| 研究概要 |
本研究では、異なる光学特性を持つランダム構造の多層化と多重散乱による光局在効果の相乗効果を利用した新しい表面光捕集構造の提案・開発を行うことを目指している。本年度も昨年度から継続して、単分散球状ナノ粒子の共鳴特性を利用したランダム構造中の局在モード特性の制御手法の実証実験を行った。特に欠陥サイズや散乱体ナノ粒子等の構造パラメータ変化に対するランダムレーザー発振特性の変化を観測し、本制御手法の有効性について検証を行った。
散乱体サイズの発振特性への影響を観測するため、液中レーザー溶融法により、異なる3種類の球状ZnOナノ粒子（粒径: 223, 234, 303 nm）を作製し、ポリスチレン微粒子（900nm）を欠陥として導入した球状ZnOナノ粒子フィルムを試料とした。欠陥において誘起されるレーザー発振挙動の観測を行った結果、ZnOナノ粒子サイズの変化に伴ってランダムレーザー発振波長が変化する様子を観測し、個々の散乱体の共鳴特性の変化から予測される波長変化と良く一致する事を確認した。
また、欠陥粒子サイズの発振特性への影響を確認するため、異なる粒径をもつ欠陥粒子（粒径: 300, 900, 2000 nm）を導入した球状ZnOナノ粒子フィルム（粒径 234 nm）を作製し、各欠陥サイズにおけるレーザー発振特性の観測を行った。その結果、欠陥サイズは発振しきい値と発振波長には影響を与えず、誘起される平均レーザー発振ピーク数〈n〉のみが変化する事を確認し、欠陥サイズが小さいほど単一モードレーザー発振が誘起される確率が高くなることが明らかとなった。
これらの結果は、散乱体や欠陥粒子サイズの調整により、ランダムな構造中においても、局在モードを任意に制御できる可能性を示しており、有用な光学媒質を安価・簡便に作製できる事を示す重要な知見を与える成果であると考えている。
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