機械的に配列した複数の圧接する散乱体の共鳴的相互作用による輻射場の制御

通过多个机械排列的彼此压力接触的散射体的共振相互作用来控制辐射场

基本信息

批准号：
08224202
负责人：
宮崎英樹
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は,有限周期の光の波長と同程度の散乱体の配列が,輻射場の人工的に制御する効果を持つことを検証するために,人工配列を製作し,その光学特性を系統的に調べることであった.散乱体には直径2μm,屈折率1.58のラテックス球を用い,これを電子顕微鏡試料室に取り付けたナノマニピュレータをジョイスティックで操作して配列した.具体的な配列方法としては,実現できる配列の精度,測定結果の解析の容易さ,対応する計算結果の信頼性から,最密充填2次元三角格子を選んだ.まず,三角格子配列の周期数が異なるいくつかのサンプルを製作し,その前方散乱スペクトルを測定した.その結果,周期数が増えると急激に特定の波長での強度が増大することがわかった.周期数1の結果は単一微小球の前方ミ-散乱スペクトルを表している.周期数2でもスペクトルはほとんど変化しなかった.しかし,周期数4から6程度になると,スペクトルにはいくつかの鋭いピークが現れた.このことは6周期程度の構造物で大きな多重散乱効果が得られることを示している.次に入射角度を系統的に変化させてスペクトルの挙動を調べた.垂直入射では3つの鋭い谷が観察され,これは大高の球面波展開法によるフォトニックバンド計算の結果とほぼ一致した.しかし1本の位置は計算とは一致せず,これは有限系と無限系の違いによるものと思われる.角度を変化させると,これらの構造はシフトしたりスプリットした.また,垂直入射では偏光依存性がなかったが,角度変化とともに次第に縮退がとける様子が観察された.これらの結果は光波帯での3次元フォトニックバンド理論を直接的に検証した初めての実験データであり,現実的な有限周期系でもフォトニックバンドギャップなどの輻射場の制御効果が期待できることを示唆している.

本研究的目的是制作人工阵列并评估其光学特性，以验证具有相当于光波长的有限周期的散射体阵列具有人工控制辐射场的效果。系统地采用直径为2μm、折射率为1.58的乳胶球作为散射体，通过操纵杆操作附在电子显微镜样品室上的纳米操纵器来排列它们。具体排列方法如，阵列的精度。可以实现的，测量由于结果易于分析且相应计算结果可靠，因此选择了密排二维三角晶格。计算结果发现，特定波长处的强度随着周期数的增加而迅速增加。周期数为1的结果代表单个微球2的前向M散射光谱。不过频率变化不大。当周期数从 4 增加到 6 时，光谱中出现了几个尖锐的峰值，这表明具有大约 6 个周期的结构可以产生较大的多重散射效应。接下来，我们系统地改变了法向入射角。观察到了尖锐的谷，这与使用 Otaka 球面波展开法计算的光子能带的结果几乎一致，但是，一个峰的位置与计算不符，这就是有限系统和无限系统的区别。。当角度改变时，这些结构发生移动或分裂。此外，虽然在法向入射时不存在偏振依赖性，但观察到简并性随着角度的改变而逐渐消失。该结果是直接验证三向性的第一个实验数据。光波段中的维光子能带理论，并表明即使在现实的有限周期系统中也可以预期对控制辐射场（例如光子带隙）的影响。