正多面体ミラー球構造体におけるカオス的光散乱のフラクタル次元

摘要

近年フォトニック結晶に非整数次元を有するフラクタル構造を用いたフォトニックフラクタルが提案されている。 このようなフラクタルを積極的に利用した光デバイスは、新規性溢れる光局在化デバイスとして、光池(光の電池)等への画期的な応用が期待できる。本研究ではフラクタルを用いた光デバイス素子として、正多面体ミラー球構造体を提案し、光散乱パターンのフラクタル次元解析を行った。 正多面体ミラー球構造体とは、5つの正多面体に対して正多面体の頂点にミラー球を配置した光散乱体である。 この5つの正多面体ミラー球構造体において、フラクタル的光散乱パターンを実験的に観測した。 さらに観測結果を元にフラクタルパターンを表すモデルを提案し、フラクタル次元の解析を行った。 フラクタル次元の解析には、理論的に算出される相似次元と数値的に算出されるボックスカウント次元を用いた。 5つの正多面体ミラー球構造体のフラクタル次元は、正十二面体を除き、正多面体の面の数が増加するとフラクタル次元が高くなるという結果が得られた。