2016 年度実績報告書

極限補償光学のための高空間・時間分解能を持つ点回折干渉型波面センサの開発

研究課題

研究課題/領域番号	16H03957
研究機関	京都大学
研究代表者	木野勝京都大学, 理学研究科, 特定助教 (40377932)
研究分担者	入部正継大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (60469228)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード	補償光学 / 波面センサ / 光干渉
研究実績の概要	開発目標の波面センサで最も重要な光学素子であるピンホール付き偏光ビームスプリッタの試作を行い、偏光光に対する光学特性を評価した。ピンホールから離れた領域の光学特性は科研費申請時に行っていた電磁波解析で予想された特性とほぼ一致することが確かめられた。しかしピンホール付近では電磁波解析と有意な差が見られたため、実機に組み込むピンホール付き偏光ビームスプリッタの制作には至っていない。そのため現在も差異が生じた理由の解明と製作方法の改善を模索している。なお、偏光ビームスプリッタの形式にはワイヤグリッドを用いているが、この形式では目標の性能が達成できない場合に備え複屈折結晶を用いた同等の素子の設計も進めているピンホール付き偏光ビームスプリッタ以外の周辺光学系については光学設計を終えた。また光学系を保持・調整するための機械設計は大部分を終え、一部の光学素子については調達を始めてる。なお本波面センサの組み込み先である極限補償光学装置(SEICA)とのインターフェース部分については現在もSEICA開発グループと協議を進めている。最終的な波面センサの特性を評価するための測定用光学系については、SEICA開発グループと協力して構築を進めている。測定用光学系では可視光と近赤外線で同時に使用可能な高精度な平行光源の使用を予定している。そのために必要となる軸外し放物面鏡の保持・調整の手法などを確立し、現在は本センサと補償光学装置の双方で使用可能な測定用光学系を組み上げているところである。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 3: やや遅れている理由研究実績の概要にも記したように最も重要な光学素子であるピンホール付き偏光ビームスプリッタの制作で遅れが生じている。事前の電磁波解析では計算機リソースの問題から一次元の断面モデル、すなわち一様な構造をもつワイヤグリッドでの偏光特性のみを求めていた。今回、波面センサへの組み込みを予定しているピンホール状の直交領域を持つワイヤグリッドの場合に、ピンホール周辺で偏光がどのような振る舞いをするかを改めて計算し直し光学測定の結果と比較する必要がある。現在はピンホール状の直交領域週へでの偏光特性を精密に測定しているところである。なおワイヤグリッド方式では目標の偏光性能が達成できない場合に備え、複屈折性の光学結晶を微細加工して同等の光学特性を得る代替案も考えいる。ワイヤグリッドとは全く異なる方式であるため同等の問題は発生しないと思われるが、結晶材料に対する微細加工を要するため、実現には加工業者との調整が必要となる。他の周辺光学系などの準備状況は概ね当初予定のとおりである。また本センサの組み込み対称であるSEICAや、そのSEICAを取り付けてる予定の岡山3.8m望遠鏡についても開発は予定どおり進んでいる。
今後の研究の推進方策	ピンホール付き偏光ビームスプリッタの制作を早急に進める。ピンホール周辺での偏光特性の測定を継続するとともに、ピンホール状の直交領域まで考慮した電磁波解析を進め当初予定の性能が得られなかった原因を究明し改良方法を模索する。代替案である複屈折性結晶を用いた方式についても加工業者等と実現性について協議し、場合によっては当初予定のワイヤグリッド方式からこちらに転換する。波面センサを構成する周辺光学系の大部分はピンホール付き偏光ビームスプリッタの方式に依らないため、こちらについては独立して部品調達を進める。また機械設計が固まっていないSEICAとのインターフェース部分についても年度前半で設計を終え部品調達を始める。干渉画像の取得とその解析プログラムも同様にピンホール付き偏光ビームスプリッタとは独立して開発が進められる。波面センサ完成後の性能評価やキャリブレーション手法の開発の一部なについても、可能な範囲で事前に計画を進めておく。本センサの組み込み先であるSEICAについては連携研究者の山本が実行している。この装置は大まなか波面補正を行う前段と、本波面センサを用いて詳細は補正を行う後段で構成される。これまでに前段までの動作確認が完了しつつあり、順調に進めば本年度中に本波面センサを組み込んでの実験に対応できる可能性があると見込んでいる。