2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study on photoexcitation, novel plasma spectroscopy, and plasma control method using optical vortex
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25287152
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
荒巻 光利 日本大学, 生産工学部, 准教授 (50335072)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸田 泰則 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00313106)
吉村 信次 核融合科学研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 准教授 (50311204)
寺坂 健一郎 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (50597127)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光渦 / プラズマ分光 / ドップラー分光 / ラゲール・ガウシアン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、等位相面がらせん構造を持つ光渦をプラズマ分光に導入し、従来のドップラー分光法では原理的に測定できなかったビームを横切る方向のガス流に感度を持つ光渦分光法を開発することを目的としている。平成28年度は，光渦を用いた吸収分光および飽和吸収分光によって観測されるスペクトルを理論的に解析するとともに、光渦吸収分光法および光渦飽和吸収分光法を既知のガス流速をもつプラズマに適用し、スペクトルに現れる横ドップラーシフトを理論値と比較した。光渦をプローブ光、平面波をポンプ光に用いた光渦飽和吸収分光では、通常はドップラー効果の影響を受けないLamb dipが横ドップラーシフトの影響で周波数シフトすることが理論解析により明らかになった。光渦飽和吸収分光法を横方向流れ測定に用いる利点として、ドップラー広がりの10分の1以下と線幅の狭いLamb dipを、横ドップラーシフトの検出に用いることで高精度な測定が可能になることがあげられる。一方、欠点としては、Lamb dipの周波数シフトはドップラースペクトルの横ドップラーシフトの半分程度しか無いことがあげられる。これらの理論解析に基づき、光渦吸収分光法および光渦飽和吸収分光法によって観測される横ドップラーシフトを定量的に評価した。通常の飽和吸収分光法によりガス流速を校正したテストプラズマを用い、ガス流に対して垂直な方向から光渦吸収分光および光渦飽和吸収分光を行い、横ドップラーシフトを評価した。その結果、この二つの測定とも位相特異点からの距離に反比例する横ドップラーシフトの分布がみられ、定性的には理論と一致した。一方、定量的には50％程度の誤差が観測される場合もあった。光渦分光法が横方向流れに感度があることは示されたが、実用化に向けて、さらなる測定精度の向上が必要であることが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
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[Presentation] Azimuthal Doppler shift of absorption spectrum in optical vortex laser absorption spectroscopy2016
Author(s)
Conference, October 10th - 14th, 2016, Bochum, Germany． [4]SHINJI YOSHIMURA, MITSUTOSHI ARAMAKI, NAOYA OZAWA, KENICHIRO TERASAKA, MASAYOSHI TANAKA, KENICHI NAGAOKA, TOMOHIRO MORISAKI
Organizer
58th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
Place of Presentation
San Jose, California, USA
Year and Date
2016-10-31 – 2016-11-04
Int'l Joint Research
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