2022 Fiscal Year Annual Research Report
幾何位相を用いた螺旋ツイストフォトニック結晶ファイバによる任意光空間状態生成
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20K20988
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤澤 剛 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (70557660)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ツイストフォトニック結晶ファイバ / 光起動角運動量 / 幾何位相 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
R4年度は、研究実施計画記載項目のうち、以下の点について検討を行った。
3. マルチモード、螺旋ツイストファイバ内の光空間状態解析とデバイス応用探索：前年度に発見した、特定の周方向次数を有するモードの縮退が、そのベクトル界分布の形状を保ったまま破れる現象（自発的縮退の破れ）を用いて、任意の高次モードを、光軌道角運動量（OAM）モードへと変換するファイバ構造を考案した。具体に、リング状コアの周囲に、変換したいモードの次数に応じた空孔を円周上に配置することで、特定の高次モードの縮退を破る空孔アシストリングコアファイバを考案した。前年度までに開発した、マルチモード、螺旋ツイストファイバのための偏光状態可視化技術により、線形偏光モードからOAMモードへの変換が可能であることを見出した。
研究期間全体を通して、らせん状にツイストするファイバ内で生じる幾何位相を用いて、任意のOAMモードを発生させるファイバ構造の考案に成功した。その過程で、らせん状にツイストするファイバ内での偏光可視化技術として、高次ストークスパラメータ、高次ポアンカレ球を導入し、従来のビーム伝搬法に比べて、より簡易な偏光状態解析法である固有モード伝搬法を開発した。これらを用いて、シングルモード、ツイストフォトニック結晶ファイバ（PCF）の偏光状態解析を行い、周期的にツイストを反転することにより、任意の偏光状態を作成できることを明らかにした。さらに、マルチモード、ツイストPCF内の偏光状態の解析により、自発的縮退の破れ現象を発見し、幾何位相を用いて、マルチモードの場合にも任意の光OAM状態が生成可能であることを突き止めた。ツイストPCFでは特定の次数の高次モードのみ、OAM状態を生成可能であったが、自発的縮退の破れのメカニズムを看破し、任意の次数のOAM状態を生成可能な、空孔アシストリングコアファイバ構造を考案した。
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Research Products
(1 results)
