高効率微小コヒーレント光源の開発を目指した,微小球ランダムレーザーに関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750034
• Research Institution: Kochi University of Technology
• Principal Investigator: 戸名 正英 高知工科大学, 工学部, その他 (10322588)
• Keywords: イオントラップ / マイクロキャビティ / マイクロレーザー / 微小球 / 液滴 / MDR / WGM / 微小球レーザー

Research Abstract

独自に開発したイオントラップを使って,マイクロメータサイズの微小球を位置の揺らぎを1μm以内としてイオントラップの中心に静止させることに成功した.このイオントラップは4枚の平行平板電極で構成されている.コンピュータシミュレーションにより,原理的にはこれらの4枚の電極に適当な電圧を加えることによって,電荷を帯びた微粒子が空中で静止することを示した.しかし,実際には電極の汚れなどによって生じる電場の乱れにより,微粒子が数マイクロメートル程度の振幅で周期的な運動を行うことが顕微鏡観察からわかった.このことは,微粒子の空間分解スペクトルを得る場合において,その空間分解能を悪化させる原因となる.そこで平行平板電極を保持するための支柱を電場の乱れを補正する電極として使った.これまでに,補正電極を持った微粒子を捕捉するイオントラップは回転双曲面型の電極を持ったものが提案されているが,本研究によって開発したイオントラップは,微粒子と光との相互作用の研究において,発光や散乱の角度分布を広い範囲で得ることができるといった特徴を持っている.
顕微鏡を使って(50倍対物レンズ)空中に静止させた微小球の発光像を光ファイバーのカバー上に写し,このカバーを動かすことによって,発光像の任意の部分を光ファイバーをとおして分光器に導き,空間分解発光スペクトルを得た.球の中央部から得られた発光スペクトルは,対応するバルクのそれと一致しているのに対し,球の縁から得られた発光スペクトルは鋭いピーク構造が現れた.このことより,微小球の共鳴モードとカップルした発光は,球の縁から出射していることが実験的に確かめられた.

Research Products

• [Publications] M.Tona, M.Kimura: "Dependence of Lasing Modes of Microdroplets on Dye Concentration"Journal of the Physical Society of Japan. 72・5. 1238 (2003)
• [Publications] M.Tona, M.Kimura: "Parallel-plate ion trap useful for optical studies of microparticles"Review of Scientific Instruments. (To be accepted).