Photothermal microscope using balanced homodyne detection

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21158
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: Eto Yujiro 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50600003)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: 光バンチング / パラメトリック下方変換 / ツインビーム / ２光子吸収 / ラマン散乱

Outline of Final Research Achievements

Light has quantum fluctuations derived from Heisenberg's uncertainty principle. Coherent state of light has fluctuations that follow a Poisson distribution and cause shot noise in the optical measurements. On the other hand, quantum fluctuations of light may also have useful uses. In this research, we aim to find a new way to utilize quantum fluctuations in optical measurements. As an application of intensity fluctuation of light, we have demonstrated enhanced two-photon excited fluorescence by bunching of light. As a new control method for intensity fluctuations, we also succeeded to transfer correlated intensity fluctuations to different frequency mode.

Free Research Field

光計測

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、パラメトリック下方変換を利用して、コヒーレントなレーザー光よりも大きな強度揺らぎやモード間に相関のある揺らぎを作り出した。そして光計測における揺らぎの新しい価値を探索した。ここで利用したパラメトリック下方変換過程は、パラメトリック発生器やスーパーコンティニューム光源のような波長可変光源において広く利用されている非線形光学過程である。そのため本研究はこれまで波長可変光源として用いられてきた光源に、揺らぎという機能を加え、光計測の更なる可能性を拓くことに繋がると期待される。