2016 Fiscal Year Research-status Report
位相共役光発生を用いた超短パルス光の時空間制御法の開拓
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16K13934
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
太田 薫 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 特命准教授 (30397822)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超短パルス光 / 位相共役光 / 空間位相変調器 / 波形制御 / 散乱体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光学的に不透明な媒質をレーザーなどのコヒーレント光が透過する際には、多重散乱や光の拡散が起こり、ある特定の場所に光を効率よく集めることが非常に困難となる。特に、超短パルス光を適用した場合では、試料での多重散乱により時間特性も大きく変化するため、短い時間幅という特徴を活かした分光計測を行うことができない。本研究課題では、デジタル位相共役法と時間領域の波形制御（パルスシェーピング）を融合させることで、散乱体透過後の超短パルス光を空間上の任意の１点に集光し、時間方向に拡がった超短パルス光の特性を操作、最適化することに挑戦する。平成28年度は２次元液晶空間位相変調器を用いて、デジタル位相共役法の光学系を構築した。特にHe-Neレーザーをベースとした光学系を組み立て、完成した装置の評価を行った。実験ではまず、レーザー光を２つに分け、一方は散乱体（光学拡散板）を通すことにより拡散光を発生させた。もう一方は参照光として用い、ビームスプリッターにより、拡散光と重ね、その強度分布をCCDカメラで測定した。拡散光の波面の位相分布はピエゾ素子を用いた4段階位相シフト法により決定した。計測した波面の位相共役に対応する量を計算し、空間位相変調器に書き込むことにより、位相共役光を得た。さらに得られた位相共役光が散乱体透過後に空間上の任意の１点に集光できることを確認した。空間位相変調器を用いた4段階位相シフト法による波面位相分布の計測も行い、この手法でも位相共役光を発生させることができた。デジタル位相共役法の再生精度を向上するために、ゼルニケ多項式を用いた手法により、装置のキャリブレーションを行い、集光点の輝度が向上することを確認した。
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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
当初、予定していた連続発振光を用いたデジタル位相共役法の光学系は完成した。この測定で必要な計測ソフトウェアなどの作成も問題なく完了し、計画通りに進行している。今後は超短パルス光を用いた実験へ応用する。
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| Strategy for Future Research Activity |
超短パルス光の空間領域、時間領域の特性はそれぞれが独立ではなく、互いに関係している。そのために、どちらか一方の領域の特性を最適化した場合、他方の性質が変化することが予想される。この困難を解決するため、時間領域での波形制御法の光学系の改良や最適化を行い、時間波形を変化させた場合の空間領域の特性変化を最小限に抑える工夫をする。また、空間領域と時間領域の特性が互いに絡んでいることを考慮に入れ、その補正を最適化計算に組み込むなどの手法も合わせて検討する。
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| Causes of Carryover |
当初、デジタル位相共役法の光学系の構築に必要と考えていたピクセル数の多い２次元液晶空間位相変調器とCCDカメラの購入を予定していた。しかし、光学系や計測、解析ソフトウェアを工夫することにより、現有のピクセル数の少ないものでも効率よく位相共役光の発生が可能であることがわかった。また、一般的な位相シフト法で用いられる電気光学変調器ではなく、ピエゾ素子を用いた安価な方法で拡散光の波面の位相分布の計測を行うことができたため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２９年度以降は超短パルス光を用いた実験を開始する。交付金はこのために必要な光学部品や光学機器類の購入に充てる。
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