非周期光導波路におけるフォトンの強い局在と非線形効果

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06640494
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中山 恒義 北海道大学, 工学部, 教授 (80002236)
• 研究分担者: 矢久保 考介 北海道大学, 工学部, 助教授 (40200480)
• キーワード: アンダーソン局在 / 非線形 / 光導波路

研究概要

本研究では、我々が開発した新しいアルゴリズム(強制振動子法)と並列処理型スーパー・コンピュータの有効利用により、ランダムな屈折率分布を有する光導波路における、光(フォトン)の強局在現象とその非線形効果を扱う。
光学系の際だった特徴は、容易に導入可能な「非線形効果」である。このように局在と非線形効果を関係づけると、新しい物理の展開が期待され、波動の局在に関する物理に新境地を開くことは確実である。
本年度では光波の強い局在がグラッディング層を導入した系においてどのような変化を受けるかを考えた。また、現実の物質中で光局在が起こると、屈折率が電磁場の強さに依存する、いわゆる非線形性が生ずることになる。この効果を調べるために、6年度で考えた光導波路に減衰と非線形性を導入した。減衰は媒質の屈折率を複素数にすることにより導入されるが、このような非線形性が光局在に対しどのように働くかを大規模シミュレーションにより明らかにした。
平成7年度における計算のほとんどは、北大・計算機センターのスーパー・コンピュータを使って行われた。これは、クラッディング層を持つ光導波路内の光波モードや光局在の非線形性の効果を明らかにするためには、極めて大規模な計算が必要となるためである。従って、この年度の予算はスーパー・コンピュータの使用料として主に使われた。

研究成果

• [文献書誌] T.Terao: "Double-peak Strucutre of the Dynamical Structure Factor in Diluted Heisenberg Antiferromagnets" Phys.Rev.B. 51. 11479-11483 (1995)
• [文献書誌] T.Nakayama: "Elastic Vibrations of Fractal Networks" Jpn.J.Appl.Phys.34. 2519-2524 (1995)
• [文献書誌] Y.Hobiki: "Spectral Distribution of Drums with Fractal Perimeters:The Weyl-Berry-Lapidus Coujecture" Phys.Rev.B. 52. R1310-R1312 (1995)
• [文献書誌] H.Noro: "Mode Analysis of Optical Waveguides:a New Approach" Optics Letters. 20. 1227-1229 (1995)
• [文献書誌] T.Nakayama: "Computing Very Large Matrices:The Forced Oscillator Method" Computational Physics as a New Frontier in Condensed Matter Research. 21-33 (1995)
• [文献書誌] T.Terao: "Power-law Dependence on Frequency of the Raman-scattering Intensity of Percolating Networks" Phys.Rev.B. 53(in press). (1996)
• [文献書誌] K.Yakubo: "Fracton Decay in Nonlinear Fractal Systems" Physica B. in press. (1996)
• [文献書誌] T.Terao: "An Efficient Method for Computing Dynamic Response Functions for Large-scale Vibrational Systems" Physica B. in press. (1996)
• [文献書誌] Y.Hobiki: "Fractal Drums and the Weyl-Berry-Lapidus Conjecture" Physica B. in press. (1996)