Development of tunable and multiple mega optical vortex formation technology

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01846
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Nakata Yoshiki 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (70291523)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東海林 竜也 神奈川大学, 理学部, 准教授 (90701699)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: レーザー / 光渦 / 軌道角運動量 / 干渉 / パターン / 空間光変調器 / 可変波長 / メガ光渦

Outline of Final Research Achievements

In this study, we identified and overcame the technical challenges associated with introducing wavelength tunability and wavelength multiplexing into the "mega optical vortex" formation mechanism, which is currently the only method capable of generating a vast number of optical vortices. By incorporating an optical parametric oscillator as the light source and using a spatial light modulator with an aluminum mirror as the reflecting surface in the phase control unit, we constructed a mechanism that imparts the designed phase shift across a wide wavelength range. This led to the successful development of a tunable mega optical vortex generator.

Free Research Field

レーザー科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の単独光渦の応用は多岐にわたる。例えば、2014年ノーベル賞を受賞したSTED超解像技術に加え、光渦多重通信、キラル構造や螺旋ファイバーの形成、結晶のキラル制御などが挙げられる。これらにメガ光渦を適用し、超多点同時作用を可能にすることで、ライブ超解像顕微鏡の実現や、多点作用による低確率現象の誘起と発見など、新しい展開が期待できる。さらに、広い波長域で動作する可変波長メガ光渦装置の開発は、多波長・超短パルス性を持つメガ光渦形成装置の開発の基盤技術となる。これらの新しい光の形態が、多分野で新たなアイデアと革新的な応用を誘発することが期待される。