超高Q値微小球による輻射・光パルス伝搬の制御

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昨年度の研究では、テーパーファイバー・微小球系の透過光強度スペクトルと分散(群遅延)を果験的に測定し、ナノ秒オーダーの遅延時間で速い光・遅い光が単一の微小球において現れることを実験的に示し、この系の分散が方向性結合理論によって説明できることを明らかにした。本年度の研究では、昨年度の基礎的な研究成果を踏まえ、微小球系の機能化・高度化をめざして研究を行った。特に複数微小球による新たな分散の実現と微小球による光増幅の実現を主にした研究を行った。複数微小球における研究においては、単一微小球・テーパーファイバー系の微小球にもう一つ別の微小球を近づけ、この二重球系の透過スペクトルと分散を実験的に測定した。単一球系においては共鳴周波数で透過光強度スペクトルにディップが現れるが、二重球系においては二つの球の共鳴周波数が一致したとき、太い線幅の共鳴ディップの中に狭い線幅の透過光強度が強くなる透過窓が現れ電磁誘導透明化(EIT)型の透過スペクトルを示す事を実験的に示した。また、この透過窓においては、入射したパルスが顕著な減衰・増幅・変形を受けずに遅い光が出現すること実験的に示した。微小球光増幅器の研究においては、微小球の中に希土類のネオジウム(Nd^<3+>)をドープして1064nmの信号光を増幅する研究を行った。783nmのNd^<3+>を励起するためのレーザー光と信号の1064nmのレーザー光を重ね合わせてテーパーファイバーに入射し、このテーパーファイバーにNd^<3+>ドープ微小球を近づけて励起と増幅を調べる実験をした。この実験結果、励起光強度を上げてゆくに従って信号光の共鳴ディップが浅くなって行き、逆に共鳴ピークが現れることが分かった。今回の研究においては入射光強度の2.5倍まで増幅した光信号を得た。