| 研究概要 |
鉛ガラスファイバーを用いて、格子定数が1μm程度の2次元フォトニック結晶を世界で初めて作製した。鉛ガラス中にエアロッドが規則的に配列した、この格子が2次元面内でH偏光に対して共通なフォトニックバンドギャップを有する事実、並びに外部の平面は電磁波と結合できない非結合モードの存在を実験、理論両面から解明した。さらに、0〜3次までのブラッグ反射の相対強度が入射波長により著しく変化する事実を見い出し、フォトニックバンド特性が、このスペクトルにも反映することを明らかにした。次に、シリコンなどの半導体を用いた遠赤外領域でのシュミレーション実験を実施し、光の波長領域で全方位に亘ってフォトニックバンドギャップを有し、かつ最新の半導体微細加工技術で作製が可能な構造、すなわち単純立方格子構造を見い出した。
次に、2次元フォトニック格子の特性を反映した、外部ミラーなしの新しいレーザー作用を見い出し、その特性並びにレーザー機構を解明した。すなわち、上記の2次元格子のエアロッドを色素溶液で満たし,YAGレーザーのSHGパルスで光励起することにより、二つの特定波長で2次元面でレーザー発振が生ずることを見い出した。一つの波長は、自然放出光スペクトルのピーク波長近傍、もう一つはそれより長波長の特定波長で生じ,等価な長さをもつセル場合に比べて、いずれもしきい値パワーは低い。前者はQ値の高い非結合モード、後者は群速度が遅いモードに対応し、それぞれフォトニック結晶特有のモード効果に起因する新しいレーザー機構であることを明らかにした。
上記とは別に、多くの理論的成果を挙げた。すなわち、2次元、3次元フォトニック格子における各バンドの対称性の決定、非結合モードの同定、グリーン関数による光学応答の一般論の構築、非線形光学現象の増強効果、局在モードの新しい導出方法、等々である。
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