2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Wavefront Shaping of Ultrashort Optical Pulses via Digital Optical Phase Conjugation
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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 – 2020-03-31
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| Keywords | 透過行列 / 散乱体 / 超短パルス光 / 波形制御 / 空間位相変調器 |
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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、散乱が起こり、ある特定の場所に効率よく集光することが困難となる。本研究課題では、時空間領域の波形制御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、最適化することを目的としている。昨年度までにビーム整形光学拡散板を用いた場合での超短パルス光の時空間波形制御についての原理検証実験は完了している。2019年度はスペクトル干渉法における位相スペクトル測定の最適化を行った。これらの実験により、波形制御の原理検証や超短パルス光の時間幅の最適化の再現性については問題がないことがわかった。今年度は、上記の方法論に加えて、以下の補足実験を行った。まず、拡散板透過後の超短パルス光の時間幅を最適化し、10数fsまで圧縮する。その後、透過行列（Transmission Matrix）法を用いることにより拡散板透過後の超短パルス光を空間上の任意の１点に集光することを試みた。その結果、時間幅は多少拡がるものの、この方法でも時空間領域での波形制御を達成することができた。すなわち、超短パルス光の集光と時間幅の最適化において、時間、空間領域のどちらの制御を先に行うかに依存しないことがわかった。また、集光効率に大きな影響を与える拡散板透過後のスペックルパターンの波長依存性を測定し、相互相関関数の特性評価を行った。その結果、拡散角度0.5度のビーム整形光学拡散板では相関幅は20 nm以下と狭いことがわかった。現在の超短パルス光のスペクトル幅は50 nm程度であり、空間領域領域での波形制御を行った後でも同様なスペクトル幅を有することから、超短パルス光の時間特性が多く影響していることがわかった。さらに、パラフィルムなどの異なる散乱体での実験も行い、同様の結果を得ている。
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