非エルミート光学を用いた新奇なプラズモニック光学素子の実現

本研究は、非エルミートフォトニクスをプラズモニック系で実現することで、質的に新たな機能をもった光学素子を実現することを目的としている。具体的には、金属構造の結合系におきて発現する例外点における特異な固有状態を利用して新奇な光学素子を目指す。本年度は、主に（１）GSTのレーザ相転移に関する実験、（２）例外点を用いた一方向放射の理論の構築、（３）光非エルミートスキン系の理論・計算による検討、を行った。（１）では、レーザによるGSTの可逆的な相変化を実現するために、高出力パルスレーザを用いた実験系を構築した。パルスレーザのピークパワー、パルス時間幅、パルス数を適切に設定することで、GST薄膜試料において、可逆的な相変化の制御に成功した。（２）では、非エルミートプラズモニック系の例外点を用いた新たな現象として、ホイヘンスダイポールによる一方向放射現象について、詳細な解析を行った。その結果、得られた指向性放射が確かに非エルミート性に由来した現象であることを確かめた。また、現象を定量的に再現するモデルを構築した。これをプラズモニック領域に拡張する方法や、光入射化で発現する非対称な現象の探索、単一の結合系での実現可能性について、今後検討していく。（３）では、均一媒質における光非エルミートスキン効果について、理論的・数値的な検討を進めた。その結果、損失と利得が釣り合ったような系を実現する条件や、それにおいて発現するスキン効果の特徴を明らかにした。

本研究は、非エルミートフォトニクスをプラズモニック系で実現することで、質的に新たな機能をもった光学素子を実現することを目的としている。具体的には、金属構造の結合系におきて発現する例外点における特異な固有状態を利用して新奇な光学素子を目指す。本年度は、主に（１）GSTのレーザ相転移に関する実験、（２）例外点を用いた一方向放射の理論の構築、（３）光非エルミートスキン系の理論・計算による検討、を行った。（１）では、レーザによるGSTの可逆的な相変化を実現するために、高出力パルスレーザを用いた実験系を構築した。パルスレーザのピークパワー、パルス時間幅、パルス数を適切に設定することで、GST薄膜試料において、可逆的な相変化の制御に成功した。（２）では、非エルミートプラズモニック系の例外点を用いた新たな現象として、ホイヘンスダイポールによる一方向放射現象について、詳細な解析を行った。その結果、得られた指向性放射が確かに非エルミート性に由来した現象であることを確かめた。また、現象を定量的に再現するモデルを構築した。これをプラズモニック領域に拡張する方法や、光入射化で発現する非対称な現象の探索、単一の結合系での実現可能性について、今後検討していく。（３）では、均一媒質における光非エルミートスキン効果について、理論的・数値的な検討を進めた。その結果、損失と利得が釣り合ったような系を実現する条件や、それにおいて発現するスキン効果の特徴を明らかにした。