エバネッセント場の相互作用によるエネルギー伝搬を用いた光学系の、光通信デバイスへの応用: マクスウェル方程式の厳密解に基づく予言

摘要

We have investigated the electromagnetic characteristics of an optical configuration consisting of two dielectric regions of the same n > 1 with a thin flat gap of air/vacuum of width d between them. Based on an analytical and exact solution to Maxwell's equations including an evanescent field in the vacuum gap, we have obtained the transmission property of a four terminal optical circuit that consists of two input lights aimed towards the gap from both sides of the dielectric regions and two output lights from the gap, where all of the four terminals have the same angle to a plane that is vertical to the boundary plane between the dielectric and the vacuum. The results predict several unique possible applications of the optical circuit elements such as a variable ratio power splitter, phase to amplitude field modulator and optical mode selector.%幅dの真空（空気）ギャップを屈折率（n＞1）が同じ誘電体領域で挟んだ光学系の電磁気特性を調べた。この光学系に2つの光を両誘電体領域の両側から真空ギャップに向けて臨界角以上の角度で入射すると、真空ギャップにエバネッセント場が発生し、真空ギャップから2つの光を出力する4端子光学系が構成される。真空ギャップにエバネッセント場ができる場合のマクスエル方程式の厳密解に基づき、この光学系の伝送特性を得ることができた。この伝送特性から、光学系を、可変非パワースプリッタ、位相振幅変調機、偏光モードセレクタとして応用できるパラメータを発見した。