輻射場の量子制御と光と物質の新しい相互作用に関する基礎研究

辐射场量子调控及光与物质新型相互作用基础研究

基本信息

批准号：
06245201
负责人：
井上久遠
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

光の波長程度の格子定数をもつ2次元フォトニック結晶を世界に先駆けて作成し、電磁波モードが存在しないフォトニックバンドギャップの存在を初めて明らかにするなどの成果をあげた。すなわち、1.17μmと1.02μmの格子定数をもつ2種類のエアロッド型の2次元六方晶格子を開発し、2次元ブリュアンゾーンの対称性の高いΓ-X、Γ-Jの各方向について、光の透過率を測定した。その結果、X方向については偏光の無関係に、J方向についてはH偏光(磁場ベクトルがロッド方向に平行)に対して、光が完全反射するエネルギー領域が2μm近傍に存在することを見い出した。また格子定数が小さくなると、このフォトニックバンドギャップが低エネルギー側にシフトすることも明らかにした。併行して、この系のフォトニックバンド構造並びにフォトンモードの状態密度を理論的に計算し、上記の実験結果を良く説明できることを明らかにした。以上から、H偏光に関しては共通なバンドギャップを生ずることがわかった。次に、これまで全く研究例がない点に鑑みて、この様な系の0次〜3次までのブラッグ反射強度の波長依存性を測定した。フォトニックバンド構造を反映して、1次より2次の散乱強度の方が強くなる波長領域が存在するなどの、いくつかの新しい事実を見い出した。理論的にもこの様な系の透過率、ブラッグ反射、透過強度の波長依存性を世界で初めて計算し、実験結果と比較した。最後に、理論的に、Γ-J方向の第2バンドが外部の電磁波とは結合できない、全く新しいタイプの電磁波モードであることを見い出した。従って、この領域では外部の光は全反射するはずである。表面が上記結晶より完全な、遠赤外波長の格子定数をもつ類似のフォトニック結晶を作成して、この事実を検証した。以上の成果をもとに、光と物質の新しい相互作用の研究に着手している。

他在世界上第一个制造出了晶格常数与光波长相当的二维光子晶体，并取得了诸如首次阐明光子带隙的存在等成果，其中不存在电磁波模式。换句话说，我们开发了晶格常数为1.17μm和1.02μm的两种空气棒型二维六方晶格，我们开发了晶格常数为1.17μm的两种空气棒型二维六方晶格。测得透射率为1.02μm。结果，我们发现在 2 μm 左右存在一个能量区域，无论偏振如何，光在 X 方向上完全反射，对于 H 偏振光（磁场矢量平行于杆方向），光在 J 方向上完全反射。他们还发现，随着晶格常数的减小，这种光子带隙会转变为较低的能量。同时，我们从理论上计算了该系统中的光子能带结构和光子模式的态密度，发现可以很好地解释上述实验结果。由上可知，对于H偏振光，存在共同的带隙。接下来，考虑到还没有对该系统的研究，我们测量了该系统从 0 阶到 3 阶布拉格反射强度的波长依赖性。我们发现了一些新事实，例如存在二阶散射强度强于一阶散射强度的波长区域，反映了光子能带结构。从理论上讲，我们在世界上首次计算了此类系统的透射率、布拉格反射和透射强度的波长依赖性，并将其与实验结果进行了比较。最后，我们从理论上发现，Γ-J方向的第二波段是一种全新的电磁波模式，无法与外界电磁波结合。因此，外部光应该在该区域被全反射。通过创建一种类似的光子晶体来验证这一事实，该光子晶体具有比上述晶体更完美的表面以及远红外波长下的晶格常数。基于上述结果，我们开始了光与物质之间新的相互作用的研究。