2021 Fiscal Year Research-status Report
軸対称偏光素子を利用したマイクロマシンの光回転駆動
| Project/Area Number |
18K18829
|
|---|
| Research Institution | Hirosaki University |
|---|
Principal Investigator |
岡 和彦 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (00194324)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
陳 暁帥 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (40812277)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
|
| Keywords | リング状光格子 / 軸対称偏光素子 / 光駆動 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、マイクロマシンの部品などの微小物体を顕微鏡下で光により回転駆動する新たな方法について、その基本特性を実験と理論の両面から明らかにすることにある。我々が独自に発案したこの光駆動法では、軸対称な構造を持つ偏光素子によって生成されたリング状光格子と呼ばれる特殊なレーザー光を用いる。このリング状光格子には、断面に環状に配置された複数の光スポットが含まれる。さらにこの光格子は、電気光学変調器を使ったレーザー光の偏光変調を用いて、中心軸のまわりに自在に回転させることができる。この光を顕微鏡下で微小物体に照射すると、環状の光スポットによってこの部品を多点で同時に捕捉することができる。この状態でリング状光格子を光軸のまわりに回転させれば、その微小物体も同時に回転できる。本研究で提案するこの方法を使えば、微小物体の回転方向、回転速度、回転加速度などを様々に、かつ容易に制御できるようになる。さらには長時間所望の角度で静止させることも可能なので、あたかもサーボモーターのような精密位置決めに用いることもできる。
本年度は、前年度までの解析をさらに進め、最終的に微小物体の回転制御の安定性を阻害する原因が、主に半導体レーザーに起因する非点収差と、顕微鏡光学系の不完全さに起因するコマ収差にあることを突き止めた。さらに、実験系でこれらの波面収差を十分に低減させることにより、微小物体の回転制御を格段に安定させることに成功した。加えて、回転制御能力改善のために、光学系のさらなる改良を図った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究は、初めに2019年の研究代表者の職場での怪我による入院と休職、引き続いて2020年から現在に至るコロナ禍により、特に実験の実施に予想外の制約を数多く受けた。さらに、これらに加えて、当初は想定していなかった本原理の問題点なども露呈し、残念ながら当初計画したところまでいまだ到達できていない。ただし、研究期間を延長していただいてじっくりと解析を進めた結果、当初想定していなかった大きな問題である回転不安定性に対しては、その原因の解明と解決法の発見に至っている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでの理論検討と実験系の改良によって、本法の安定性に関わる問題の解決に成功した。残る課題は、この方法を用いた微小回転子の回転制御能力の評価と改善である。この目的のため、現在、多光子吸収に基づく光造形法を用いて、微小回転子の試作を進めている。リング状光格子の特徴を念頭に置き、さらに将来的な応用展開を目指して、この原理の基本特性の解明とその改良を目指していく。
|
| Causes of Carryover |
上述のように、2019年の怪我（休職）による研究中断、2020年以降のコロナ禍が引き起こした諸問題による研究中断などを原因として、研究遂行に遅れが生じている。次年度は、残る課題の達成に向けて、さらなる実験をすすめる。
|
