Topological lightwave synthesis and its applications towards nano-scale materials processing
| Project/Area Number |
22F21348
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
尾松 孝茂 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30241938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
KUMAR PRAVEEN 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2022-04-22 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 光渦 / 軌道角運動量 |
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| Outline of Research at the Start |
物質加工において、光と物質間の相互作用を介して、光渦の軌道角運動量が物質に転写されて、物質が螺旋構造に変形することが知られている。しかしながら、物質に転写された軌道角運動量の大きさを定量的に議論した研究例はない。本研究では、位相特異点を有する多様な光渦を正確に波面計測する計測法を開発するとともに、物質照射前後の軌道角運動量の変化を精緻に計測することで光から物質への軌道角運動量転写を定量化して、物質が螺旋構造に変形するメカニズムを解明する。具体的な物質加工の研究対象として、アゾポリマーにおける螺旋レリーフ形成を取り上げ、螺旋レリーフ形成メカニズムの数値シミュレーションまで展開する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
’Structured Light’、いわゆる「構造化された光」の最も代表的なものに光渦がある。光渦とは、螺旋波面に由来する円環強度分布(光強度の暗点)と軌道角運動量を持つ光波の総称であり、代表的な光渦は円筒座標系の近軸固有解であるラゲールガウスモードである。これらの「構造化された光」は、現在、空間多重光通信や物質操作をはじめとする様々な応用が展開されているが、最も重要な研究課題の一つに多様な「構造化された光」を高効率に発生させるか、がある。
Praveen Kumar 博士は、MATLABをはじめとするプログラム言語に卓越しており、液晶空間変調器を駆使して、多彩な「構造化された光」の発生に成功した。具体的には、一台の空間変調器から次数の異なる多数の光渦や軸対称偏光ビームなどの「構造化された光」を発生させると同時に、同じく、液晶空間変調器を用いて、その位相や偏光を精密に計測する方法などを提案した。通常、「構造化された光」の発生と検出には二台の空間変調器が必要となるが、この方法を用いることで、多彩な「構造化された光」の発生と検出を一台の液晶空間変調器で可能にした。
また、Praveen Kumar 博士は、複数の「構造化された光」のコヒーレントな重ね合わせで発生できるハイブリッドな「構造化された光」を発生させることにも尽力した。特に、次数の異なる光渦モードを直交する円偏光にして重ね合わせることで発生できる光スキルミオンなどの発生に成功した。光スキルミオンは、ポアンカレ球上のすべての偏光状態を二次元的なビーム断面に射影したした光で、物質の二次元構造に光の偏光を直接インプリントできる可能性のある光である。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
