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高濃度媒質によるコヒーレント光多重散乱現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 06650044
研究種目

一般研究(C)

配分区分補助金
研究分野 応用光学・量子光工学
研究機関北海道大学

研究代表者

朝倉 利光  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (70001188)

研究分担者 岡本 卓  北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (40204036)
研究期間 (年度) 1994 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1995年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1994年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード多重散乱 / 後方散乱 / 光の弱局在 / コヒーレンス / フラクタル / 動的光散乱 / ブラウン運動 / 長距離相関 / 粒子懸濁液 / 二波長相関 / 流速計測
研究概要

高濃度不規則媒質から多重散乱されたコヒーレントな光波の時空間統計特性を理論・実験・コンピュータシミュレーションにより解析した。
多重散乱体にコヒーレントな平面波を商社したとき逆反射方向に強度ピークが生じる現象、すなわち後方散乱エンハンスメントに関して多角的な研究が行われた。その結果、照明光の空間コヒーレンス、散乱光の偏光方向ならびに媒質中に分散した微粒子の直径が強度ピーク値および形状に及ぼす影響が明らかとなった。さらに、コヒーレンスへの依存性は角度スペクトル相関、粒径への依存性は位相関数および散乱次数分布を用いて評価できることが示された。また、微粒子のブラウン運動による散乱光ゆらきの動特性も解析され、逆反射方向で非常に速い強度ゆらぎが観測される原因が考察された。媒質が質量フラクタルの場合の強度ピーク形状についても調べられ、光子の散乱自由行程分布の違いにより均質媒質と異なる後方散乱強度パターンが生じることが定量的に示された。このフラクタル特有の自由行程分布を利用し、フラクタル媒質からのバリスティックな透過光強度を用いたフラクタル次元の推定法が提案された。
以上の結果は、ガウス統計に従う散乱光を生じさせる媒質に対して得られたものであるが、より多重散乱が強くなるとガウス統計から逸脱する散乱光が生じる。このような強散乱光の特性についても考察され、出射面上に負の強度相関が現れる、あるいは後方散乱ピークの高さが変化するなどの特異な現象が現れることが明らかとなった。
応用の観点からは、従来困難であったレーザー光による多重散乱流体の速度測定が、二波長相互相関法により可能となることが示された。

報告書

(3件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (27件)

  • [文献書誌] Takashi Okamoto: "Cross-correlation properties of multiply-scattered dichromatic light from flowing colloidal particles" Optical Review. 1. 139-142 (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Okamoto: "Experimental study of dynamic multiple multiple scattering using the spectral correlation method" Conference Abstract of MUSCLE7. 82-83 (1994)

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  • [文献書誌] Aristide Dogariu: "Particle size effects on optical transport through strongly scattering media" Particle and Particle Systems Characterization. 11. 250-257 (1994)

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  • [文献書誌] Toshiaki Iwai: "Numerical analysis on enhanced backscatterings of light based on Rayleigh-Debye scattering throry" Optical Review. 2. 413-419 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Okamoto: "Enhanced backscatterings of partially coherent leigh" Optics Letters. 21. 369-371 (1996)

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  • [文献書誌] Aristide Dogariu: "Enhancement factor in the light backscattered by fractal aggregated media" Optical Review. 3(発表予定). (1996)

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  • [文献書誌] T.Okamoto and T.Asakura: "Cross-correlation properties of multiply-scattered dichromatic light from flowing colloidal particles" Opt.Rev.1. 139-142 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto and T.Asakura: "Cross-correlation properties of dichromatic multiple scattering from flowing colloidal particles" ICO Topical Meeting Digest (Frontiers in Information Opties). 208 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto and T.Asakura: "Spectral correlation measurements of light propagating through multiple scattering media" URSI Radio Science Meeting Program and Abstract. 306 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto and T.Asakura: "Experimental study of dynamic multiple scattering using the spectral correlation method" Conference Abstract of MUSCLE7. 82-83 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Iwai, H.Furukawa and T.Asakura: "Monte Carlo simulations for weak localization of light based on Rayleigh-Debye scattering" Conference Abstract of MUSCLE7. 94-95 (1994)

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  • [文献書誌] A.Dogariu, J.Uozumi and T.Asakura: "Ballistic propagation of light through fractal gels" Waves in Random Media. 4. 1-6 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Dogariu, J.Uozumi and T.Asakura: "Scaling properties of the scattering coefficients for mutually self-similar gels" Fractals. 2. 237-240 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Dogariu, J.Uozumi and T.Asakura: "Particle size effects on the optical transport through strongly scattering media" Particle and Particle Systems Characterization. 11. 250-257 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Uozumi: "Light scattering by fractal aggregated media(in Japanese)" Denshi Kagaku Kenkyu. 2. 94-97 (1994)

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  • [文献書誌] T.Iwai: "Spatiotemporal properties of diffusion fields produced by multiple light scattering(in Japanese)" Denshi Kagaku Kenkyu. 2. 133-136 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto and T.Asakura: "New phenomena on multiple laser light scattering in random media(in Japanese)" The Review of Laser Engineering. 23. 657-666 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Iwai, H.Furukawa and T.Asakura: "Numerical analysis on enhanced backscatterings of light based on Rayleigh-Debye scattering theory" Opt.Rev.2. 413-419 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Iwai, T.Okamoto and G.Nishimura: "Analysis of propagation properties of coherent light waves in multiple scattering media-weak localization of photons and diffusing-wave spectroscopy-(in Japanese)" Denshi Kagaku Kenkyu. 3. 31-33 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto and T.Asakura: "Enhanced backscattering of partially coherent light" Opt.Lett.21. 369-371 (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Dogariu, J.Uozumi and T.Asakura: "Enhancement factor in the light backscattered by fractal aggregated media" Opt.Rev.3(in press). (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 岡本 卓、朝倉利光: "不規則媒質による新しいレーザー光多重散乱現象" レーザー研究. 23. 657-666 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] T.Iwai,et al.: "Numerical analysis on enhanced backscatterings of light based on Rayleigh-Debye scattering theory" Optical Review. 2. 413-419 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 岩井俊昭、岡本 卓 他: "多重散乱媒質におけるコヒーレント光波伝搬特性の解析-光の弱局在と拡散波分光-" 電子科学研究. 3. 31-33 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] T.Okamoto and T.Asakura: "Enhanced backscatteriong of partially coherent light" Optics Letters. 21. 369-371 (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] A.Dogariu,et al.: "Enhancement factor in the light backscattered by fractal aggregated media" Optical Review. 3. (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] T.Okamoto and T.Asakura: "Cross-correlation properties of multiply-scattered dichrnomatic light from flowing colloidal particles" Optical Review. 1. 139-142 (1994)

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      1994 実績報告書

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公開日: 1994-04-01   更新日: 2016-04-21  

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