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モノサイクル域光渦による回転加速度系の創出とその新規全光スイッチへの応用

Research Project

Project/Area Number 19656014
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied optics/Quantum optical engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

森田 隆二  Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 教授 (30222350)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords光渦 / ラゲールガウスビーム / グイ位相 / モノサイクル光パルス / 軸対称偏光 / 空間依存偏光 / 超広帯域光パルス / フォトニック結晶ミラー / ラゲールガウシアンビーム / 空間チャープ / 偏光分布
Research Abstract

本研究は、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(光の振動周期とパルス幅が同程度の光パルス)発生・制御技術を「巨大加速度を発生させる手法」としてとらえること、ならびにスピン角運動量(偏光に対応)だけではなく新たなパラメータである軌道角運動量(光の位相がビーム断面内方位角に依存することに対応)を制御した光である「光渦(optical vortex)」および偏光分布が空間依存する典型的な光である「偏光渦(polarization vortex)」という概念と結合させることを目的としている。
本年度は、モノサイクル域光渦パルスの発生を目指して、以下の無分散光渦パルスの発生実験、高出力軸対称偏光レーザーの開発を行った。
1.従来の超広帯域光渦パルス発生法では、空間分散が生じる、すべての周波数帯域においてトポロジカルチャージがそろわない、といった問題が生じる。これら問題を克服する手法として、軸対称偏光板を用い、空間的に偏光特異性をもつビームを発生させることによる、独自の無分散光渦パルス発生法を考案、また、本手法による超広帯域光渦パルス発生実験を行うことにより、その有効性を実証した。さらには、この手法のJonesベクトルによる解析も行った。
高出力光渦パルスの発生を目指し、半導体レーザー横方向励起バウンス型Nd : GdVO_4の作製を行った。本方法は、励起の手法を制御することにより、高次モードであるLaguerre-Gaussモード発振をさせて、55Wの励起光に対して17.8Wの高出力を得ている。このような高次モード発振に関してモード整合効率の解析も行っている。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (14 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Characterization of 1.06 mm optical vortex laser based on a side-pump Nd : GdVO_4 bounce oscillator2009

    • Author(s)
      M. Okida, Y. Hayashi, T.Oma-tsu, J. Hamazaki, R. Morita
    • Journal Title

      Appl. Phys. B 95

      Pages: 69-73

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct production of high-power radially polarized output from a side-pumped Nd : YVO_4 bounce amplifier using a photonic crystal mirror2008

    • Author(s)
      J. Hamazaki, A. Kawamoto, R. Morita, T. Omatsu
    • Journal Title

      Opt. Express 16

      Pages: 10762-10768

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  • [Presentation] 偏光渦パルス励起によるリング結晶の閉ループ特性の評価2009

    • Author(s)
      時実悠, 島竹克大, 戸田泰則, 岡和彦, 丹田聡, 森田隆二
    • Organizer
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      つくば市筑波大学
    • Year and Date
      2009-03-31
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  • [Presentation] 超高速トポロジカル光波の発生と非線型光学への展開2008

    • Author(s)
      森田隆二, 時実悠
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会OPJ2008
    • Place of Presentation
      つくば市筑波国際会議場
    • Year and Date
      2008-11-06
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  • [Presentation] Direct production of high-power radially-polarized output based on a side-pumned Nd : YVO_4 bounce-amplifier2008

    • Author(s)
      J. Hamazaki, A. Kawamoto, R. Morita, T. Omatsu
    • Organizer
      Europhoton 2008
    • Place of Presentation
      Ecole Nationale Superieurede Chimie de Paris, Paris, France
    • Year and Date
      2008-09-04
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  • [Presentation] 空間分散のない超短光渦パルス発生II2008

    • Author(s)
      時実悠, 岡和彦, 森田隆二
    • Organizer
      第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      春日井市中部大学
    • Year and Date
      2008-09-04
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  • [Presentation] 四光波混合分光によるGaN励起子のトポロジカル解析2008

    • Author(s)
      上野雄鋭, 戸田泰則, 足立智, 森田隆二, 俵毅彦
    • Organizer
      第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      春日井市中部大学
    • Year and Date
      2008-09-04
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  • [Presentation] Observation of photo-induced surface phenomena of a single molecule on metals by scanning tunneling microscopy2008

    • Author(s)
      R. Morita
    • Organizer
      International Work Shop on Nonlinear wave-mixing for laser technology
    • Place of Presentation
      Chiba, Chiba University
    • Year and Date
      2008-07-18
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  • [Presentation] Spatial-dispersion-free ultrashort optical-vortex-pulse generation using polarization singularity2008

    • Author(s)
      Y. Tokizane, T. Ogoshi, A. Taniguchi, K. Oka, R. Morita
    • Organizer
      Quantum Electronics and Laser Science (Q ELS) Conference
    • Place of Presentation
      San Jose McEnery Convention Center, San Jose, United States
    • Year and Date
      2008-05-06
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  • [Presentation] 空間分散のない超短光パルスの発生2008

    • Author(s)
      時実悠、大越泰典、谷口敦史、岡和彦、森田隆二
    • Organizer
      第55回応用物理学会関係連合講演会
    • Place of Presentation
      船橋市・日本大学理工学部
    • Year and Date
      2008-03-29
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  • [Presentation] 側面励起Nd: YVO_4高出力軸対称偏光モードレーザー2008

    • Author(s)
      浜崎淳一、森田隆二、河本陽、尾松孝茂
    • Organizer
      第55回応用物理学会関係連合講演会
    • Place of Presentation
      船橋市・日本大学理工学部
    • Year and Date
      2008-03-28
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  • [Presentation] 光波面内における渦-渦相互作用2007

    • Author(s)
      浜崎淳一、森田隆二
    • Organizer
      日本物理学会 第62回年次大会
    • Place of Presentation
      札幌市・北海道大学
    • Year and Date
      2007-09-22
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  • [Presentation] 共振器を用いた高次エルミートガウスモード光の発生2007

    • Author(s)
      峯田弓利弥、浜崎淳一、森田隆二
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      札幌市・北海道工業大学
    • Year and Date
      2007-09-08
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Dispersion-free optical vortex generation using polarization singularity2007

    • Author(s)
      K. Oka, T. Ogoshi, A, Taniguchi, R. Morita
    • Organizer
      International Symposium on Topology and Singularity in Optical Physics
    • Place of Presentation
      Hokkaido University, Sapporo, Japan
    • Year and Date
      2007-07-23
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  • [Presentation] Optical vortex propagation dynamics2007

    • Author(s)
      J. Hamazaki, R. Morita
    • Organizer
      International Symposium on Topology and Singularity in Optical Physics
    • Place of Presentation
      Hokkaido University, Sapporo, Japan
    • Year and Date
      2007-07-23
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Spatial evolution of coupled-optical vortices2007

    • Author(s)
      J. Hamazaki, Y. Mineta, R. Morita
    • Organizer
      (Conference on Lasers and Electro-Optics)Europe(2007)
    • Place of Presentation
      International Congress Center, Munchen, Germany
    • Year and Date
      2007-06-20
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] トポロジーデザイニング〜新しい幾何学からはじめる物質・材料設計〜2009

    • Author(s)
      尾松孝茂, 森田隆二
    • Total Pages
      14
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] レーザー加工方法2009

    • Inventor(s)
      尾松孝茂, 森田隆二, 丹田聡
    • Industrial Property Rights Holder
      千葉大学, 北海道大学
    • Industrial Property Number
      2009-079680
    • Filing Date
      2009-03-27
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 軸対称偏光レーザー発振装置及び軸対称偏光レーザー発振方法2008

    • Inventor(s)
      尾松孝茂、森田隆二
    • Industrial Property Rights Holder
      千葉大学・北海道大学
    • Industrial Property Number
      2008-029784
    • Filing Date
      2008-02-08
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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