「合わせ鏡」のような光を閉じ込める構造

「合わせ鏡」は悪魔が召喚するなど都市伝説的に語られますが、実は物理の研究対象にもなっています。

悪魔の召喚は研究対象ではありませんが、様々な興味深い光物理現象を引き起こします。鏡は光を反射するので、光は合わせ鏡の間を無限に往復して閉じ込められ、光の次元性の顕在化や光と物質の相互作用制御など様々な量子光学現象を引き起こします。物理では「合わせ鏡」のような光を閉じ込める構造のことを「光共振器」と呼びます。

「光共振器」は光の楽器

私の研究室では、隙間がたった100ナノメートル程度（原子1000個分程度のサイズ）の「光共振器」を対象とし、さらにその隙間に発光する物質を挟み込んで発光を閉じ込める研究を行っています。

高校では光は「波」であると学習しますが、同じく波である音波を狭い空間に閉じ込めたものはいわゆる「楽器」であり、特定の音階（波長）を奏でることができます。実は「光共振器」も同じ概念が成り立ち、特定の色の光のみを入出力できる（奏でる）光の楽器とも言えます。

技術応用も可能だが、まずは純粋な興味から

例えば、弦楽器の弦の真ん中を弾くと大きく音が響きますが、端の方を弾いても大きく音は響きません。光の波も同じで、「共振器」の構造や挟み込む発光物質の位置を非対称に配置することで、発光の強度が大きく制御できることになります。これは共振器が持つ次元性の顕在化とも解釈でき、私の研究室ではこれを実験だけでなく数学的な計算も併用してこの現象を明らかにする研究を行っています。

このような効果は未来に期待されている「光電融合」や「量子光技術」にも応用可能ですが、まずは純粋な物理的興味を動機として研究を行っています。