| 研究課題/領域番号 |
18H01150
|
|---|
| 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
|
| キーワード | 結合共振器 / 誘導透明化現象 / プラズモン / グース・ハンシェンシフト / 速い光、遅い光 |
|---|
| 研究実績の概要 |
Ａ 巨大Goos Hanchen（GH）シフトシフトの観測
(１）狭帯域表面プラズモン共鳴に起因した巨大GHシフト: 実験の第一段階として単層のAg膜を用い、表面プラズモン共鳴に起因した狭帯域の共鳴とそれにともなった急峻な分散による巨大なGHシフトを観測した。(２）多層膜構造におけるプラズモン透明化窓（PIT）におけるGHシフト :単層表面プラズモン共鳴に起因したGHシフトを確認した後、プラズモン透明化窓の中でのGHシフトを観測した。平成30年度に、CHシフト観測用の多層膜試料を作製する過程で、膜の剥がれが頻発した。この膜の剥がれを防ぐため、膜に極めて薄い緩衝層を必要とすることが判明し、研究計画に遅れが生じた。このため、科研費の使用に繰越申請をおこなった。
Ｂ 多段配置されたリング共振器における「速い光」
(１）直列配置共振器: 共鳴周波数が“全く”同一の共振器を多数配列することは極めて困難である。本研究では、リング共振器に一度入射し、透過した光パルスを、ダイナミックな再帰回路をもちいて同じ共振器に再入射されるプロセスを繰り返すことで30段以上の直列配置共振器と等価な光回路を実現した。(２） パルスピークの推進と先端速度、後方伝播パルスの観測:超光速度パルスによって搬送できる情報は「非解析点」によって運ばれている。弱結合条件下でのリング共振器は、異常分散によって「速い光」を作りだす。多段共振器の特長を生かし、通過する波形を各段を通過するごとに系統的に観測した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では、結合共振器における２つの研究テーマを推進している。
A プラズモン誘導透明化現象におけるGoos Hanchenシフト
このテーマにおいては、平成30年度に、CHシフト観測用の多層膜試料を作製する過程で、膜の剥がれが頻発した。この膜の剥がれを防ぐため、膜に極めて薄い緩衝層を必要とすることが判明した。多層膜試料の準備の遅れから研究計画全体に遅れが生じ、科研費の繰越を行った。その後、問題点の解決、光学測定システムの構築を進め、研究の遅れを取り戻している。当初の研究計画にある、導波路の共鳴構造の中にAgの表面プラズモン共鳴が作り出す誘導透過現象を発展させ、両者の関係を逆にした、Agの表面プラズモン共鳴の中で導波路構造による透明化窓が作られる新しい構造を開発した。この新しい構造で、巨大なGHシフトを実現した。
B 多段配置されたリング共振器における「速い光」とコヒーレント現象
このテーマにおいては、順調に研究が進んでおり、弱結合条件下でのリング共振器が作り出す異常分散によって「速い光」を実現し、多段共振器の特長を生かし、各段を通過す波形を系統的に観測することに成功した。また、当初の研究計画をさらに発展させ、鞍点法、Net遅延、Reshaping遅延による方法が、直列配置リング共振器を長距離伝播する光パルスでも有用な方法であることを示した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
A.Net and reshaping Goos-Hanchen (GH) Shift
分散媒質中での波束の伝播は物理学の重要な問題である。時間領域ではこの現象は群速度伝播として研究されてきた。急峻で複雑な分散構造を波束が伝播する場合には、分散の高次項によって波束は広がり、大きな変形がおこる。本研究で研究対象とするGHシフは、空間領域での分散による波束の断面方向への移動であるが、上記の時間領域の群速度と厳密に対応がつくものである。すなわち、入射ビーム径が非常に小さい場合などは、高次の分散の影響でビームプロファイルが大きく広がる、あるいは、変形することが起こる。この時、Net遅延、Reshaping遅延の概念を拡張し、Net GH シフト、Reshaping GH シフトの概念によって高次の分散が問題となる系でのGHシフトを記述する方法を研究する。
B.多段リング共振器におけるパルスピークを除去されたパルスからのパルスピークの出現
「負の速度」をもつ媒質では、“光パルスのピークが媒質に入射するよりも早く、媒質から出射してくる”という一見、因果律、あるいは相対論に反するように見える奇妙な現象を引き起こす。この特異な振る舞いから導かれる１つの疑問は、ガウス型パルスの先頭部分が媒質に入射した後、入射ピークが媒質に入射するよりも早く入射パルスが“遮断”された場合、出射パルスのピークは現れるか、という疑問である。令和２年度は、直列配置された共振器列の高い異常分散をもちいて、ピークを持たない入射パルスによる出射パルスピークの観測する実証実験をおこなう。
|
