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多段結合された共振器の中の速い光と遅い光、Goos-Hanchenシフト

研究課題

研究課題/領域番号 18H01150
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関静岡大学

研究代表者

冨田 誠  静岡大学, 理学部, 教授 (70197929)

研究分担者 松本 貴裕  名古屋市立大学, 大学院芸術工学研究科, 教授 (10422742)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2018年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワードグースハンシェンシフト / ファノ干渉 / ファノ多層膜 / 分散 / 速い光 / 遅い光 / 誘導透明化現象 / リング共振器 / 速い光、遅い光 / 因果律 / 結合共振器 / GHシフト / プラズモン / グース・ハンシェンシフト
研究成果の概要

本研究では、研究代表者がこれまで進めてきた微小球共振器を対象とした「速い光」と「遅い光」、さらに微小球を結合させた系で起こる「結合共振器誘導透明化現象」にかかわる独自の研究を2つの方向で発展させた。第一に、従来、周波数領域でのみで研究されていた誘導透明化現象を波数領域に拡張した。ファノ干渉によってプラズモン誘導透明化現象を波数(k)領域で実現し、急峻な波数分散を利用して巨大Goos Hanchenシフトを実現した。これは時間領域での「遅い光」に対応する。第二に、共鳴周波数が完全に一致した多数の共振器を直列に配列した系を等価的に構築し、「速い光」と因果律にかかわる実証研究を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

(1)金属誘電体多層膜Fano構造を新しく提案し、従来の報告中では最大となる巨大なGHシフトを実現した。このGHシフトのユニークな特長はFano構造の位相反転効果を利用することで巨大GHシフトと高い反射率が共存していることである。巨大なGHシフトは、センサーなどへの応用にも高い可能性を持っている。
(2)微小球共振器のモードが作り出す分散は、原子の作り出す分散と類似している。しかしながら、単一の共振器は「伝播効果」を含んでいない。本研究では、ダイナミックな帰還ループを用い、複数の共振器を多段に配列した系を等価的に作り出し、光の伝播に関する学術的意義の高い多彩な実験を展開できた。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Propagation of a peak-truncated Gaussian pulse in an inverted coupled-resonator-induced transparency system2022

    • 著者名/発表者名
      Daiki Sugio, Kota Yoshimura, Keigo Nakamura, Takahiro Manabe and Makoto Tomita
    • 雑誌名

      Optics communications

      巻: *

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Net and Reshaping Goos-Hanchen shifts2021

    • 著者名/発表者名
      Hirozumi Saito,and Makoto Tomita
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America

      巻: B, 38, 号: 4 ページ: 1048-1056

    • DOI

      10.1364/josab.417113

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Proton Entanglement in Nanocrystalline Silicon Surface2021

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Matsumoto, Hidehiko Sugimoto, Takashi Ohhara, Stephen M. Bennington, Makoto Tomita, and Susumu Ikeda
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: B 103 号: 24 ページ: 245401-245401

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.245401

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanism of transient photothermal inactivation of bacteria using a wavelength-tunable nanosecond pulsed lase2021

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Tatsuno, Yuna Niimi, Makoto Tomita, Hiroshi Terashima, Tadao Hasegawa & Takahiro Matsumoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 22310-22310

    • DOI

      10.1038/s41598-021-01543-5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Developments of pulse peak from peak-truncated Gaussian optical pulses in a serial array of high-Q ring resonators2020

    • 著者名/発表者名
      Makoto Tomita, Taichi Sudo, Kota Yoshimura and Daiki Sugio
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: A102 号: 4 ページ: 043507-043507

    • DOI

      10.1103/physreva.102.043507

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Giant and highly reflective Goos-Hänchen shift in a metal-dielectric multilayer Fano2019

    • 著者名/発表者名
      Hirozumi Saito, Yoichiro Neo, Takahiro Matsumoto and Makoto Tomita
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 20 ページ: 28629-28639

    • DOI

      10.1364/oe.27.028629

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of superluminal pulse propagation in a serial array of high-Q ring resonators2019

    • 著者名/発表者名
      Yuma Morita and Makoto Tomita
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 9 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-019-50482-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 逆誘導透明化(速い光)におけるピークを除去されたガウスパルスからの減衰のないパルスピークの再生2021

    • 著者名/発表者名
      杉尾大輝, 吉村恒太, 冨田誠
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Net及びReshapingグースハンシェンシフト2020

    • 著者名/発表者名
      齋藤滉純, 冨田誠
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 金属-誘電体ファノ多層膜によって完全反射された光ビームの巨大Goos-Hänchenシフト2019

    • 著者名/発表者名
      齋藤滉純, 根尾陽一郎, 松本貴裕, 冨田誠
    • 学会等名
      日本物理学会 2019 年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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