フラクタル凝集構造における光子弱局在現象の解析と応用

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07832001
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 魚住 純 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (50184982)
• Keywords: フラクタル凝集体 / 光弱局在 / 後方散乱エンハンスメント / 光多重散乱 / フラクタル次元 / 次元計測

Research Abstract

本年度は,昨年度に開発した2つの異なるモデルに基づく計算機シミュレーション方式に基づいて,フラクタル凝集構造における光弱局在現象についてさらに詳しい解析を行った.
・計算機シミュレーション(1)
フラクタル凝集クラスタを数値的に生成した後に光線追跡的に散乱現象をシミュレーション第1の手法を用いて,フラクタルが持つフラクタル次元以外の特性(コネクティビティ,ラキュナリティなど)が光子弱局在現象に与える影響を調べるため,レヴィフライトおよびシェルピンスキーのカーペットの2種類のフラクタルモデルを用いてシミュレーションを行った,その結果,いずれの場合にも,後方散乱ピークにワイエルシュトラス関数の場合とほぼ同様のフラクタル次元依存性が得られた,また,同時にこれらの特性の違いが反映していると思われる差違も認められた.
また,このモデルでは,計算機のメモリの制限から,大きなフラクタルでの散乱をシミュレーションことが困難である.この問題を解決するため,フラクタルの自己相似性を利用して,小規模のフラクタルデータを用いて大規模なフラクタルでの散乱をシミュレーション方法を新たに開発した.これにより,このモデルを用いて3次元空間中のフラクタルによる散乱をシミュレーション道が拓けた.
・計算機シミュレーション(2)
各散乱過程毎に粒子の位置を決定する第2の方法を用いて,後方散乱エンハンスメントピークに対する偏光の影響を調べた,その結果,入射光の偏光方向と平行な偏光成分によるピークには,2-Dを指数とするべき関数的振る舞いが現れ,直交偏光成分にはそれよりも絶対値の大きな指数をもつべき的な振る舞いが現れることが明かとなった.

Research Products

• [Publications] T.Okamoto: "Enhanced backscattering of partially coherent light." Optics Letters. 21. 369-371 (1996)
• [Publications] K.Ishii: "Weak localization of light backscattered multiply from fractal media" Proceedings of SPIE. 2778. 292-293 (1996)
• [Publications] S.Sangu: "Interference effects of multiply-scattered light in strong scattering media" Proceedings of SPIE. 2778. 383-384 (1996)
• [Publications] 高崎 洋: "フラクタル媒質による強調後方散乱の自己相似アルゴリズムによる解析" 第1回電子情報通信学会北海道支部インターネットシンポジウム論文集. 70-75 (1997)
• [Publications] J.Uozumi: "Optical Storage and Retrieval-Memory, Neural Networks, and Fractals" Marcel Dekker, 325 (1996)