光子相関分光におけるレーザー光放射圧の効果

Research Project

Project/Area Number	05750031
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Applied optics/Quantum optical engineering
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	原田康浩北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (80198928)
Project Period (FY)	1993
Project Status	Completed (Fiscal Year 1993)
Budget Amount *help	¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000) Fiscal Year 1993: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords	光子相関分光 / 動的レーザー光散乱 / 微粒子計測 / ブラウン運動 / 放射圧 / レーザーマニピュレーション / 強制レーザー散乱 / 過渡回折格子分光
Research Abstract	光散乱を応用した微粒子計側法として測定対象の多粒子分散系の運動形態がそ測定原理に大きく関わっている光子相関分光に注目し、そこで測定され粒径推定に用いられる光子相関関数に対して及ぼす照射レーザー光の放射圧の効果を、実験および理論的に解析した。これらを統合して、レーザー光の放射圧が与える効果を積極的に利用した新しい光子相関分光微粒子計測法を提案した。以下に、その具体的な成果を示す。 1.レーザー光放射圧の効果の実験的解析現有の光子相関分光装置とアルゴンイオンレーザー光源を組み合わせ、照射レーザー光の放射圧が与える効果を明確にする実験系を作製し、ポリスチレン標準球の蒸留水懸濁液を試料として光子相関関数のレーザー放射パワーおよび粒径依存性を解明した。ホモダイン検出方式では相関時間の増大、ヘテロダイン検出方式では周期的振動成分の出現とその周波数の増大といった形で影響が現れ、いずれも粒径が大きいほど顕著に現れることがわかった。 2.レーザー光放射圧の効果に関する基礎理論の確立:実験解析の結果から予測されることは、照射レーザー出力の増大とそれに伴う放射圧の増加によって、微粒子分散媒質のブラウン運動が抑制されるとともにビーム伝播方向への並進運動が誘起されることである。これに対する理論的根拠を与えるため、照射レーザー光の放射圧を外力場として取り込んだ微粒子密度に関する拡散方程式(Fokker-Planckequation)を導出し、散乱光波の時間的統計特性を理論的に求めた。 3.レーザー光放射圧の効果を利用した新しい光子相関分光微粒子計測法の提案:実験および理論的解析によって明らかとなった事実をもとにして、「レーザー放射圧の誘記するブラウン運動の抑制の度合い」、または、「誘記された微粒子並進運動の速度」を評価指標とした新しい微粒子計測法を提案した。