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。

世界上首次开创性的二维光子晶体具有晶格常数，围绕着光的波长，并实现了诸如第一次没有电磁模式的光子带镜头的存在。换句话说，开发了两种类型的机型2D六角形晶格，其晶格常数为1.17μm，开发了1.02μm，并在2D Brilluin区的γ-X和γ-J的每个方向上测量了光透射率。结果，发现存在一个能量区域，其中光在X方向上完全反射，无论极化如何，在J方向上，有一个能量区域，在H-Polarized光（磁场矢量与杆方向平行的磁场矢量）方面，光在2μM附近完全反射。还发现，当晶格常数降低时，该光子带隙会向低能侧移动。另外，理论上计算了该系统状态的光子带结构和光子模式密度，表明可以很好地解释上述实验结果。从上面可以发现，对于H偏振光发生了一个常见的带隙。接下来，考虑到迄今为止尚无研究示例，测量了Bragg反射强度从零到三阶的波长依赖性。我们发现了一些新事实，例如，二阶散射强度比第一阶更强的波长区域的存在，反映了光子带的结构。从理论上讲，在世界上首次计算了这种系统的透射率，bragg反射和传播强度的波长依赖性，并与实验结果进行了比较。最后，我们发现，从理论上讲，在γ-J方向上的第二个频段是一种全新的电磁波模式，它不能与外部电磁波耦合。因此，外部光应完全反映在该区域。通过创建具有远红外波长的晶格常数的相似的光子晶体来验证这一事实，其表面比上面提到的更完整。基于上述结果，我们开始研究光和物质之间的新相互作用。