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光ビームの中には空間的に不均一な位相分布を有するものがあり、光共振器から直接発生する場合、高品質な光ビームを得ることができる。これに対して、位相分布を持つ電子ビームを直接作り出すことは容易ではないため、光波の波面を電子波の波面へ転写する方法は、高品質電子ビーム発生の解のひとつと期待される。本研究では、高品質光渦の発生のために、連続発振する気体レーザーのひとつであるHe-Neレーザーの光共振器のひとつのミラーに、光ビーム径とほぼ同じ大きさの微小な点状の低反射領域を設け、高品質光ビームの発生を試みた。He-Cdレーザーの共振器ミラーの微調機構を設計・試作し、光渦の発生を確認した。出力は10mW以上得られており、位相転写に十分であると判断された。この成果は、パルス発振レーザーに対しても可能であると考えられ、直接位相パターンを形成する方法の開発を視野に、具体的な方策の検討を進めつつある。次に、発生した光渦の干渉パターンを測定するための、干渉計の設計・試作を行った。精確な干渉パターンを得るために、伝搬中の光ビームの劣化を防ぐように光学系を慎重に設計し、光渦特有のフォークパターンの観測への適性を検討した。現在のところ、フォークパターンの観測が可能であることを確認したが、より精細な測定ができるように光学系の改善策を検討している。さらに、振幅変調と位相変調によって得られる電子渦の特性を検討し、最適な変調方法の検討を進めた。
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