2017 Fiscal Year Annual Research Report
Guiding waves with pinhole array
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15K05227
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
森永 実 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 准教授 (60230140)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | 導波路 / 波動光学 / 原子光学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では同一形状の不透明マスクを光等の波の伝搬方向に沿って等間隔で並べた構造体を導波路として用いる理論的・実験的研究を行なってきた。特にスリットを並べた構造についてはスリット一つ分の伝搬に対応する伝搬行列を摂動的に求めることができるようになり、伝搬行列の固有ベクトルを計算することで固有伝搬モードを評価することが可能となった。ただし固有伝搬モードは計算上設定した基底モードの無限和として与えられるため数値を求めることができてもどのような「形」なのか見通しがよくなかった。今回この無限項の和を実行し固有伝搬モードの関数形を得ることができた。このことはこの構造体の導波路としての特性を知ることから離れて次のような意味を持つ。
波はその性質上伝搬過程で必ず広がる。例としておおむねz軸方向（+z方向）に伝搬する波f(x,y,z)を考え、z=0の位置に不透明なマスクが置かれているとする。z=L(>0)の位置で波を観察するとマスクの開口より必ずはみ出ているが、開口内部に限ればz=0での波面とまったく同じ形を取ることが可能である（つまり開口内部でf(x,y,L)=a*f(x,y,0)となっている・aは定数・|a|<1）。このような関数F(x,y)=f(x,y,0)の関数形はどのようなものか？それがマスクの開口がスリット状のときには明らかになったのである。スリットは開口の形状としては最も簡単な形であり現状では次に計算が容易そうな円形開口の場合でもこのような性質を持つ波面（F(x,y)）を求めるのは困難であるが、光学的に興味あるところである。
さらにこの解析的結果を検証するために最低次数の固有伝搬モードについて数値計算との比較を行ない良好な一致を得た。解析的結果は波面のマスクの位置での関数形しか与えないが、数値計算では伝搬中のすべての位置での波面が得られるため一つのマスクを通過した波面が形を変えながら次のマスクの位置では同じ形に戻る様子を観測することができた。
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Research Products
(2 results)
