2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24560048
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岡本 卓 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (40204036)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ランダムレーザー / 超拡散 / 光散乱 / 微粒子 / 光硬化性樹脂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微粒子を分散させた媒質中での光子の拡散状態を解析するモンテカルロ (MC) プログラムに機能を追加し、光子の行路長や散乱回数を記録できるようにした。その上で、媒質内部で発生した光がどのように媒質内を飛行して外部に出射するかを解析した。隙間用微粒子の有無やその粒径分布により、放出光は媒質内部で異なる散乱状態にあることを明らかにした。
また、計算時間を短縮するため、時間領域差分 (FDTD) 法とレート方程式を組み合わせた光増幅シミュレーターにGPGPUを用いる手法を導入した。その結果、計算速度は従来比約30倍となった。これにより、現実に近いより大きな媒質の電磁界計算が可能となったため、媒質面積が従来比最大36倍の媒質でシミュレーションを行った。発光スペクトルを求めたところ、スパイクの数が増し、より実験に近いスペクトルパターンが得られた。媒質サイズが発光スペクトルに大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。
実験では、光硬化性樹脂にレーザー色素・酸化チタン微粒子・隙間用微粒子（直径が既知のシリカ微小球）を混合し、光増幅ランダム媒質を作製した。隙間用微粒子の粒径数を変えて実験したところ、多粒径のものほど高いスペクトルピークが得られることが分かった。平均発光強度はさほど変わらないことから、さまざまなサイズの隙間を入れることにより、ある特定の波長のみが強く発光していることになる。このことは、媒質内部で光が超拡散状態に近づいていくと発振モードの選択性が高まり、特定のモードにエネルギーが集中しやすくなる可能性を示唆している。散乱微粒子の充填率を変えて実験を行ったが、いずれの充填率でも同じ現象を確認した。発振しきい値については、媒質による違いはほとんど見られなかった。
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Research Products
(5 results)
