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光波のハイパースペクトラル制御を用いた超短光パルス時空間制御装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K05069
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関北海道大学

研究代表者

山根 啓作  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50447075)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード超高速時空間制御 / チャープ / 超短光パルス / 空間光変調器 / 超高速変調制御 / 応用光学 / 光源技術 / 高性能レーザー / 光ピンセット / 光物性
研究成果の概要

サニャック干渉計型光学配置及び空間光変調器を用いた独自の光波変換装置を開発し、高効率かつ高い自由度で光波の時空間制御が可能な装置を開発した。本装置により、超短パルス光のビーム断面の強度分布を 1.方位方向、2.動径方向、3. 1次元方向など、様々なパターンにおいて、ピコ秒域という超短時間域で自在に超高速制御することに成功した。また、本技術の高い柔軟性を応用することで光の偏光状態をピコ秒域で制御することにも成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、光渦に代表される空間制御された光波が注目を集めており、光マニピュレーション、レーザー加工など多岐に渡る分野へ応用されている。本研究開発は空間制御技術と超高速技術との融合によって達成された全く新しい技術であり、光波状態の制御周波数は従来技術に比べ3桁以上高く最大THz域にも達する。その高速性、自在性により、上記応用の著しい高速化に加え、準粒子の超高速制御、空間制御されたTHz波の発生など多岐にわたる新しいアプリケーションを創生する基礎技術として期待できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Laguerre-Gaussian vortex mode generation from astigmatic semiconductor microcavity2020

    • 著者名/発表者名
      K. Nakagawa, K. Yamane, R. Morita, Y. Toda
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 13 号: 4 ページ: 042001-042001

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ab7bf7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comprehensive quantitative analysis of vector beam states based on vector field reconstruction2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Masato、Yamane Keisaku、Oka Kazuhiko、Toda Yasunori、Morita Ryuji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 9979-9979

    • DOI

      10.1038/s41598-019-46390-7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] トポロジカル光波の発生・計測技術2018

    • 著者名/発表者名
      山根 啓作
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌 C

      巻: J101-C ページ: 509-517

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 空間モード多重を利用した光波の超高速時空間制御2020

    • 著者名/発表者名
      本田 亜沙美、佐々木 凜、山根 啓作、戸田 泰則、森田 隆二
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光波のlog-polar変換を用いた軌道角運動量分解の高精度化2020

    • 著者名/発表者名
      山根 啓作、渡辺 悠歩、飯塚 健介、戸田 泰則、森田 隆二
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 偏光回折素子を用いた高精度 OAM モード分解光学系の検討2020

    • 著者名/発表者名
      山根 啓作, 渡辺 悠歩, 坂本 盛嗣, 小野 浩司, 岡 和彦, 戸田 泰則, 森田 隆二
    • 学会等名
      第67回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Efficient generation of intense spatio-temporally controlled light waves2019

    • 著者名/発表者名
      Keisaku Yamane, Kohei Iwasa, Rin Sasaki, Kazuhiko Oka, Yasunori Toda and Ryuji Morita
    • 学会等名
      SPIE Structured Light (OPTICS & PHOTONICS International Congress 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of high-efficiency beam converter for ultrafast spatio-temporal control of light waves2019

    • 著者名/発表者名
      Keisaku Yamane, Kohei Iwasa, Rin Sasaki, Kazuhiko Oka, Yasunori Toda and Ryuji Morita
    • 学会等名
      CLEO/Europe-EQEC Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of resolution in orbital angular momentum decomposition based on beam duplication by using a Sagnac interferometer2019

    • 著者名/発表者名
      Keisaku Yamane, Yuho Watanabe, Kazuhiko Oka, Yasunori Toda and Ryuji Morita
    • 学会等名
      CLEO/Europe-EQEC Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光波の幾何学的変換に基づくOAMモード分解素子の開発2019

    • 著者名/発表者名
      山根 啓作
    • 学会等名
      「次世代無線通信技術とフォトニクス」ワークショップ(主催: IEEE MTT-S Kansai Chapter, IEEE PS Kansai Chapter)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] トポロジカル光波の超高速時空間制御2019

    • 著者名/発表者名
      山根啓作,岩佐康平,佐々木凛,渡辺悠歩,岡和彦,戸田康則,森田隆二
    • 学会等名
      一般社団法人レーザー学会学術講演会 第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 時空間制御光波発生のための高繰り返しファイバーレーザーの開発2019

    • 著者名/発表者名
      島谷 航平、山根啓作、戸田泰則、森田隆二
    • 学会等名
      第54回応用物理学会北海道支部学術講演会、第15回日本光学会北海道支部
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] OAM モード分解精度向上のための低損失ビーム整形素子の開発2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺 悠歩, 山根 啓作 , 岡 和彦, 戸田 泰則
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高効率な時空間制御光波発生装置の開発2019

    • 著者名/発表者名
      岩佐 康平, 佐々木 凜 , 山根 啓作, 岡 和彦 , 戸田 泰則, 森田 隆二
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Ultrafast spatio-temporal control of light waves by use of a chirped pulse pair2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Kakizawa,Kohei Iwasa,Keisaku Yamane,Yasunori Toda and Ryuji Morita
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of high-precision mode decomposition devices for optical vortices2018

    • 著者名/発表者名
      Keisaku Yamane, Yuho Watanabe, Isamu Wakisaka, Kazuhiko Oka, Yasunori Toda and Ryuji Morita
    • 学会等名
      Frontiers in Optics/Laser Science Conference (FiO/LS) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光波の幾何学的変換を利用したOAM分解素子の開発2018

    • 著者名/発表者名
      山根啓作、脇坂勇武、渡辺悠歩、岡 和彦、戸田泰則、森田隆二
    • 学会等名
      電子情報通信学会LQE研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 光渦の軌道角運動量分解精度向上のための光波複製光学系の開発2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺 悠歩、山根 啓作 、岡 和彦、戸田 泰則 、森田 隆二
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] チャープパルス対を利用した直線偏光の偏光方位の sub-THz域超高速回転2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木 凜、岩佐 康平 、山根 啓作、戸田 泰則、森田 隆二、岡 和彦
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 光波の幾何学的変換に基づく光渦の軌道角運動量分解における強度歪み補正2018

    • 著者名/発表者名
      脇坂勇武、渡辺悠歩、山根啓作、岡 和彦、戸田泰則、森田隆二
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会 Optics&Photonics Japan 2018 (OPJ 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己参照型干渉法を用いた光渦の小型軌道角運動量分解装置の構築2018

    • 著者名/発表者名
      住吉祥吾、山根 啓作、戸田 泰則、森田 隆二
    • 学会等名
      第53回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Generation of arbitrary axisymmetrically polarized pulses with a broadband spectrum2018

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Morita, Masato Suzuki, Keisaku Yamane, Yasunori Toda and Kazuhiko Oka
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 偏光における幾何学的位相を利用した軌道角運動量分解素子の開発2018

    • 著者名/発表者名
      山根 啓作、渡辺 悠歩、岡 和彦、戸田 泰則、森田 隆二
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Generation of intense ultrafast-rotating ring-shaped optical lattices with programmable control of rotational symmetry2017

    • 著者名/発表者名
      Keisaku Yamane, Kohei Iwasa, Kohei Kakizawa, Kazuhiko Oka, Yasunori Toda and Ryuji Morita
    • 学会等名
      Optics & Photonics International Congress (OPIC) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超短トポロジカル光波の発生・計測と応用2017

    • 著者名/発表者名
      山根 啓作、森田 隆二
    • 学会等名
      超高速光エレクトロニクス(UFO)研究会 第1回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] sub-mJ級超高速回転リング状光格子の発生2017

    • 著者名/発表者名
      岩佐 康平, 柿澤 康平, 山根 啓作, 岡 和彦, 戸田 泰則, 森田 隆二
    • 学会等名
      第78回応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] トポロジカル光波の発生・計測技術2017

    • 著者名/発表者名
      山根 啓作
    • 学会等名
      2017年 電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 時空間領域における光波制御技術2017

    • 著者名/発表者名
      山根 啓作、森田 隆二
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-12-25  

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