2015 Fiscal Year Annual Research Report
究極的集光スポットを実現する超解像レーザービームの発生
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25790062
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小澤 祐市 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (90509126)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レーザー / 高次横モード / 偏光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，リング状の径偏光ビームが有する微小集光スポット特性に着目し，このようなベクトルビームとも呼ばれる特異なビームをレーザー共振器から直接発生させるための手法の開発と，その集光特性について実験的に検証することを目的とする．
ベクトルビームの発生に関しては，昨年度までに金によるリング状パターンを形成した薄板型レーザー結晶そのものを共振器とする構成において，結晶を光励起するだけでベクトルビームが発生可能であることを報告した．また，集光特性に関しては，ベクトルビーム焦点に発生する軸方向電場を選択的に検出する手法の開発を中心に研究を進めた．特に，金属ナノ粒子からの散乱光の偏光特性に着目し，軸方向電場に起因した散乱光シグナルを対物レンズ瞳面において径偏光から直線偏光へと偏光変換した場合に，これを共焦点光学系において検出すると横方向電場に比べて効率的に検出できることを見出し，数値計算に基づく理論的な計算を進めてきた．
本年度は，これまで構築した数値計算結果に基づき，直径100 nmの金ナノ粒子からの散乱光を検出シグナルとした共焦点レーザー顕微鏡系を構築し，径偏光ビームを照明光として金粒子像を取得することで，ベクトルビームの集光特性について実験的な検証を進めた．特に，径偏光ビームを照明光として前述した偏光変換手法を適用すると，金粒子像のサイズが直線偏光を用いるよりも小さくなることがわかった．このことはレーザー顕微鏡における空間分解能の向上効果を有することを示唆している．また，集光する径偏光ビームの強度や位相分布を高度に制御すると，金粒子像のサイズをさらに小さくできるだけでなく，径偏光ビームを用いた場合に発生するサイドローブの影響も低減できることがわかった．本研究で得られた知見は，径偏光ビームを用いた新たな高空間分解能イメージング法の開発に繋がることが期待される．
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