レーザー光のガウス的散乱場における特異な強度変動現象の解析と応用

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650038
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 魚住 純 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (50184982)
• Keywords: 光散乱 / ガウス的スペックル / 構造化スペックル / 長相関スペックル / フラクタルスペックル / 二重散乱スペックル / 円環状照明 / べき則

Research Abstract

最近,ガウス的スペックルの範疇において従来の常識とは異なる特異な現象が幾つか発見されている.本研究は,そのような特異なスペックル現象の統計的性質およびその発生条件を,理論,実験および計算機シミュレーションにより解明することにより,ガウス的スペックルの理論体系をより完全なものとするとともに,さらにその光工学における応用を探ることを目的とする.本年度は以下の成果を得た.
1.構造化スペックルの発生機序の解析
種々の照射状況を実現するマスクを作成し,散乱物体の照射条件に対するスペックルの空間構造の依存性を実験により調べた.また,それに対応する計算機シミュレーションを行い,構造化スペックルの発生機序を明らかにした.
2.軸方向長相関スペックルの解析
軸方向長相関スペックルの発生の原理を理論的に解析するとともに,散乱体の照射条件による軸方向の相関長の変化を実験的に検証した.その結果,円環状スリットにより照射したスリガラスからの散乱場において,理論的には無制限に長い相関長が生じることを示し,実験的にも通常のスペックルに比べて極めて長い軸方向相関を得た.
3.フラクタル的スペックルの生成
ランダムなフラクタルを第一散乱体とし,そのフーリエ面に置いた一様な散乱体(スリガラス)を第二散乱体とする二重散乱スペックルにおいて,光軸に垂直な観測面内の強度相関関数がほぼべき関数に従うことを実験的に示し,対応する過去の理論予測を実証した.これは,散乱場がフラクタルであることを意味しており,スペックルは特徴的な大きさを持たない.また,強度相関のべきの値は第一散乱体のフラクタル次元に依存する.

Research Products

• [Publications] M.Ibrahim: "On the generation of clustered speckles due to ring-slit illumination" Optik. 106・1. 33-41 (1997)
• [Publications] M.Ibrahim: "Longitudinal correlation properties of speckles produced by ring-slit illumination" Optical Review. 5(印刷中). (1998)