| 研究課題/領域番号 |
20K21155
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分30:応用物理工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
中田 芳樹 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (70291523)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | 光渦 / 周期構造 / 干渉パターン / 軌道角運動量 / レーザー / メガ光渦 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
「光渦」は電磁波の一形態であり、光強度が0となる特異点を中心に円環状の光強度分布と螺旋状の波面を持つ。本申請では、原理的に10の6乗個を越える事が可能な円環状パターン光の周期配列（メガ光渦）の形成方法の開発、微粒子トラップ実験による軌道角運動量保持の実証、平面参照波との干渉実験による軌道角運動量の測定、3D干渉パターンシミュレーションなどを用い、新しい光の形体であるメガ光渦の存在を証明する。
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| 研究成果の概要 |
光渦は電磁波の一形態であり、光強度が0となる特異点を中心に円環状の光強度分布と螺旋状の波面を持つ。本研究では、これまでに開発した干渉条件による光強度分布パターンの制御法を発展させ、複数光渦が自動的に精密配列した新しい光の形態「メガ光渦」の存在を実証することである。本助成の期間中に下記の成果を得た。
1．メガ光渦の2Dシミュレーターの作成とパラメーターサーベイ解析、3D化、2．前記シミュレーターを用いた光強度分布の時間分解解析による螺旋波面の証明、3．CW,ナノ秒パルスレーザーを用いたメガ光渦生成装置の構築、4．メガ光渦の発生と観察
これらの結果から、メガ光渦の形成方法を確立し、その存在を実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
2Dシミュレーターの作成とパラメーターサーベイ解析を進めた結果、光渦と同様に光強度が0となる特異点を持つ円環状光パターンの周期構造が形成される条件を発見した。これを発展させ実証したのが本課題である。さらに、各円環状光パターンが光渦と同じ螺旋波面を持つ事を初めて明らかにした。これは新しい光の形態の発見である。
光渦の応用は2014年にノーベル化学賞を受賞したSTED顕微鏡にとどまらず光通信帯域増大、光物性制御、非線形光学、物質操作、加工応用などに関する提案や基礎研究が進められており、カイラルフォトニクス分野に「メガ光渦」が及ぼす革新性は非常に大きいと思われる。
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