2014 Fiscal Year Annual Research Report
コヒーレント合成による高強度モノサイクル域トポロジカル光波の発生とその応用
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26286056
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
森田 隆二 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30222350)
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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)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光渦 / 軸対称偏光 / コヒーレントビーム結合 / モノサイクル光パルス / 高性能レーザー / 位相特異性 / 偏光特異性 / 軌道角運動量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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・非一様性に着目し，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，さらには光波コヒーレント合成技術を用いることにより，1) モノサイクル域トポロジカル光波（光渦・偏光渦）の高強度発生を行うこと，2) モノサイクル域トポロジカル光波のビーム断面内強度・位相・偏光分布を自在に制御できる手法を確立すること，3) 上記，強度・位相・偏光分布制御技術を活かして物質との相互作用の極限時間域空間制御への応用を行うこと，である。本年度は 以下の成果を得た。
1.前段増幅，ホログラム対を用いた4-f光学系による光渦パルス発生，主増幅とを組み合わせることにより，ホログラムの回折効率の低さを補いながら，空間分散がなく，かつ軌道角運動量可変で，パルス幅が27 fs, パルスエネルギーが1 mJを超える高出力超短・超広帯域光渦パルスの発生に成功した。
2. 高強度サイクル域光渦パルス発生技術を基に，ともに直線偏光の左回り光渦と右回り光渦のコヒーレントビーム合成技術を組み合わせることにより，超短軸対称偏光パルスの発生に成功した。
3. 超広帯域光渦パルスにも適応可能な軌道角運動量スペクトル精密測定法を提案し、超広帯域光渦パルスにこの手法を適用して本手法の有用性を示すとともに，周波数スペクトル分解軌道角運動量スペクトルの測定にも成功した。さらには，光渦パルスを円筒対称固有モードに分解する手法も提案し，本手法が高精度に機能することを実証した。
4. 軸対称偏光モードを定量的に評価する方法として拡張ストークスパラメータおよびこれらを用いる方法を提案し，実験で得られた超広帯域軸対称偏光パルスに本方法を適用して，偏光純度，偏光の軸対称度合いを高精度に測定できることを実証した。
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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
既に申請者らが有する高強度サイクル域光渦パルス技術を基に，ともに直線偏光の左回り光渦と右回り光渦のコヒーレントビーム合成技術を組み合わせることにより超短軸対称偏光パルスの発生に成功しているため。また，超短・超広帯域軸対称偏光パルスを定量的に評価する方法として，拡張ストークスパラメータを考案し，その有用性も実証している。
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| Strategy for Future Research Activity |
コヒーレントビーム合成技術により，現在得られている軸対称偏光パルスの高強度化・広帯域化を進める。さらに，平成26年度までの軌道角運動量が波長に依存しない，超広帯域サイクルトポロジカル光波生成に引き続き，軌道角運動量が分布し，そのスペクトル分布が波長により変化するような「軌道角運動量がチャープを持つ光渦パルス」の生成とその応用研究を遂行する。
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[Presentation] 光渦が創るシリコン螺旋円錐体2014
Author(s)
高橋冬都, 滝澤隼, 藤原穂波, 宮本克彦, 森田隆二, 尾松孝茂
Organizer
日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2014
Place of Presentation
筑波大学東京キャンパス（東京都文京区）
Year and Date
2014-11-05
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