Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

August 9, 2013, Darmastadt--ダルムシュタット工科大学の物理学者、Thomas Halfmann氏の研究グループは、光を約1分間止めた。さらに、光パルスによって転送される画像を結晶中に1分間蓄積することができた。これは、これまでに報告された時間よりも100万倍長い。
すでに10年前、物理学者は瞬間的に光を止めることができた。過去数年で、極低温気体や特殊結晶の中では単純な光パルスの停止時間は数秒に延びた。
今回、ダルムシュタット工科大学応用物理学の研究グループは、光の動作を止める時間を大幅に延ばした。研究グループは、この分野の様々な既知の方法を巧妙に組み合わせてこの記録を達成。この結果は、光を使う将来のデータ処理システムで実用的な意味を持つことになる。
光を止めるために研究グループは、ガラスのような結晶を用いた。この結晶は、帯電したプラセオジウムの低濃度イオンを含んでいる。実験セットアップには2つのレーザが含まれる。1つは、減速ユニットの一部、もう一方は停止されるためのもの。
最初の光ビームは「制御ビーム」と呼ばれ、結晶の光特性を変える。次にイオンは光の速度を大きく変える。止められるべき2番目のビームが、この新しい結晶媒体と光に接触し、その中で減速する。この2番目のビームが結晶内に入ると同時に制御ビームのスイッチを切ると、減速されたビームは止まる。
もっと正確に言うと、光は結晶格子にトラップされたある種の波に変わる。この説明は極めて簡単だ。プラセオジウムイオンは、電子が周回していて、磁石の連鎖のようになっている。1つを動かすと、磁力で仲介された運動が波のように(磁石の)鎖の中を伝搬する。
物理学者が電子の磁性を「スピン」と呼んでから、レーザビームがフリーズすると、同じように「スピン波」ができる。これはレーザの光波の反射である。こうして研究グループは、結晶内のレーザ光でできた、ストライプパタンのような像を蓄積することができた。その情報は、再度制御レーザビームをONにすることで読み出すことができる。
今日まで非常に短い蓄積時間しか可能でなかったのは、スピン波に乱された不安定な環境によるものだ。この動揺は、磁場と高周波パルスによって緩和することができる。
これをうまく機能させることは、光場、磁場、高周波パルスを動かすパラメータに強く依存する。非常に多くの変数があり、複雑であるために最適設定の計算は極めて難しい。したがって、研究グループはコンピュータアルゴリズムを用いて、迅速かつ完全自動で実験中の最適ソリューションが得られるようにした。
(詳細は、 www.tu-darmstadt.de)