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レイリー長の1,000倍以上の距離を伝搬するサブ波長反回折(anti-diffracting)ビーム

Nature Photonics 9, 4 doi: 10.1038/nphoton.2015.21

光波長に近いあるいは光波長未満の幅の伝搬光ビームは、分厚い大口径レンズを必要とし、焦点を維持できる距離がわずかマイクロメートル程度でしかない。今回我々は、伝搬するにつれて光ビームを細くすることによって、この局所化/焦点深度の法則を破る光ビームを観測し、巨視的伝搬距離にわたって分解能を維持・向上できたことを報告する。我々は、ナノ不規則強誘電体において、1マイクロメートル未満のサイズのビームの非近軸伝搬を回折長の1,000倍の距離にわたって観測した。このビームは、これまで報告された中で最も細い可視光ビームである。この前例のない効果は、双極子ガラスの非線形応答に起因し、この非線形応答によって重要な光の波動方程式が質量を持つ粒子の場を表すクライン–ゴルドン型方程式に変換される。今回の発見は、深い焦点深度にわたって分解能の高い光学素子を可能にし、かさばる光学素子を一体化してナノデバイスを開発する道を開くものである。

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