、211、221、231、241…第1の金属層、212、222、232、242…第1の非金属層、213、223、233、243…第2の金属層、214、224、234、244…第2の非金属層、511、521、531、541…第1の金属層、512、522、532、542…第1の非金属層、513、523、533、543…第2の金属層、514、524、534、544…第2の非金属層、515、525、535、545…第3の金属層、516、526、536、546…第3の非金属層。


DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Optical super-resolution medium, 20a ... One side, 20b ... Other side, 20c ... Concave part, 20d ... Convex part, 21, 22, 23, 24 ... Unit laminated body, 30 ... Hyper lens, 33 ... Substrate, 33c ... Hole 34, metal mask, 34c, hole, 41 ... test object, 41c1, 41c21, 41c22 ... hole, 42 ... substrate, 43 ... objective lens, 45 ... prism, 44 ... prism holder, 60 ... optical super solution Image medium, 211, 221, 231, 241 ... first metal layer, 212, 222, 232, 242 ... first non-metal layer, 213, 223, 233, 243 ... second metal layer, 214, 224, 234, 244 ... second non-metal layer, 511, 521, 531, 541 ... first metal layer, 512, 522, 532, 542 ... first non-metal layer, 513, 523, 5 3, 543 ... second metal layer, 514, 524, 534, 544 ... second non-metal layer, 515, 525, 535, 545 ... third metal layer, 516, 526, 536, 546 ... third Non-metallic layer.


Claims (11)

非金属層と金属層が交互に積層された4層、6層又は8層の単位積層体が3体以上6体以下、単位積層体間で非金属層と金属層が接するように積層されていることを特徴とする光学超解像媒体。   Three, six or less unit laminates of four, six or eight layers in which nonmetal layers and metal layers are alternately laminated are laminated so that the nonmetal layers and the metal layers are in contact with each other between the unit laminates. An optical super-resolution medium. 一面側の第1の非金属層の一面が光入射される面とされ、
他面側の金属層の一面が光出射される面とされていることを特徴とする請求項1に記載の光学超解像媒体。
One surface of the first non-metallic layer on one surface side is a surface on which light is incident,
2. The optical super-resolution medium according to claim 1, wherein one surface of the metal layer on the other surface side is a surface from which light is emitted.
4層の単位積層体を具備しており、前記4層の単位積層体の第1の非金属層の厚さが45nm以上55nm以下であり、第1の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.3倍以上0.7倍以下であり、第2の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの1.5倍以上2倍以下であり、第2の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.3倍以上0.7倍以下であることを特徴とする請求項1に記載の光学超解像媒体。   A four-layer unit laminate, wherein the thickness of the first non-metal layer of the four-layer unit laminate is not less than 45 nm and not more than 55 nm, and the thickness of the first metal layer is the first non-layer. 0.3 to 0.7 times the thickness of the metal layer, the thickness of the second nonmetal layer is 1.5 to 2 times the thickness of the first nonmetal layer, 2. The optical super-resolution medium according to claim 1, wherein the thickness of the second metal layer is not less than 0.3 times and not more than 0.7 times the thickness of the first non-metal layer. 6層の単位積層体を具備しており、前記6層の単位積層体の第1の非金属層の厚さが45nm以上55nm以下であり、第1の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.2倍以上0.5倍以下であり、第2の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの1.8倍以上2.2倍以下であり、第2の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.1倍以上0.3倍以下であり、第3の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.2倍以上0.5倍以下であり、第3の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.1倍以上0.3倍以下であることを特徴とする請求項1に記載の光学超解像媒体。   A six-layer unit laminate, wherein the thickness of the first non-metal layer of the six-layer unit laminate is not less than 45 nm and not more than 55 nm, and the thickness of the first metal layer is the first non-layer. The thickness of the metal layer is 0.2 times or more and 0.5 times or less, and the thickness of the second nonmetal layer is 1.8 times or more and 2.2 times or less of the thickness of the first nonmetal layer. And the thickness of the second metal layer is not less than 0.1 times and not more than 0.3 times the thickness of the first non-metal layer, and the thickness of the third non-metal layer is the first non-metal layer. The thickness of the third metal layer is not less than 0.2 times and not more than 0.5 times, and the thickness of the third metal layer is not less than 0.1 times and not more than 0.3 times the thickness of the first non-metal layer. The optical super-resolution medium according to claim 1. 8層の単位積層体を具備しており、前記8層の単位積層体の第1の非金属層の厚さが120nm以上140nm以下であり、第1の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.05倍以上0.08倍以下であり、第2の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.5倍以上0.8倍以下であり、第2の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.03倍以上0.06倍以下であり、第3の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.55倍以上0.85倍以下であり、第3の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.06倍以上0.09倍以下であり、第4の非金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.35倍以上0.65倍以下であり、第4の金属層の厚さが第1の非金属層の厚さの0.03倍以上0.06倍以下であることを特徴とする請求項1に記載の光学超解像媒体。   An eight-layer unit laminate, wherein the first non-metal layer of the eight-layer unit laminate has a thickness of 120 nm or more and 140 nm or less, and the first metal layer has a thickness of the first non-layer. The thickness of the metal layer is 0.05 times or more and 0.08 times or less, and the thickness of the second nonmetal layer is 0.5 times or more and 0.8 times or less of the thickness of the first nonmetal layer. The thickness of the second metal layer is not less than 0.03 times and not more than 0.06 times the thickness of the first non-metal layer, and the thickness of the third non-metal layer is the first non-metal layer 0.55 to 0.85 times the thickness of the first metal layer, the thickness of the third metal layer is 0.06 to 0.09 times the thickness of the first non-metal layer, The thickness of the fourth non-metallic layer is 0.35 to 0.65 times the thickness of the first non-metallic layer, and the thickness of the fourth metal layer is the thickness of the first non-metallic layer. 0.03 times or more and 0.06 times or less of Optical super-resolution medium of claim 1,. 前記金属層が、Ag、Al、Auの群から選択されるいずれか一の金属からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学超解像媒体。   The optical super-resolution medium according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal layer is made of any one metal selected from the group consisting of Ag, Al, and Au. 前記非金属層が、Si又はSi酸化物からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学超解像媒体。   The optical super-resolution medium according to claim 1, wherein the non-metallic layer is made of Si or Si oxide. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学超解像媒体と、
前記光学超解像媒体が接合された基材と、からなり、
前記光学超解像媒体の一面側の第1の非金属層の一面に凹部が形成され、
前記光学超解像媒体の他面側の金属層の一面に凸部が形成されていることを特徴とするハイパーレンズ。
The optical super-resolution medium according to any one of claims 1 to 7,
A substrate to which the optical super-resolution medium is bonded,
A recess is formed on one surface of the first non-metallic layer on one surface side of the optical super-resolution medium,
A hyper lens, wherein a convex portion is formed on one surface of the metal layer on the other surface side of the optical super-resolution medium.
前記凹部が平面視略円形状であり、断面視略半円状であることを特徴とする請求項8に記載のハイパーレンズ。   The hyper lens according to claim 8, wherein the concave portion has a substantially circular shape in a plan view and a substantially semicircular shape in a sectional view. 請求項8又は9に記載のハイパーレンズを複数備えることを特徴とするハイパーレンズアレー。   A hyperlens array comprising a plurality of hyperlenses according to claim 8 or 9. 請求項8又は9に記載のハイパーレンズの製造方法であって、
基材の一面に金属マスクを配置してからリソグラフィ法により、前記一面をエッチングする工程と、
前記金属マスクを取り除いてから、金属層と非金属層とを、この順序で、交互に積層する工程と、を有することを特徴とするハイパーレンズの製造方法。

It is a manufacturing method of the hyper lens according to claim 8 or 9,
A step of etching the one surface by lithography after disposing a metal mask on one surface of the substrate;
And a step of alternately laminating a metal layer and a non-metal layer in this order after removing the metal mask.

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