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

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650038
• 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 / 強度相関 / 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 / べき状照明 / 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現象の理論体系をより完全なものにするとともに,さらにその光工学における応用を探ることを目的としている.本年度は,以下の成果を得た.
1. フラクタルスペックルの3次元空間構造の解明
昨年度実験により確認した光二重散乱現象によるフラクタル的スペックル場について,第二散乱体のフーリエ変換面を含む3次元空間における強度相関特性を実験により調べた.その結果,フーリエ変換面から離れた観測面においても,フーリエ変換面とほぼ同様のべき則に従う強度相関関数が得られ,フーリエ面の周囲の空間においても強度分布がフラクタル的であることが示された.また,光軸方向の強度相関は,面内の相関関数とは異なる指数を持つべき則を示した.これより,3次元強度分布が非等方的なフラクタルであることが明らかとなった.
2. フレネル領域のフラクタル場
第二散乱体のフレネル回折領域における強度分布を実験により調べた.その結果,フレネル領域の観測面における強度分布もフーリエ面とほぼ同様のべき則に従うことが示された.また,このことを理論的考察からも明らかにした.
3. 結像面におけるフラクタル場
上記2つの光学系とは異なる,スリガラスを物体とする二重回折結像光学系における像面にフラクタル強度分布を生成する手法を検討した.その結果,この光学系の空間周波数面に,振幅透過率がべき則に従う空間周波数フィルタを導入することにより,目的の堤が生成されることを示した.

Research Products

• [Publications] 魚住 純: "フラクタルな光散乱場の生成" 電子科学研究. 5. 82-83 (1998)
• [Publications] 魚住 純: "フラクタル構造における光散乱現象" 応用物理. 67・11. 1270-1275 (1998)
• [Publications] J.Uozumi: "Fractal speckles" Optics Communications. 156・4-6. 350-358 (1998)
• [Publications] J.Uozumi: "Laser speckle with fractal spatial correlations" Technical Digest of Third International Symposium on Optics in Engineering. E1 (1999)
• [Publications] 辻野賢治: "回折領域におけるフラクタル的二重散乱スペックルの強度相関特性" 第3回電子情報通信学会北海道支部インターネットシンポジウム論文集. 41-44 (1999)
• [Publications] 宮坂英太: "ベき則空間周波数フィルタを用いた像面スペックルの生成" 第3回電子情報通信学会北海道支部インターネットシンポジウム論文集. 45-48 (1999)