Study of ultimate-precision wave-front sensing using optical vortex

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22137
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Murakami Naoshi 北海道大学, 工学研究院, 講師 (80450188)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 波面センシング / 補償光学

Outline of Final Research Achievements

We proposed a novel wave-front sensing method based on an astronomical instrument called an optical vortex coronagraph. We demonstrated the principle of the proposed method by means of numerical simulations and laboratory experiments. In the numerical simulations, we demonstrated that wave-front errors could be measured with high precision using the proposed method by rejecting a component of a plane wave. In addition, we constructed a laboratory simulator of the proposed method and conducted experiments to demonstrate the wave-front sensing of a slightly tilted wave front.

Free Research Field

応用光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

波面センシング（波面揺らぎの計測）により、光波が伝搬してきた屈折率の揺らぎや、光学面形状の情報などを知ることができる。提案する波面センシング法は、ノイズ源となり得る平面波成分を除去することで、高い精度の測定を目指すものである。本研究の成果として、提案する手法による波面センシングに向けた見通しを得ることができた。提案する手法は、天文観測やバイオイメージング、光学デバイスの評価や医療診断、プラズマ計測など、幅広い分野への応用を目指している点において、大きな意義があると期待している。