2017 Fiscal Year Research-status Report
光ビーム断面内のエネルギーの流れの測定に関する研究
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16K05499
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
宮本 洋子 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50281655)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子エレクトロニクス / 電磁場の力学的作用 / 光の運動量 / 光の角運動量 / 回転シア干渉計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は光ビーム断面内のエネルギーの流れを測定する新しい手法の提案・実証を行うことを目的としている。ビーム断面内の運動量分布や角運動量分布を簡便かつ精度よく測定する手法を提案し、興味深い運動量分布や角運動量分布を持つ光ビームの測定を行う。平成29年度は測定対象のビームの選定とシミュレーションを継続し、シア干渉計の設計および電気通信大学への設置を行った。ビーム断面内の角運動量分布の精密測定に着手した。
前年度に測定対象の第一候補とした自由空間伝搬中の光渦の反転および同符号の複数の光渦の融合・分裂について、伝搬シミュレーションを継続して行い、実験系の検討を進めた。選定したビームに合わせて、角運動量分布の測定に適した回転シア干渉計を用いることを決定した。
上記に基づき回転シア干渉計を設計し、電気通信大学への設置を行った。回転シア導入の中核となるダブプリズムの調整方法に取り組み、2ビームの中心軸およびダブプリズムの回転軸を一致させる手法を確立した。ビーム断面内の角運動量分布の精密測定に着手し、残存する2ビームの中心軸およびダブプリズムの回転軸のわずかな不一致の影響の評価を進めた。
これらに加えて非一様な偏光状態を持つ光ビームの生成についても検討を進め、粗面による散乱光の特性を論文にまとめた[Reddy et al., Opt. Express (2017)]。また偏光特異点をもつ光ビームの非点収差による変形について検討した[Reddy et al., ICO-24 (2017)]。この変形は、現在、角運動量分布の測定対象としている一様な偏光状態のビーム中の光渦の反転と関係が深く、本測定法を非一様な偏光分布をもつビームに拡張した際の測定対象として検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29年度は測定対象のビームの選定とシミュレーションを継続し、その結果をもとにシア干渉計の設計・設置を行ってビーム断面内の角運動量分布・運動量分布の精密測定を行う計画であった。このうち測定対象のビームの選定とシミュレーション、シア干渉計の設計・設置を行い、角運動量分布・運動量分布の精密測定にも着手した。
以上から、十分な進展が得られていると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度の実施状況報告書で述べた計画の通り実施する。
平成30年度：前年度立ち上げた実験系を用いて引き続きビーム断面内の角運動量分布・運動量分布の精密測定を行い、提案手法の有効性を実証する。シア量の最適化や、シア量が小さな領域では干渉信号がシア量に線形であることを利用して雑音と分離する等の工夫を取り入れ、測定精度の向上をはかる。また、角運動量分布と運動量分布の両方を測定する等の機能拡張に取り組む。測定対象のビームの選定とシミュレーションでは実際の測定系のパラメターを考慮し、測定精度を向上させる手法についても提案を行う。また対象を拡げ、非一様な偏光分布をもつビーム等も検討する。さらにもつれ合い光子対の運動量分布・角運動量分布の相関測定等への拡張について検討し、提案を行う。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額238,663円が生じた主な原因は、実験系の改良のための部品購入を現状の実験系の評価をさらに進めた段階で行うべきと判断したためである。
平成30年度は738,663円を使用する。
物品費（263,663円）は実験系の改良のための光学部品を購入する。旅費（400,000円）は国際会議での講演1件（イギリス）のための渡航を予定している。その他（75,000円）は国際会議参加費として使用する。
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