| 研究課題/領域番号 |
21H01846
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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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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| 研究分担者 |
東海林 竜也 神奈川大学, 理学部, 准教授 (90701699)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
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| キーワード | レーザー / 光渦 / 軌道角運動量 / 干渉 / パターン / 空間光変調器 / 可変波長 / メガ光渦 / パラメトリック発振器 / 周期構造 / レーザートラッピング / 干渉パターン / 空間光変調素子 / 可変波長レーザー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
「光渦」は光強度がゼロ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。これを用いた超解像顕微鏡が2014年にノーベル賞を受賞し、注目された。現在ではカイラル構造形成やカイラルセンサー、光多重通信などへの応用が期待されている。本申請課題では、円環状光パターンの周期構造の形成方法、波長可変レーザーへの有効性を実証し、将来の多波長・光渦配列形成の基盤技術とする。この光を用いた微粒子のトラップによる軌道角運動量の実証、平面参照波との干渉による軌道角運動量の測定、2D/3D光分布シミュレーターなどを用いた解析を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、現時点で唯一膨大な数の光渦を形成する「メガ光渦」形成機構において、波長可変性および波長多重性を持たせる際の技術的な課題を明らかにし、それを克服することで可変波長メガ光渦形成装置を開発した。光源に光パラメトリック発信器を導入し、位相制御部にアルミミラーを反射面に持つ空間光変調器を用いることで、広い波長域にわたって設計通りの位相差を付与する機構を構成し、チューナブルなメガ光渦装置の開発に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の単独光渦の応用は多岐にわたる。例えば、2014年ノーベル賞を受賞したSTED超解像技術に加え、光渦多重通信、キラル構造や螺旋ファイバーの形成、結晶のキラル制御などが挙げられる。これらにメガ光渦を適用し、超多点同時作用を可能にすることで、ライブ超解像顕微鏡の実現や、多点作用による低確率現象の誘起と発見など、新しい展開が期待できる。さらに、広い波長域で動作する可変波長メガ光渦装置の開発は、多波長・超短パルス性を持つメガ光渦形成装置の開発の基盤技術となる。これらの新しい光の形態が、多分野で新たなアイデアと革新的な応用を誘発することが期待される。
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