レーザー放射圧と自己組織化現象を用いる3次元フォトニック結晶創成法の開発と応用

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350026
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 原田 康浩 北見工業大学, 工学部, 助教授 (80198928)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 曽根 宏靖 北見工業大学, 工学部, 助手 (00333667) ; 岩井 俊昭 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (80183193) ; 石井 勝弘 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (30311517)
• Keywords: フォトニック結晶 / 光放射圧 / 自己組織化 / 微粒子凝集体

Research Abstract

本年度は,昨年度から引き続く単光束レーザー光照明によるフォトニック結晶創成法に加えて,空間光変調器を用いた任意光強度分布形成とその強度分布に沿った微粒子のトラップ法について研究を進めた.前者では主に計算機シミュレーションによる研究を進め,数理モデルの改良とそれに基づく最適パラメータの解明を行なった.後者では任意光強度分布を動的に形成するための位相回復アルゴリズムの開発と実験を進めた.その結果,以下の成果が得られた.
1.単光束レーザー照明に関する計算機シミュレーション
・微粒子凝集時の粒子間相互作用を考慮した数理モデルに改良することで,より忠実に実際の現象を反映したシミュレーション解析を実施できるようになった.
・改良アルゴリズムで再度解析を行なった場合でも,前年度までに得られた微粒子凝集構造の大きさが照射レーザー光のスポット径で制限される点は同様であり,本手法による形成構造の大きさの制限の問題があることがわかった.
2.空間光変調器を用いた任意形状での複数微粒子のトラップ
・微粒子トラップ部でのレーザー光の光強度分布を所望のそれとする空間光変調器の位相透過率分布の計算にGerchberg-Saxtonアルゴリズムを採用することで,十分な速度で光強度分布を変え,複数微粒子を所望の分布に配置できるようになった.
・ビーム中心点の0次回折光成分の存在が消去できず,そこに微粒子が捕捉されてしまう問題点が未だ解決できていない.