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2008 年度 実績報告書

フラクタル構造を用いたランダムレーザーの特性解析

研究課題

研究課題/領域番号 19560035
研究機関九州工業大学

研究代表者

岡本 卓  九州工業大学, 大学院・情報工学研究院, 教授 (40204036)

キーワードランダムレーザー / フラクタル / 光硬化性樹脂 / 多重散乱 / スペックル
研究概要

本年度はフラクタルスペックル構造をもつランダム媒質の光散乱特性に関するシミュレーション、およびフラクタル性微粒子媒質の実験およびシミュレーションを行った。研究成果は以下の通り。
1.交差スペックル構造をもつフラクタルランダム媒質を計算機内に作成し、これに光を照射したときに生じる媒質内部の散乱光の電磁界変化をFDTD法により解析した。フラクタルスペックル媒質は通常のスペックル媒質とほぼ同等の散乱特性を示したが、目標としたより強い光閉じ込め効果は示さなかった。これは、解析領域の狭さにより、自己相似構造を持つフラクタルの特徴が出なかったためと思われる。
2,球状・棒状・凝集型等各種形状を持つ酸化チタン微粒子を分散した色素ドープ固体ポリマー媒質を用いてランダムレーザー発振実験を行った。その結果、凝集型や針状微粒子で共鳴型ランダムレーザー発振が起こりやすいという結果を得た。凝集型微粒子や針状微粒子を分散したものは、様々なサイズの構造を内包していることから、スケーリング性を持つ構造がレーザー発振に有利であることが示唆された。ただし、11種類の粒径(42.4nm〜1000nm)を持つ球状微粒子を分散したフラクタル媒質を作り発振実験を行ったが、レーザー発振はしなかった。
3.上記多分散微粒子で発振が起こらなかった原因を探るため、光子のモンテカルロシミュレーションを行った。11種類の粒径を持つ粒子を混合した多分散微粒子の場合、外部からの励起光はほとんど媒質内部に浸透せず、また、内部から出た出射光は出射点近傍にとどまり、媒質外部に放射されにくいことが明らかとなった。光の閉じ込め効果が高いことはランダムレーザー発振には有利であるが、励起とレーザー光取り出しの観点からは必ずしも有利ではないという知見が得られた。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Statistical properties of three-dimensional speckle distributionsproduced by crossed scattered waves2008

    • 著者名/発表者名
      T. Okamoto, s. Fujita
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America A 25

      ページ: 3030-3042

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light scattering properties of random media with a structureof laser speckle2008

    • 著者名/発表者名
      T. Okamoto, M. Miyamoto, s. Tanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE 7138

      ページ: 71380V,6

    • 査読あり
  • [学会発表] 各種散乱微粒子を含む色素ドープポリマー媒質の発光特性2009

    • 著者名/発表者名
      安達史郎, 岡本卓
    • 学会等名
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      日本大学理工学部
    • 年月日
      2009-03-29
  • [学会発表] 各種形状の散乱微粒子を含む色素ドープポリマーのランダムレーザー発振2008

    • 著者名/発表者名
      安達史郎、岡本卓
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2008
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2008-11-04

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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