2017 Fiscal Year Research-status Report
光微小共振器の非エルミート性に基づく新奇光学現象の探求
| Project/Area Number |
16K04974
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa University |
|---|
Principal Investigator |
砂田 哲 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (10463704)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 非エルミート / 例外点 / 微小共振器 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，非エルミート光共振器系における共鳴，伝搬，そしてレーザ発振等に関わる新奇現象の解明である。
今年度の成果の一つは，例外点と呼ばれる，複数の固有共鳴状態が１つに融合する特異な点まわりの光学応答特性の解明である。はじめに，例外点まわりの特異摂動論を用いて応答関係を特徴づけるグリーン関数を導出した。次に，そのグリーン関数を用いて例外点まわりの応答関係を記述し，融合した共鳴付近で，その共鳴状態の損失レートの４乗に反比例する応答強度が得られることを解明した。この結果は、共振器を励起して利得を与え損失を下げることにより，通常の単一共鳴まわりの応答と比較して，損失レートの2乗に反比例した劇的な応答増強が可能であることを意味する。また，入力強度が小さい場合の線形応答の枠組みでは，自然放出光を含む，どのような入力に対しても，そのような劇的な増強が可能となることも意味する。これはパーセル効果とは異なる自然放出レート増強の可能性を示している。これらの結果を，共振器内ロスと屈折率分布を変調させたリング共振器系において数値的に検証した。また，例外点まわりでは内部ノイズ等の摂動に対しても敏感である。このアイデアを例外点まわりで動作させたリング共振器レーザに適用して，内部ノイズに対する応答の結果としてレーザコヒーレンスが劇的に低下することも解明した。この結果は，例外点へのアクセスを制御することでコヒーレンス可変のレーザとなることを意味する。次年度は，コヒーレンス性と例外点との詳細な関係を調べつつ，例外点まわりのレーザコヒーレンス理論の構築を目指す。
また，非エルミート共振器の代表例の一つであるカオス微小共振器レーザにおける発振特性制御を目指し，波動カオスによる発振モード制御や部分励起制御による同期現象とカイラリティとの関係も数値的に解明した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度は，当初の研究実施計画に従い，例外点まわりの応答特性を調べ上記の結果を得た。この結果は次年度の実施課題である，レーザ発振現象に与える例外点の効果の解明と理論構築の基礎となる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度は引き続き例外点まわりのレーザコヒーレンス特性を詳細に調べつつ，レーザコヒーレンスに及ぼす例外点の効果に関する理論の構築を行う。これにより，本研究の目的である，光共振器系の共鳴，伝搬，レーザ発振といった基本的光学現象に与える例外点の効果を明らかにする。
|
| Causes of Carryover |
昨年度の余りと今年度分を合わせ、国内外への出張、論文掲載などに有効に用いる。
|
