| 研究概要 |
フォトニック結晶の魅力の中心はフォトニックギャップにある.われわれは最近,2次元誘電体円柱群の円柱間隔に下限を設定したランダム分布円柱群(Uniformly Distributed Photonic Scatterers.略してUDPS)が等方的なフォトニックギャップを持つことを見出し,そのギャップの起源が各円柱に局在するMie共鳴状態間の結合・反結合状態に由来することを明らかにした。本研究はこのUDPSを用いた微小光学素子の作製に関する応用研究である.
研究の第一の成果として,解析的な厳密解である多中心円柱関数展開法によるプログラムと2次元のFDTD計算法を併用することで,UDPSのギャップがUDPSを構成する誘電体円柱の比誘電率,円柱半径,半径揺らぎ,円柱密度等にどのように依存するかのデータベースを完成したことである.また,円柱間に人工的な反発力を入れて動的に円柱位置を揺らがせる事で,円柱分布の一様性を改善する方法も開発している.さらに,UDPSを周期側壁(1層の周期円柱群)と組み合わせる事で,様々な形状の光導波路やミラー,キャビティーなどの微小光学素子の作成に関する設計指針を確立することができた.
研究の第2の成果として面発光レーザーなどに重要なTEモード(電場が円柱軸に垂直)のギャップに関する結果がある.円柱系UDPSのギャップはTMモード(電場が円柱軸に平行)に限られており,TEモードではギャップは見出されない.本研究では,円柱の代わりに円筒を用いることでこの困難を突破し,TEモードにもギャップを持つ円筒系UDPSを発見した。すなわち,円筒系UDPSを用いればTEとTMの両方にギャップを有する完全ギャップUDPSが得られる可能性が示された.
|
