トポロジカルな性質の光ビームが制御可能になった!レーザーの偏光自在に

NTTと東工大が発見

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写真はイメージ

NTTと東京工業大学は30日、光のトポロジカル(位相幾何学的)な特異点を自在に生成し、制御できる手法を発見したと発表した。トポロジー(位相幾何学)とは、物体に開いた穴の数のように、伸長や縮小などの連続変形では変わらない幾何学的な性質を扱う概念。誘電体の周期構造(フォトニック結晶)を変形させるという簡単な手法で、レーザーの偏光状態や出射方向を自由に制御できるようになる。

光のトポロジカルな性質を利用した「トポロジカルフォトニクス」と呼ばれる分野で光制御の新たな可能性を開く。

出射方向や、トポロジカルな性質による特殊な偏光状態を自在に制御できるレーザーなどの発光デバイスの実現につながる。シリコンや化合物半導体のほか、有機物などにも適用できる材料によらない手法という。

今回、フォトニック結晶の対称性を操作するだけで、トポロジカルな性質を持つ光ビームをあらゆる方向に出射できることを示した。従来フォトニック結晶において、面に垂直方向に光が出てこられない、または斜め方向に光が出てこられない現象が知られていたが、その生成手法は明らかではなかった。

成果は米科学誌フィジカル・レビュー・レターズ電子版に掲載された。

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