非整数量子数光渦レーザーの創成とテラヘルツ波光渦シンセシスへの展開

• 研究課題/領域番号: 24360022
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 尾松 孝茂 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 教授 (30241938)
• 連携研究者: 宮本 克彦 千葉大学, 大学院融合科学研究科, 准教授 (20375158)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2012年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: レーザー / 量子エレクトロニクス / 特異点光学 / 量子光学 / 非線形光学

研究成果の概要

光渦励起パラメトリックレーザーにおいて非整数のトポロジカルチャージを有する中赤外光渦の発生を観測した。また、発生する光渦のキラリティーが励起光のキラリティーによって一意的に決定できることを発見した。非整数光渦が発振するには、光渦モードとガウスモードがコヒーレントに結合する必要がある。共振器を適切に設計することでKTP結晶の複屈折性とグイ位相のモード分散によって光渦モードとガウスモード間のコヒーレンスが解消することも分かった。この現象を用いて光パラメトリック発振におけるシグナル光とアイドラー光の差周波光を発生させることで6-12umの中赤外域で0.1mJを超える光渦の発生に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Tunable mid-infrared (6.3-12μm) optical vortex pulse generation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Furuki, Michael-Tomoki Horikawa, Azusa Ogawa, Katsuhiko Miyamoto, Takashige Omatsu
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 22 号: 21 ページ: 26351-26357
  • DOI: 10.1364/oe.22.026351
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct observation of the topological charge of a terahertz vortex beam generated by a Tsurupica spiral phase plate (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Miyamoto, Takuya Akiba, Kouji Suizu, Takashige Omatsu
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104 号: 26 ページ: 261104-261104
  • DOI: 10.1063/1.4886407
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Frequency-doubling of optical vortex output from a stressed Yb-doped fiber amplifier (2014)
  • 著者名/発表者名: 小山美緒、下村章人、宮本克彦、尾松孝茂
  • 雑誌名: Applied Physics B 巻: 116 号: 2 ページ: 249-254
  • DOI: 10.1007/s00340-014-5879-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ultraviolet vortex generation using periodically bonded β-BaB2O4 device (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuta Sasaki, Mio Koyama, Katsuhiko Miyamoto, Yoshimi Ariga, Tomomi Onda, Ichiro Shoji, Takashige Omatsu
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 22 号: 11 ページ: 12829-12835
  • DOI: 10.1364/oe.22.012829
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An intracavity, frequency-doubled self-Raman vortex laser (2014)
  • 著者名/発表者名: Andrew J. Lee, Chunyu Zhang, Takashige Omatsu, Helen M. Pask
  • 雑誌名: Optics Exprss 巻: 22 号: 5 ページ: 5400-5409
  • DOI: 10.1364/oe.22.005400
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Handedness control in a 2-μm optical vortex parametric oscillator (2013)
  • 著者名/発表者名: Taximaiti Yusufu, Yu Tokizane, Katsuhiko Miyamoto, and Takashige Omatsu
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 21 号: 20 ページ: 23604-23610
  • DOI: 10.1364/oe.21.023604
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct generation of a first-Stokes vortex laser beam from a self-Raman laser (2013)
  • 著者名/発表者名: Andrew J. Lee, Takashige Omatsu, Helen M. Pask
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 21 号: 10 ページ: 12401-12409
  • DOI: 10.1364/oe.21.012401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transfer of light helicity in nanostructures (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Toyoda, F.Takahashi, S.Takizawa, Y.Tokizane, K.Miyamoto, R.Morita, T.Omatsu
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 110 号: 14 ページ: 1436031-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.143603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable 2-μm optical vortex parametric oscillator (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yusufu, Y. Tokizane, M. Yamada, K. Miyamoto, T. Omatsu
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 20 ページ: 23666-23675
  • 査読あり
• [雑誌論文] Using optical vortex to control the chirality of twisted metal nanostructures (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Toyoda, K. Miyamoto, N. Aoki, R. Morita, T. Omatsu
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 12 ページ: 3645-3649
  • 査読あり
• [学会発表] Vortex laser technologies toward Chiral Materials Science (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashige Omatsu
  • 学会等名: Photonics-International Symposium on Physics and Applications of Laser Dynamics 2014
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2014-09-04
  • 招待講演
• [学会発表] 光渦とキラリティ (2014)
  • 著者名/発表者名: 尾松孝茂
  • 学会等名: 光とchiralityの研究会
  • 発表場所: 東大、日本
  • 年月日: 2014-04-27
  • 招待講演
• [学会発表] 光波のヘリシティーによる物質のカイラル構造制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾松孝茂
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会超分解能電子顕微鏡分科会第8回研究会
  • 発表場所: 東京駅東京八重洲ホール
  • 年月日: 2013-03-04
• [学会発表] 光渦レーザーが拓く新しいナノプロセッシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾松孝茂
  • 学会等名: 光材料・応用技術研究会 第四回研究会「最先端加工とそれを支えるレーザー計測」
  • 発表場所: 森戸記念館, 2013.3.1
  • 年月日: 2013-03-01
• [学会発表] 光のドーナツビームと軌道角運動量 (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾松孝茂
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会シンポジウム
  • 発表場所: 徳島大学
  • 招待講演
• [学会発表] Recent Progress of Vortex Laser (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashige Omatsu,
  • 学会等名: The 12th Asia Pascific Physics Conference
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] Optical Vortex Lasers for Chiral Material Science (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashige Omatsu
  • 学会等名: Advanced solid-state lasers 2013
  • 発表場所: Paris, France
  • 招待講演
• [学会発表] Recent progress of high power optical vortex laser technologies (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashige Omatsu
  • 学会等名: International conference on manufacturing with photons, energetic particles and power fields
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 年月日: 2012-11-02
• [学会発表] Optical vortex lasers and their application to material nano-processing (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashige Omatsu
  • 学会等名: APLS 2012
  • 発表場所: Anhui, China
  • 年月日: 2012-05-28
• [産業財産権] 有機螺旋構造体の製造方法、及びそれにより製造される有機螺旋構造体 (2013)
  • 発明者名: 尾松孝茂、宮本克彦
  • 権利者名: 尾松孝茂、宮本克彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-05-10