二次元光双安定性

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62460065
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 藪崎 努 京都大学, 理学部, 助教授 (60026127)
• 研究分担者: 北野 正雄 京都大学, 工学部, 講師 (70115830)
• キーワード: 光双安定性 / スピン偏極 / 対称性の破れ

研究概要

我々が提案し研究を行ってきた光双安定性は、従来の型とは大きく異なり、入射光強度を変化してもいわゆるヒステレシスを示さず、外部から何等角運動を与えないにもかかわらず対称性の破れにより原子のスピンが偏極し、フォ-ク型分岐を呈する新しい型のものである。昨年度までは単一ビ-ムによる双安定性や同じ系が示す自励スピン歳差運動の研究、更にこれらの研究を発展させ、空間的に離れた2つの双安定系間の結合(光自体および原子の拡散を介する2種の結合の場合)の研究を行い、理論と実験のよい一致が得られた。本年度には更に発展させ、本来の2次元光双安定性の実験的、理論的研究を行った。この光学系では、幅の広いレ-ザ-光を入射光としたもので、互いに結合し、空間的に連続分布した双安定系が全体がどの様な振舞いをするかの研究を実験及び理論の双方から研究を行った。実験では、比較的高い圧力の希ガス中のナトリウムセルと、8/λ板、反射鏡を用いて光双安定系を構成し、これにD_1線に同調した色素レ-ザ-光を与えた。レ-ザ-ビ-ムは広い断面積(直径数cm)である。一方、対称性の破れで生じた各空間に置けるスピン偏極の観測は、その場所に置けるファラデ-回転の測定することにより行った。これらの2次元情報の記録はビデオカメラに納め、計算機処理した。一連の実験を通して明らかになった点は、空間の各点で独立に成長するスピン偏極は互いに結合し会って次第に大きなものになるが、定常的に安定にスピン偏極が存在するには、磁性体の磁区に対応して、最小の空間領域を必要とし、そのおおよその大きさは原子の拡散長で与えられることがわかった。結合が原子の拡散による場合には全体のスピンが同一方向に向き易く、一方光による場合には対称及び半対称のモ-ドが存在することがわかった。また、計算機シミュレ-ションも行ったが、これらの実験結果は極めて良く一致した結果が得られた。

研究成果

• [文献書誌] T.Yabuzaki: "Spin-Polarization in Laser Spectroscopy" Bull.Amer.Phys.Soc.34. 1673-1673 (1989)
• [文献書誌] T.Tanaka,T.Mitsui,M.Kitano,K.Sugiyama and T.Yabuzaki: "Shapes of Laser Produced C_sH Particles" Phys.Rev.Lett.63. 1390-1392 (1989)
• [文献書誌] M.Kitano and T.Yabuzaki: "Observation of Lorentz-Group Berry Phases in Polarization Optics" Phys.Lett.142. 321-325 (1989)
• [文献書誌] K.Ishikawa,Y.Fukuda,T.Hashi and T.Yabuzaki: "Thermal Grating and Coherent Phonons Generated by Periodic Optical Excitation in Nematic MBBA" Opt.Comm.
• [文献書誌] Y.Takahashi,K.Ishikawa,Y.Fukuda,T.Yabuzaki and T.Hashi: "Symmetry Properties of Raman Heterodyne Signals in Pr^<3+>:LaF_3" Phys.Rev.A.