Plasma Flow Measurement Using a Structured Optical Vortex Beam with an Asymmetric Intensity Distribution

• Project/Area Number: 25K00979
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14010:Fundamental plasma-related
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 吉村 信次 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (50311204)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺坂 健一郎 崇城大学, 情報学部, 准教授 (50597127) ; 荒巻 光利 日本大学, 生産工学部, 教授 (50335072)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000); Fiscal Year 2028: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2027: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2026: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2025: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
• Keywords: 非対称光渦 / 空間光変調器 / ホログラム / レーザー誘起蛍光法 / プラズマ計測

Outline of Research at the Start

従来のレーザー分光法によるプラズマの流れ計測では、レーザーの光路に沿った方向の速度成分に関する情報しか得られなかった。我々がが独自に開発した光渦ドップラー分光法では，光の位相を制御して光渦ビームとすることで，光の進行方向に加えて光路を垂直に横切る速度成分にも感度をもたせることに成功している。本研究では、測定したい流れに合わせてレーザー光の位相と強度をデザインするというコンセプトで、新しいプラズマ計測法を提案する。具体的には、空間光変調器に描画したホログラムによって光渦ビームの強度分布を能動的に制御した非対称光渦レーザー誘起蛍光法を確立する。