2011 Fiscal Year Annual Research Report
モノサイクル域光パルスのスピン軌道相互作用制御とその応用
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23360024
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
森田 隆二 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (30222350)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸田 泰則 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (00313106)
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| Keywords | モノサイクル光パルス / 位相特異性 / 偏光特異性 / 軌道角運動量 / スピン角運動量 / スピン軌道相互作用 / 環状ビーム / レーザー加工 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は,いままで有効に利用されてこなかった光の持つ位相・偏光の空間的特異性に着目し,申請者らが現在までに独自に開発したモノサイクル域光パルス発生・制御技術,さらには光のスピン軌道相互作用変換・制御技術を用いることにより,1)モノサイクル域「光渦」・「偏光渦」パルスの高効率発生を行うこと,2)モノサイクル域光渦・偏光渦の極限時間域において環状ビームである特性,光のスピン軌道相互作用を利用した閉ループ時間分解非線型分光の手法を確立すること,3)同上特性,光のスピン軌道相互作用を活かして,プラズマ制御・レーザー加工への応用を行うことである。本年度は、超広帯域コヒーレントフェムト秒位相・振幅制御技術として、特に、分散のない超広帯域光渦(位相渦、偏光渦)の発生・制御技術を用いた超短光渦パルスの発生実験および光渦を用いたポンプ・プローブ四光波混合信号に対する軌道角運動量スペクトル分解測定法の確立を行った。
1.軸対称波長板を用いて発生させた光渦を種光とし,レーザー増幅器の第2高調波を励起光とする縮退型光パラメトリック増幅器を構築した。その際、増幅帯域において滑らかなスペクトル位相変化を得るため,赤外光パラメトリック増幅器出力を用いて発生させた白色光を種光とする工夫を行っている。
2.発生した超短光渦パルスのスペクトル位相を精確に評価するため、2次元スペクトルシアリング干渉装置の作製を行った。
3.プリズム対、チャープミラーを使い分散補償を行うことにより、～6fs,から60μJのサイクル域超短光渦パルスの発生に成功した。
4.光渦を用いたポンプ・プローブ四光波混合信号に対する軌道角運動量スペクトル分解測定法を確立した。さらに、ポンプ・プローブ軌道角運動量変換法によるGaNキャリアダイナミクス観測を行った。光渦によって励起された励起子は、その軌道角運動量を～1.5psの位相緩和時間内で保持していることを明らかにした。
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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
独自に開発した軌道角運動量分散・偏光分散・空間分散のない光渦・偏光渦発生系および自在に偏光を制御できる超広帯域偏光渦発生光学系とを組み合わせた光学系を構築し,本研究で重要な基盤技術あるモノサイクル域光渦パルスの発生に成功しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成23年度に構築した軌道角運動量分散・偏光分散・空間分散のない光渦・偏光渦発生系および自在に偏光を制御できる超広帯域偏光渦発生光学系とを組み合わせた光学系を十分に活用し,さらに発生に成功したモノサイクル域光渦・偏光渦パルスを用いて,1)極限時間域光渦・偏光渦パルスによる閉ループ時間分解非線型分光の確立,2)極限時間域光渦・偏光渦パルスによるレーザー加工実験を推進する。
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