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物理:液晶中の異方性空間ソリトンの誘導と変調不安定性

Nature 432, 7018 doi: 10.1038/nature03101

ある種の物質中では、回折によるレーザー光の自然な拡がりが、光の強度と物質の非線形性とのかねあいで打ち消されてしまうことがある。その結果として得られる回折を起さない光線は「空間ソリトン」と呼ばれ、いろいろな媒質で観測されている。ネマチック液晶中ではソリトンは数ミリワット程度の電力で発生させることができ、実用的目的や、光と軟らかい物質との基本的相互作用を解明する手段としても研究されてきた。空間ソリトンは実効的に導波管の機能を果たすため、自律フィラメントに沿った光学情報の伝達手段として使える。しかし、実際に方向制御する際の問題として、1度角の数分の1程度の角度しか曲げられないという制約があった。今回我々は、複屈折の電圧制御と自己局在光の方向制御について、ネマチック液晶の中で行った実験的・理論的研究の成果を報告する。これにより、個々の空間ソリトンの伝播方向を数度角曲げることができるばかりでなく、方向制御可能なソリトン配列を変調不安定性によって作りだせることもわかった。このような制御能力は、再設定のできる光学インターコネクトや、光ピンセット、光学的外科術式などに応用できるであろう。

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