2013 Fiscal Year Research-status Report
超高強度超短パルスボーティクス・ベクトルビームを用いた非線形光学の新展開
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25390094
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
張本 鉄雄 山梨大学, 医学工学総合研究部, 教授 (80273035)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 非線形光学効果 / 光パラメトリック増幅 / 第二高調波発生 / チャープパルス増幅 / ドーナツビーム / ボーティクスビーム / ベクトルビーム |
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| Research Abstract |
平成２５年度では、既に開発したガウシアンビームに対応する第二高調波発生及び光パラメトリック増幅に関するスカラー非線形波動方程式の数値計算コードを改良し、ベクトル量に対応することができた。
微小な位相不整合を取り入れることによって、第二高調波発生によるドーナツ型レーザービーム発生の可能性を数値解析によって明らかにすることができた。ドーナツビーム発生の最適化においては、入射基本波強度、非線形光学結晶長による影響を定量的に明らかにした。具体的な数値結果としては、基本波波長が1064ナノメートル、強度が15ギガワット毎平方センチメートルのガウスビームを長さ2.3センチメートルの非臨界位相整合方式のタイプ I リチウム・トリボレート(LBO)結晶に入射させ、結晶温度を0.01℃に微小変化させることで、ドーナツ型の第二高調波ビームを生成することができた。
また、光パラメトリック増幅における変換過程、飽和過程と逆変換過程の速さのレーザー強度に対する依存性を利用した新たなドーナツ型レーザービームの発生法を考案した。結晶長4.25センチメートルのタイプ１位相整合バリウム・ボーレート(BBO)結晶を用いて、励起光波長が532ナノメートル、励起光強度が3.5ギガワット毎平方センチメートル 、シード光波長が1054ナノメートル、シード光強度が48ワット毎平方センチメートルの条件で、増幅したシード光強度の励起光、位相不整合角、結晶長に対する依存性を解析した結果、ドーナツ型レーザービーム分布を得ることができた。
これらの研究成果によって、ボーティクス・ベクトルビームの空間分布と偏光分布及び方位方向の位相分布を含めた非線形光学の理論及び数値解析の基礎を築くことができた。
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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
当初予定したボーティクス・ベクトルビームの非線形光学の理論基礎の構築はほぼ完了することができた。主な研究成果として、位相不整合を取り入れた第二高調波発生によるドーナツビーム発生や逆変換過程を利用した光パラメトリック増幅によるドーナツビーム発生を新たに考案し、数値解析を通してその可能性を明らかにした。これらの新たなドーナツビーム発生法はベクトルビーム発生の基礎であり、今後のベクトルビーム発生と増幅に繋げるものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後研究の推進方策としては、SHG及びOPAによって発生したドーナツビームの増幅と短波長化の研究を重点にして行いたい。また、これまでの複雑な数値計算による非線形光学系の最適化設計を解析的に行えるよう、簡易な設計法の開発にも取り組みたい。さらに、当初の研究実施計画の通り、超高強度超短パルスボーティクス・ベクトルレーザービームの短波長発生や、自己集束・自己位相変調効果への評価を行う。
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