2021 Fiscal Year Research-status Report
極短パルスレーザによる第二次高調波発生を用いた理想的な気体中電界計測手法の開発
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21K18709
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
熊田 亜紀子 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20313009)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 正寛 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (40805769)
藤井 隆 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任教授 (60371283)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 電界計測 / 二次高調波 / ラプラス場 / 逆計算 / 位相整合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高電界現象に関わる物理現象を把握していくうえで、電界分布を、高い時間・空間分解能で非接触かつ非侵襲に感度良く正確に計測できる技術が求められている。本研究では気体の分極の三次非線形感受率χ(3)による電界誘起第二次高調波発生（E-FISHG）を利用し、ラプラス場ならびにポアッソン場における電界のベクトル成分を非接触・非侵襲三次元高空間分解測定を実現する。空間分解能は数10μmを目標とする。
なお、EFISHG法は、近年注目をあびプラズマ分野で研究がすすめられているが、現在、一点、もしくは一次元の測定に留まっているうえ、校正時の電界分布と、測定時の電界分布の差異を無視した近似を行うことが多く、測定法としては不完全である。本研究においては、まず、ラプラス場の電界分布の定量的な測定法の構築を行う。
E-FISHGにおいてはレーザ光をレンズで集光し第二高調波の発生に十分な強度にすることにより、焦点近傍の電界が測定できる。レンズを平行移動しレーザ伝搬方向に焦点をずらしたデータ列を取得し、予め実測もしくは計算により把握しておいたレーザビーム形状情報をもとに、逆計算を行うことで、ビーム伝搬方向にも空間分解して電界計測を行える技術の開発を行った。
測定値には、SHGの光の電界強度は測定できるものの、その位相情報は含まれていない。そのため、逆計算においては、単純にフーリエ場での除算を用いることはできず、電界分布を仮定して繰り返し計算を行うことで推定値に近づけていく手法を用いることとした。開発した手法により球-球電極や棒ー棒電極の電界分布の復元に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
逆計算手法の開発という当初の目標を達成し、論文誌（Physical Review A）への投稿・掲載に至っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
測定法としての性能（達成できる感度、正確さ、分解能）を明確化する。具体的には、まず偏光状態に着目して、電界ベクトルとしての測定可能性を検証する。また入射レーザのパルス幅と測定系のS/Nの検証、達成できる分解能の検証をおこなっていく。
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| Causes of Carryover |
逆計算手法の開発に際し、位相情報が測定値に含まれないため繰り返し計算による推定プログラムの開発を行うこととなった。当該年度は逆計算手法の確立に注力を注ぎ、当初予定した短パルスレーザとプラズマの相互作用の検証は次年度に行うこととし、そこで必要とされる光学部品の発注を次年度にしたため。
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Research Products
(6 results)
