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なつかしきドーナツビーム

ドイツ代表が強いです。

ドイツサッカーといえばフィジカルですな。

私もドイツで、スポーツ選手でもない研究室の同僚数人との立ち話が私の頭上を飛び交っていたとき、

「こんな人達とサッカーやって勝てるわけない…」

と感じたのを思い出しました。

そういえば、私も28歳からのドイツでの1年半の間に身長が1-2cm伸びましたもん。

強さの秘密はDNAだけじゃないかもと思いつつ、本題です。


今日は応用物理、第79巻、pp.530-536の「フォトニック結晶レーザー (野田進)」を読んだら、ドーナツビームの記述があったので、それについて。

フォトニック結晶について語るのは私にはちょっと難しいですが、実は私の最初の論文がドーナツビームについての論文だったんで、「なんか、なつかしいなあ」と思ったものですから。

ここでいうドーナツビームというのは、真ん中が暗くなっているレーザービームのことです。

「そんなの、ガラス板に黒い点を書いておいて、そこに普通のレーザーを照射すれば出来るんじゃないの?」と言われそうです。黒い点をレーザーが通ることができない一方で、その周りの部分を透過すれば、簡単にドーナツビームができそうです。

確かに、可能です。でも、こうしてできたドーナツビームは、ガラス板を抜けた直後はきれいに穴ができていても、伝搬していくうちに穴が潰れていってしまうんです。光には波の性質があって、回りこむ特徴があるからです(これを回折と呼びます)。また、このドーナツビームをレンズで集光すると、焦点の位置では穴が潰れてしまいます。

で、どうやって遠くまで伝搬しても穴を維持できるドーナツビームを作るかというと、例えば、波の位相をうまく制御してあげるのです。位相というのは、簡単に言うのは難しいですが、波の上がり下がりのことです。要は、ある場所を通った後回折して穴の部分にきた光の波が高いときに、他の場所を通った後回折して穴の部分にくる光の波が低くなるようにして、光の波同士が互いに打ち消しあうようにするんです。これを実現する方法としては、ホログラムを使う方法などがあります。立体像が浮かび上がってくるホログラムをご存じの方も多いと思いますが、要はあれのことです。

フォトニック結晶レーザーの場合は「電磁界分布を制御する」と書かれているので原理が違うかもしれませんが、まあ、ドーナツビームを作るのはそんなに容易なわけじゃないことが分かっていただければよろしいかと思います。フォトニック結晶レーザーをスイッチポンでドーナツビームができるのなら、それは素晴らしいことだと思います。ドーナツビームを使うと、例えば物体には光を当てずにその周りを光で覆うことができます。応用例としては、不透明物質のための光ピンセットと本文に書かれております。

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テーマ : 自然科学
ジャンル : 学問・文化・芸術

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バラッくま

Author:バラッくま
色々あったのち東京深川在住の科学技術系の研究者。
クマに似ている。最近はカピバラにも似ている。
専門: 量子エレクトロニクスなど。
休みのときは、(有休を取ってまでして)落語、スキューバダイビング、スポーツ観戦(相撲など。両国が近いのでうれしい。)、音楽鑑賞などを少しずつ。

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