全反射を利用した光完全密閉箱

摘要

The block made of a transparent material having a cave inside can function as a completely closed optical box (optical cavity) provided that the inner and outer surfaces of the block are composed of specially arranged planes (namely, principal planes and 45-planes) and the refractive index of the material of the block is larger than (4+2~(1/2))~(1/2) = 2.613...rnNo light ray from the inside of the cave can pass through outside of the block because the light ray always totally internally reflects at the outer surfaces of the block. On the other hand, no light ray from outside can enter the cave through this transparent block. Such a completely closed optical cavity is useful for a high-Q optical resonator, optical energy storage, and slow-wave circuits. Here, the principle of confinement of light in the box is described. Also, the results of preliminary experiments using a closed box composed of GaP are shown.%多層膜反射鏡やフォトニック結晶構造などの高度な技術を用いることなく，一つの透明光学材料のブロックに中空部を設け，この光学ブロックの内外面の形状を工夫するだけで中空部からの光が外面では必ず全反射し外部には漏れることがなく，また，ブロック外面からは中空部を全く窺うことができない光密閉箱を構成できる．この際必要なのは屈折率が(4+2~(1/2))~(1/2)2.613..より大きく，一方の側の面は法線が主軸に平行であり他の面は法線が1つの主軸と直交し他の主軸とは45°の角度を持つことである．このような光密閉箱は光共振器，光エネルギー蓄積，遅波回路に応用でき，学術的にも産業応用としても有用である．ここでは，光閉じ込めの原理を述べたあと，GaP で構成した光密閉箱を用いた予備実験の結果を述べる．