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極細光ファイバの近接場偏光解析

研究課題

研究課題/領域番号 18F18367
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分30020:光工学および光量子科学関連
研究機関沖縄科学技術大学院大学

研究代表者

NICCHORMAIC SILE  沖縄科学技術大学院大学, 量子技術のための光・物質相互作用ユニット, 教授 (10715288)

研究分担者 TKACHENKO GEORGIY  沖縄科学技術大学院大学, 量子技術のための光・物質相互作用ユニット, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-11-09 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2020年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2018年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードnanofiber / polarization / spin-orbit coupling / chiral / optical nanofiber / polarization control / directional coupling / whispering gallery mode / optomechanical probe / two-photon atomic spectroscopy / nanofibre / control
研究実績の概要

During the year, the polarization control in optical nanofibres has been further improved enabling studies on spin-orbit coupling for optically trapped chiral particles adjacent to an optical nanofibre. Spin angular momentum in electromagnetic waves is caused not only by field rotations associated with elliptical polarization, but also by spatial modulations of the field. Consequently, the spin carried by light does not have to be parallel to the energy transfer. Transverse components can be significant in strongly confined light, such as evanescent fields. Here, the transverse spin was revealed through its direct action on a probe particle held and spun by optical tweezers in the evanescent field at the surface of a nanofiber. The work has benefitted from a theoretical model developed by colleagues in ITMO, Russia. This work has been presented at several conferences (including OPIC 2021) and is being prepared for publication.
A second work has also been conducted building on the polarization control. Composite material objects such as Janus particles can exhibit interesting dynamics, such as propulsion in response to an external gradient field or collective assembly due to a generated localized thermal gradient around each particle. In this study, we demonstrated light-induced dynamics of metallo-dielectric Janus microspheres with a thin layer of gold that are trapped and propelled in the evanescent field of a nanofiber. We found that Janus particles with a 10 nm or 20 nm gold coating exhibit propulsion speed enhancements compared with uncoated silica microspheres.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Observation of the 87Rb 5S1/2 to 4D3/2 electric quadrupole transition at 516.6 nm mediated via an optical nanofibre2020

    • 著者名/発表者名
      Tridib Ray, Ratnesh K Gupta, Vandna Gokhroo, Jesse L Everett, Thomas Nieddu, Krishnapriya S Rajasree, Sile Nic Chormaic
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 22 号: 3 ページ: 062001-062001

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.2.033341

    • 関連する報告書
      2020 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] Enhanced Directional Coupling of Light with a Whispering Gallery Microcavity2020

    • 著者名/発表者名
      Fuchuan Lei, Georgiy Tkachenko, Xuefeng Jiang, Jonathan M. Ward, Lan Yang, and Sile Nic Chormaic
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 7 号: 2 ページ: 361-365

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.9b01611

    • 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] Light-induced rotation of dielectric microparticles around an optical nanofiber2020

    • 著者名/発表者名
      Georgiy Tkachenko, Ivan Toftul, Cindy Esporlas, Aili Maimaiti, Fam Le Kien, Viet Giang Truong, and Sile Nic Chormaic
    • 雑誌名

      Optica

      巻: 7 号: 1 ページ: 59-62

    • DOI

      10.1364/optica.374441

    • 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] Complete Polarization Control for a Nanofiber Waveguide Using Directional Coupling2019

    • 著者名/発表者名
      Fuchuan Lei, Georgiy Tkachenko, Jonathan M. Ward, and Sile Nic Chormaic
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 11 号: 6 ページ: 064041-064041

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.11.064041

    • 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] Polarisation control for optical nanofibres by imaging through a single lens2019

    • 著者名/発表者名
      Georgiy Tkachenko, Fuchuan Lei and Sie Nic Chormaic
    • 雑誌名

      Journal of Optics

      巻: 21 号: 12 ページ: 125604-125604

    • DOI

      10.1088/2040-8986/ab5204

    • 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
  • [学会発表] Using optical fibers for particle trapping and manipulation2021

    • 著者名/発表者名
      Sile Nic Chormaic
    • 学会等名
      OPIC - OMC2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Detection of the transverse spin of light by twisting anisotropic particles near an optical nanofiber waveguide2021

    • 著者名/発表者名
      Georgiy Tkachenko, I Toftul, A Vylegzhanin, V G Truong, M Petrov and S Nic Chormaic
    • 学会等名
      OPIC - OMC2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Using optical fibers for particle trapping and manipulation2021

    • 著者名/発表者名
      Sile Nic Chormaic
    • 学会等名
      iophotonics Congress: Optics in the Life Sciences Online
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Near-field optomechanics with nanofiber waveguides2021

    • 著者名/発表者名
      G Tkachenko, I Toftul, C Esporlas, VG Truong, MI Petrov and S Nic Chormaic
    • 学会等名
      NCTS Annual Meeting on Quantum Science and Technology, National Tsing Hua University, Taiwan
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optomechanics with single-mode optical nanofibers2020

    • 著者名/発表者名
      G Tkachenko, I Toftul, VG Truong, MI Petrov and S Nic Chormaic
    • 学会等名
      OSJ-OSA-OSK Joint Symposia on Optics, OPJ 2020 Online Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polarization control for single-mode optical nanofibers: fundamentals and applications2020

    • 著者名/発表者名
      Georgiy Tkachenko
    • 学会等名
      SPIE Photonics West, OPTO: Complex Light and Optical Forces XIV
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Controlling Polarization in Optical Nanofibers Using Directional Coupling of Light2019

    • 著者名/発表者名
      Georgiy Tkachenko
    • 学会等名
      International Conference on Nano-photonics and Nano-optoelectronics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Controlling polarization in optical nanofibers using directional coupling of light2019

    • 著者名/発表者名
      Fuchuan Lei
    • 学会等名
      ONNA: Optical Nanofibre Applications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-11-12   更新日: 2024-03-26  

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