Ultrafast digital holography using a chirped pulse

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K04983
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Chitose Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Karasawa Naoki 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 教授 (00337099)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 超短光パルス / デジタルホログラフィー / 超高速現象 / チャープパルス

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research was to demonstrate “chirped pulse digital holography,” which was proposed recently to obtain the temporal evolution of optical wavefronts in ultrafast phenomena. We prepared a chirped reference pulse and object pulses with a 3.7 picosecond temporal separation using a 35 femtosecond optical pulse from a laser oscillator. These reference pulse and object pulses were used to record object wavefronts at different times simultaneously in a single-shot setup. We have obtained phase images, as well as amplitude images, of a slit with lens, the injection of compressed air from a nozzle, and the spark discharge in a spark plug, and have demonstrated the validity of this method.

Free Research Field

量子光工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の目的は超高速現象の時間的発展を正確に捉えるための新提案手法であるチャープパルスデジタルホログラフィーの実験的検証を行うことである。自然界には放電現象等の超高速現象が存在しており、その時間的発展を正確に画像化することはそれらの現象の解明に非常に重要である。またパルス幅が数フェムト秒の超短パルスが発生可能なレーザーが進展しており、それを用いたレーザーアブレーション等による微細加工等が実用的な面からも重要となっている。本研究で提案した手法はこれらの現象のピコ秒オーダーの間隔の振幅・位相画像がフェムト秒オーダーの分解能で複数枚取得できるため、現象の解明および応用に大きな意義あると考えられる。