ノイズ誘起秩序:光双安定系を用いた実験的アプローチ

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14340116
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 河本 敏郎 神戸大学, 理学部, 助教授 (70192573)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 國友 正和 神戸大学, 理学部, 教授 (40031348) ; 福田 行男 神戸大学, 理学部, 教授 (40025482)
• Keywords: 確率共鳴 / ストカスティック共鳴 / 光双安定性 / ノイズ光

Research Abstract

ハイブリッド型光双安定系におけるストカスティック共鳴の実験を行った。ノイズの相関時間を変えたストカスティック共鳴の観測を行い、共鳴的振舞いの変化を調べた。また、純光学的なストカスティック共鳴を実現するための純光学的光双安定系を製作した。
(1)ハイブリッド型光双安定系におけるストカスティック共鳴の実験
外部共振器型半導体レーザーの出力光を電気光学素子とグランプリズムに通し、その透過光強度に比例したドライブ電圧を電気光学素子にフィードバックすることにより、ハイブリッド型光双安定系を製作した。この光双安定系においてストカスティック共鳴の実験を行った。小振幅の周期的変調が混入した振幅ノイズ光を入射させ、出力光のスペクトルを測定した結果、ノイズ振幅を増加させたときの信号対雑音比(S/N比)がストカスティック共鳴に特有の振舞いを示すことが確認された。
(2)入力ノイズの相関時間を変えたストカスティック共鳴の実験
計算機によって、様々な相関時間をもつノイズ波形をつくり、その波形で変調したノイズ光を周期的信号と混ぜて光双安定系に入射させ、ストカスティック共鳴の振舞いの違いを調べた。実験結果から、雑音相関時間が小さいほどS/N比のピーク値が大きく、共鳴の幅が狭く、またピークを与える雑音強度が小さいことが明らかになった。
(3)色素溶液共振器を用いた純光学的光双安定系の製作
ミラー2枚で構成したファブリペロー共振器の中に色素(亜鉛フタロシアニン)のメタノール溶液を満たし、半導体レーザーと組み合わせた純光学的光双安定系を製作した。この系では光照射によって屈折率が熱的な変化を示す。この非線形光学効果による光双安定性を観測し、双安定性動作の時間応答について調べた。

Research Products

• [Publications] M.Misono: "Information gain in an optical bistable system by stochastic resonance"Phys.Rev.E. 67. 061102 (2003)
• [Publications] H.Tanaka: "Propagation of optical pulses in a resonantly absorbing medium : Observation of negative velocity in the Rb vapor"Phys.Rev.A. 68. 053801 (2003)