| 研究概要 |
ミー散乱体を規則的に配列したフォトニック結晶においてはフォトンが1個1個の散乱体にある寿命でトラップされては隣接する散乱体にトンネルすることをある回数繰り返して結晶外に飛び出すことがわかっている.単層結晶に入射したフォトンがちょうどフォトニックバンドを励起すると,大部分が反射側に選択的に飛び出すことが理論計算でも実験でも観察されているが,この原因を説明できる描像は明らかでない.また,多層結晶において,個々の球での共鳴がブラッグ反射にどのように影響を与えるかも明らかでない.本研究の目的は,電子顕微鏡親察下でサブμm微粒子の機械的配列により製作したフォトニック結晶の可視光領域での光学特性を,透過側および反射側の散乱光の角度分布に着目して実験的・理論的に解析することにより,フォトニック結晶におけるフォトンの振る舞いを明らかにすることである.
本年度はまず,サブμm微粒子の配列技術を確立した.電子顕微鏡真空系の改良により,扱える微粒子の大きさの下限をこれまでの1μmから0.5μmにまで向上した.しかし,これ以上の改善は本質的に困難である.
さらに結晶からの散乱光をすべて観測するために,単色光平面波を結晶に任意の角度で入射し,結晶から透過側および反射側に出射する光の角度分布を光学的フーリエ変換により撮像し,また各スポットを強度計測できる光学系を構築した.フォトニックバンド励起時に反射が生じる原因をコヒーレント後方散乱光成分と考え,時間反転光の発生を調べたが,まだそれを支持する結果は得られていない.一方,多層フォトニック結晶のブラッグ反射を系統的に調べたところ,ごくたまに極めて強い反射光が生じる条件があることがわかった.これは従来知られていなかった現象であるが,個々の球の共鳴と格子形状の相乗効果ではないかと考えられる.
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