波長変換・波長制御の基礎 / 最先端 / 応用技術

第1部. ナノ蛍光体による近紫外線→可視光・近赤外線変換と結晶シリコン太陽電池への応用

(2016年4月22日 12:30〜13:30)

　結晶シリコン太陽電池の分光感度の低い光 (近紫外線) を分光感度の高い光 (可視光・近赤外線) へ波長変換することによって、太陽電池の光電変換効率を向上させることが考えられています。この目的に適合する波長変換材料について概説し、さらになぜナノ蛍光体が必要であるかを説明します。また、ナノ蛍光体波長変換材料が結晶シリコン太陽電池へ応用された研究例を紹介します。

1. 結晶シリコン太陽電池に波長変換材料が求められる理由
   - 太陽光スペクトルと結晶Si太陽電池の分光感度のミスマッチ -
2. 太陽電池用波長変換材料に適した蛍光材料
   1. 蛍光材料による波長変換の方式
   2. 太陽電池への波長変換層の導入方式
   3. 波長変換層における光損失
   4. 波長変換材料に求められる特性
   5. 波長変換材料の分類
   6. ナノ蛍光体が必要な理由
   7. 近紫外線を可視光へ変換する蛍光体とナノサイズ化に適した材料系の選定
   8. 近紫外線を近赤外線へ変換する蛍光体とナノサイズ化への課題
3. ナノ蛍光体の結晶シリコン太陽電池への応用例
• 質疑応答

第2部. アップコンバージョン蛍光体による赤外線→可視光波長変換技術と応用展望

(2016年4月22日 13:40〜14:40)

　希土類イオンを用いた近赤外光 (1000nm付近) 励起によって可視光発光するアップコンバージョン蛍光体について、4つの具体的な応用例を紹介しながら、励起 – 発光メカニズムや発光に関わる要因について述べる。応用に対する課題と、その解決に対するアプローチを紹介する。

1. 希土類イオンを用いたアップコンバージョン発光現象
   1. f軌道の分裂と励起・発光波長
   2. 多段階励起とエネルギー移動
   3. Ybを用いた近赤外励起アップコンバージョン蛍光体
2. アップコンバージョン蛍光体の応用
   1. セキュリティインキへの応用
   2. エネルギー変換デバイス (太陽電池)
   3. バイオ応用 (バイオイメージング、光線力学療法)
   4. 三次元立体描画ディスプレイ
3. 具体的なアップコンバージョン蛍光体材料と発光特性
   1. アニオン種とアップコンバージョン発光の関係
   2. カチオン種とアップコンバージョン発光の関係
4. 結論と展望
• 質疑応答

第3部. プラズモニック熱輻射制御技術と新規光源への応用

(2016年4月22日 14:50〜15:50)

　熱輻射は広帯域、無指向性であり制御が困難であった。近年、熱輻射スペクトルを人工的な構造によって制御することが可能となり、様々な分野への応用が実現されつつある。ここでは熱輻射制御の原理と最近の研究成果について基礎から述べる。また、新しい原理の光源への応用を紹介する。

1. 熱輻射制御の歴史
   1. 黒体とプランクの法則
   2. 熱輻射の特徴と制御の難しさ
   3. 熱輻射制御の物理
2. プラズモニクスとは
   1. 負誘電体としての金属材料
   2. 表面プラズモンと局在表面プラズモン
   3. 表面プラズモンの応用～プラズモニクス
3. プラズモニック熱輻射制御技術
   1. マイクロキャビティ
   2. 回折格子、メタ表面
   3. 金属・誘電体・金属 (MIM) 構造
4. 新規光源への応用
• 質疑応答

第4部. 遠方場および近接場ふく射輸送の波長制御と熱光起電力発電への展開

(2016年4月22日 16:00〜17:00)

　表面に周期的微細構造を付与することにより、放射体そのもの光学物性に併せてその表面構造による表面波の波長制御を駆使し、伝播成分である遠方場のみならず近接場成分においても波長制御が可能となってきている。その波長制御の機構とそれを用いた赤外域の光起電力発電の可能性を探る。

1. はじめに
   1. 身近なふく射輸送
   2. 光の干渉
2. ふく射の放射
   1. マックスウェルの電磁波方程式
   2. 表面のふく射性質
   3. ふく射の放射波長制御
3. 近接場光学
   1. 表面プラズモン – ポラリトン
   2. 表面微細構造による近接場光共鳴
   3. 波長選択近接場ふく射輸送とエネルギー変換
4. 近接場光計測
   1. 走査型近接場光学顕微システム
   2. 近接場光の計測と数値シミュレーション
5. 熱光起電力発電への展開と将来展望
• 質疑応答