Development of integrated optics for visible light diffraction limited imaging

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18638
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 16:Astronomy and related fields
• Research Institution: Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences
• Principal Investigator: Kotani Takayuki 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, アストロバイオロジーセンター, 助教 (40554291)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 太陽系外惑星 / 干渉計 / 導波路 / 回折限界 / 可視光

Outline of Final Research Achievements

The objective of this study is to develop an optical waveguide circuit that eliminates the effects of atmospheric turbulence and enables high-contrast, visible diffraction-limited imaging. Basic waveguide circuits such as Y-coupler, X-coupler, waveguide width, thickness, crossed waveguides, and curvature waveguide circuits with various parameters to determine basic waveguide circuit characteristics, and a MMI (Multi-Mode Interferometer), a splitter and combiner circuit with a phase shifter and measured their transmittance, split ratio, coupling ratio, wavelength dependence, polarization characteristics, and crosstalk. Although some of these circuits need further performance improvement, we believe that the basic circuits are ready for the realization of our final goal, a 5-input, 20-output circuit.

Free Research Field

太陽系外惑星

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、これまで大気乱れの影響により回折限界のイメージングが出来なかった、可視光での回折限界撮像を目指したものである。大気の乱れをリアルタイムで補正する補償光学は、可視光では惑星の反射光を検出するような高コントラストが得られないが、本研究で開発した導波路回路により、将来的には口径30メートル級望遠鏡などを用いることで、可視光での太陽系外惑星の直接撮像観測が可能になると考えている。