セグメント型望遠鏡のための共通光路シアリングナル干渉計の開発

• Project Area: New Frontiers of Extrasolar Planets: Exploring Terrestrial Planets
• Project/Area Number: 24103501
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 村上 尚史 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80450188)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2013: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2012: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 光学赤外線天文学 / 応用光学・量子光工学 / 惑星探査 / 光赤外線天文学

Research Abstract

本研究課題の目的は、地上大型望遠鏡での系外惑星の直接検出とキャラクタリゼーションを目指した、高コントラスト観測装置を開発することである。系外惑星の直接検出のためには、明るい恒星からの光を強力に除去しなければならない。本研究では主に、SPLINE (Savart-plate lateral-shearing interferometric nuller for exoplanets)の開発を推進した。SPLINEとは、サバール板と呼ばれる偏光分離素子を2枚の偏光子で挟んだ横シアリング干渉計であり、打ち消し合う光波干渉を利用して恒星光を除去する。これまでに、北海道大学においてSPLINEシミュレータを構築し、性能評価のための室内実証試験を行ってきた。本研究課題では、開発中のSPLINEをさらに発展させ、より高いコントラストと観測性能の向上を目指した観測システムの構築を目標とした。
平成25年度は、(1)観測効率を向上させるための2チャンネルSPLINEの開発、および(2)より高いコントラスト実証を目指したSPLINE用光波面センサの開発を実施した。従来提案されていたSPLINEは、偏光子の使用により光量スループットが悪いという問題があった。そこで、偏光子の代わりに方解石製の偏光分離素子を用いた、2チャンネルSPLINEシミュレータを構築した。その結果、光量スループットの大幅な改善に成功した。
SPLINEのコントラストを制限している主な要因は、使用する光学素子の面精度に起因する、光波面乱れである。したがって、システムに入射する光波面の乱れを測定する波面センサの開発が必要不可欠である。本研究では、波面乱れの3次元情報（空間2次元、波長1次元）を取得できる3次元波面センサのシミュレータを構築し、2波長（波長532nmおよび670nm）光源での波面測定の原理実証試験を推進した。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Central-Obscuration Removal Plates for Focal-Plane Phase-Mask Coronagraphs with a Centrally-Obscured Telescope (2014)
  • Author(s): Oshiyama, F., Murakami, N., Guyon, O., Martinache, F., Baba, N., Matsuo, T., Nishikawa, J., Tamura, M.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of the Pacific Volume: 126 Issue: 937 Pages: 270-279
  • DOI: 10.1086/675807
  • NAID: 120005553688
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Can Ground-based Telescopes Detect The Oxygen 1.27 Micron Absorption Feature as a Biomarker in Exoplanets ? (2012)
  • Author(s): Kawahara, et al.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 758 Issue: 1 Pages: 13-11
  • DOI: 10.1088/0004-637x/758/1/13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Second-Earth imager for TMT (SEIT): concept and its numerical simulation (2012)
  • Author(s): Taro Matsuo et al.
  • Journal Title: SPIE Volume: 8446 Pages: 84461K-84461K
  • DOI: 10.1117/12.926039
• [Journal Article] Development of the Savart-plate lateral-shearing interferometric nuller for exoplanet (SPLINE) (2012)
  • Author(s): N. Murakami
  • Journal Title: Proceedings of SPIE Volume: 8446 Pages: 84468H-84468H
  • DOI: 10.1117/12.925605
• [Presentation] すばる望遠鏡搭載に向けた8 分割位相マスクコロナグラフの開発(III) (2014)
  • Author(s): 押山史佳，村上尚史，平翼，馬場直志，Olivier Guyon，Nemanja Jovanovic，Garima Singh，Frantz Martinache，西川淳，田村元秀，松尾太郎
  • Organizer: 日本天文学会2014年春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学（東京都三鷹市）
• [Presentation] 系外惑星の直接撮像を目指した高コントラスト極限補償光学 (2014)
  • Author(s): 村上尚史，西川淳，田村元秀，押山史佳，Eugene Serabyn，Wesley A. Traub，Kurt M. Liewer，Dwight C. Moody，John T. Trauger，庄子隼斗，坂本盛嗣，岡和彦，馬場直志
  • Organizer: 若手研究者による分野間連携研究プロジェクトシンポジウム「すばる望遠鏡から顕微鏡へ：高解像・高感度観察を可能にする次世代補償光学系に向けて」
  • Place of Presentation: 国立天文台（東京都三鷹市）
  • Invited
• [Presentation] 高コントラスト観測のための3次元波面測定装置の実証実験 (2013)
  • Author(s): 木田学武，村上尚史，松尾太郎，小谷隆行，河原創，石川久美，田村元秀，喜藤寛文，馬場直志
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
• [Presentation] サバール板シアリングナル干渉計の開発：観測性能向上に向けた検討 (2013)
  • Author(s): 喜藤寛文，村上尚史，木田学武，馬場直志，松尾太郎，小谷隆行，河原創，田村元秀
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
• [Presentation] すばる望遠鏡搭載に向けた8分割位相マスクコロナグラフの開発(II) (2013)
  • Author(s): 押山史佳，村上尚史，平翼，馬場直志，Olivier Guyon，Frantz Martinache，Nemanja Jovanovic，Garima Singh，西川淳，田村元秀，松尾太郎
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
• [Presentation] 極限補償光学のための新しい波面計測装置の開発 (2013)
  • Author(s): 松尾太郎，木野勝，夏目典明，今田大皓，石川久美，小谷隆行，河原創，岩室史英, 栗田光樹夫, 長田哲也，村上尚史，田村元秀，ほかSEITメンバー
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
• [Presentation] 京大3.8m望遠鏡における補償光学系の開発 (2013)
  • Author(s): 夏目典明，松尾太郎，木野勝，長田哲也，岩室史英，栗田光樹夫，小谷隆行，石川久美，河原創，村上尚史，田村元秀，京大 3.8m 望遠鏡ワーキンググループ
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
• [Presentation] セグメント型望遠鏡のためのサバール板シヤリング・ナル干渉計の開発 (2012)
  • Author(s): 木田学武
  • Organizer: 日本天文学会2012年秋季年会
  • Place of Presentation: 大分大学（大分県）
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] 高コントラスト観測のための3次元波面測定装置の提案 (2012)
  • Author(s): 松尾太郎
  • Organizer: 日本天文学会2012年秋季年会
  • Place of Presentation: 大分大学（大分県）
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] Second-Earth imager for TMT (SEIT) (2012)
  • Author(s): T. Matsuo
  • Organizer: SPIE Conference: Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • Place of Presentation: Amsterdam RAI Convention Center (Netherland)
  • Year and Date: 2012-07-01
• [Presentation] Development of the Savart-plate lateral-shearing interferometric nuller for exoplanet (SPLINE) (2012)
  • Author(s): N. Murakami
  • Organizer: SPIE Conference: Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • Place of Presentation: Amsterdam RAI Convention Center (Netherland)
  • Year and Date: 2012-07-01