トポロジカル光波シンセシス

Research Project

Project/Area Number	19F19352
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	外国
Review Section	Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
Research Institution	Chiba University
Principal Investigator	尾松孝茂千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30241938)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	ALLAM SRINIVASA 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY)	2019-10-11 – 2022-03-31
Project Status	Declined (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000) Fiscal Year 2021: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000) Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000) Fiscal Year 2019: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Keywords	光渦 / 軌道角運動量 / 特異点光学 / レーザー / 非線形光学
Outline of Research at the Start	光渦をはじめとする多様な特殊空間モードを用いれば、ナノスケールでの物質の構造や物性を制御できる。例えば、螺旋波面に由来する軌道角運動量を有する光渦を物質に照射すると、物質表面に光渦の螺旋波面が反映されたナノスケールの螺旋構造体ができる。このような新奇物理現象を誘導するには、特集空間モードを固有モードとして、かつ、発振波長を個別の物質の吸収線に確実に同調できる新奇レーザーの開発が必須である。本研究では、特殊空間モードの一つである光渦を可視～近赤外の波長域で固有モードとして発振できるレーザー装置の開発を行う。
Outline of Annual Research Achievements	位相特異点（螺旋波面）に由来する環状光強度分布と軌道角運動量を有する光波を光渦と呼ぶ。現在、量子光学、バイオイメージング、物質加工まで光渦の応用研究は多岐にわたる。これら応用研究の成否を握るのは、如何に効率よく純度の高い光渦を多様な波長で発生できるか、というレーザー技術である。そこで青色半導体レーザーで励起が可能で可視域で高出力に発振するPr：YLFレーザーを取り上げた。また、その共振器内第二高調波発生によって、光渦をはじめとする多様な特殊モードを固有モードとして発生できる可視(赤、オレンジ、緑)～紫外レーザーを開発した。発生した特殊空間モードは、右周りと左回りの光渦を北極・南極とする軌道ポアンカレ球上にマッピングできる。そのため、軌道ポアンカレレーザーと呼ばれる。このような軌道ポアンカレレーザーを可視、紫外域で開発したのは世界初である。レーザー出力は可視域で100mWを超える。紫外域でも数mWに達する。Pr:YLF軌道ポアンカレレーザーをさらに進化させて、一つの波面に複数(最大>40)の位相特異点を包括する光渦アレイモードの発生にも成功した。これらの研究成果をOptics Expressに学術論文として発表した。また、1編の学術論文をJournal of Optics(Accepted with minor revision)から発表予定である。さらに、緑軌道ポアンカレモードレーザーに関する論文を執筆中である。
Research Progress Status	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。