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Development of polarization vortex beam mode demultiplexer by use of liquid crystal polarization hologram

Research Project

Project/Area Number 20K14789
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

Sakamoto Moritsugu  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (60757300)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords偏光渦 / 液晶偏光回折素子 / 光多重通信 / モード分離 / 光配向 / 液晶偏光回折格子 / ホログラフィ / 液晶 / モード分岐素子
Outline of Research at the Start

次世代の光通信技術として現行の通信容量を飛躍的に向上させることが期待されている偏光渦のモード多重通信の実用化には、偏光渦の多重化情報を分離・検出する工程が必要不可欠となるが、その技術開発は未だ本命手法が確立していない未成熟領域にある。本研究計画では、液晶光配向材料への偏光ホログラム多重記録に基づいて、小型且つ多モード入力に対応可能な、偏光渦モード分離・検出素子を新規に提案・開発する。

Outline of Final Research Achievements

This research aimed to propose and develop a new polarized vortex mode separation/detection element that is compact and can support multi-mode input based on the multiple recording of polarized holograms on the liquid crystal alignment film. The first achievement is the improvement of the diffraction efficiency of the multiply polarization hologram. The second achievement is the invention of a new principle that makes it possible to separate the two orthogonal modes existing in the polarization vortex by combining two types of polarization holograms. The third achievement is to extend the second result into multiple polarization holograms and demonstrate that the four polarized vortex modes can be separated simultaneously.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

次世代の光通信技術として現行の通信容量を飛躍的に向上させることが期待されている偏光渦のモード多重通信の実用化には、偏光渦の多重化状態をモード毎に分離・検出する工程が必要不可欠となるが、その技術開発は未だ本命手法が確立していない未成熟領域にある。本研究で得られた成果は、小型且つ多モード入力に対応が可能な潜在能力を有する偏光渦のモード分離装置の実現するために、独自の光配向技術を駆使した偏光渦の新規なモード分離技術の開発を行った点に学術的意義を有する。また、偏光渦モード分離は、偏光渦の光多重通信応用を実現する上で必須の要素技術であり、次世代の光通信技術に貢献し得る成果である点に社会的意義を有する。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Hybrid polarization grating for mode detection of vector beams2021

    • Author(s)
      M. Sakamoto, Y. Kaneko, Y. Kakedo, K. Noda, T. Sasaki, M. Tanaka, T. Sakai, Y. Hattori, N. Kawatsuki, and H. Ono
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 29 Issue: 17 Pages: 27071-27083

    • DOI

      10.1364/oe.433998

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Polarized beam steering by use of multiply cascaded rotating polarization gratings2021

    • Author(s)
      M. Sakamoto, H. T. Nhan, K. Noda, T. Sasaki, T. Kamei, T. Sakai, Y. Hattori, N. Kawatsukim and H. Ono
    • Journal Title

      Appl. Opt.

      Volume: 60 Issue: 7 Pages: 2062-2068

    • DOI

      10.1364/ao.416089

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Vector beam demultiplexing via a crossed-fork shaped polarization grating fabricated by using photocrosslinkable polymer film2020

    • Author(s)
      M. Sakamoto, Y. Kaneko, Y. Higa, K. Noda, T. Sasaki, M. Tanaka, N. Kawatsuki, and H. Ono
    • Journal Title

      Proc. SPIE

      Volume: 11472 Pages: 24-24

    • DOI

      10.1117/12.2568902

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 偏光渦を用いたファイバセンシングの理論的検討II2022

    • Author(s)
      比嘉悠介, 坂本盛嗣, 野田浩平, 佐々木友之, 田中雅之, 小野浩司
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
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  • [Presentation] クロスハイブリッド偏光回折格子によるベクトルビームモード検出2021

    • Author(s)
      掛戸優志, 坂本盛嗣, 金子裕亮, 野田浩平, 佐々木友之, 田中雅之, 酒井丈也, 服部幸年, 川月喜弘, 小野浩司
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] Dammann-放射状波長板を用いたリング状光格子アレイの生成2021

    • Author(s)
      坂本盛嗣, 野田浩平, 佐々木友之, 岡和彦, 川月喜弘, 小野浩司
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] 複数の回転偏光回折格子を利用したビームステアリング2020

    • Author(s)
      坂本盛嗣, Nuynh Thanh Nhan, 野田浩平, 佐々木友之, 亀井理祥, 酒井丈也, 服部幸年, 川月喜弘, 小野浩司
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] 偏光回折素子を用いた偏光センシング2020

    • Author(s)
      小野浩司, 坂本盛嗣, 野田浩平, 佐々木友之, 川月喜弘
    • Organizer
      2020年日本液晶学会オンライン研究発表会
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    • Invited
  • [Presentation] Polarization grating with orthogonal linear polarization separating function2020

    • Author(s)
      Khoi Minh Huynh, Moritsugu Sakamoto, Kohei Noda, Tomoyuki Sasaki, Nobuhiro Kawatsuki, Hiroshi Ono
    • Organizer
      Optics & Photonics Japan 2020
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  • [Presentation] フォーク型偏光回折格子とλ/4偏光回折格子を用いた方位偏光・径偏光モード分離2020

    • Author(s)
      金子裕亮, 坂本盛嗣, 野田浩平, 佐々木友之, 田中雅之, 川月喜弘, 小野浩司
    • Organizer
      Optics & Photonics Japan 2020
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Vector beam demultiplexing via a crossed-fork shaped polarization grating fabricated by using photocrosslinkable liquid crystal polymer film2020

    • Author(s)
      M. Sakamoto, Y. Kaneko, Y. Higa, K. Noda, T. Sasaki, M. Tanaka, N. Kawatsuki, and H. Ono
    • Organizer
      SPIE Organic Photonics + Electronics
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 研究代表者個人ホームページ

    • URL

      http://sakamoto-optics-nagaokaut.net/Top.html

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      2021 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ビームステアリング装置及びビームステアリング方法並びにビーム検出システム2021

    • Inventor(s)
      坂本盛嗣, 小野浩司
    • Industrial Property Rights Holder
      坂本盛嗣, 小野浩司
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光線走査広角化システム2020

    • Inventor(s)
      坂本盛嗣, 小野浩司
    • Industrial Property Rights Holder
      坂本盛嗣, 小野浩司
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2023-01-30  

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