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2017 年度 実施状況報告書

光ビーム断面内のエネルギーの流れの測定に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K05499
研究機関電気通信大学

研究代表者

宮本 洋子  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50281655)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード量子エレクトロニクス / 電磁場の力学的作用 / 光の運動量 / 光の角運動量 / 回転シア干渉計
研究実績の概要

本研究は光ビーム断面内のエネルギーの流れを測定する新しい手法の提案・実証を行うことを目的としている。ビーム断面内の運動量分布や角運動量分布を簡便かつ精度よく測定する手法を提案し、興味深い運動量分布や角運動量分布を持つ光ビームの測定を行う。平成29年度は測定対象のビームの選定とシミュレーションを継続し、シア干渉計の設計および電気通信大学への設置を行った。ビーム断面内の角運動量分布の精密測定に着手した。
前年度に測定対象の第一候補とした自由空間伝搬中の光渦の反転および同符号の複数の光渦の融合・分裂について、伝搬シミュレーションを継続して行い、実験系の検討を進めた。選定したビームに合わせて、角運動量分布の測定に適した回転シア干渉計を用いることを決定した。
上記に基づき回転シア干渉計を設計し、電気通信大学への設置を行った。回転シア導入の中核となるダブプリズムの調整方法に取り組み、2ビームの中心軸およびダブプリズムの回転軸を一致させる手法を確立した。ビーム断面内の角運動量分布の精密測定に着手し、残存する2ビームの中心軸およびダブプリズムの回転軸のわずかな不一致の影響の評価を進めた。
これらに加えて非一様な偏光状態を持つ光ビームの生成についても検討を進め、粗面による散乱光の特性を論文にまとめた[Reddy et al., Opt. Express (2017)]。また偏光特異点をもつ光ビームの非点収差による変形について検討した[Reddy et al., ICO-24 (2017)]。この変形は、現在、角運動量分布の測定対象としている一様な偏光状態のビーム中の光渦の反転と関係が深く、本測定法を非一様な偏光分布をもつビームに拡張した際の測定対象として検討している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成29年度は測定対象のビームの選定とシミュレーションを継続し、その結果をもとにシア干渉計の設計・設置を行ってビーム断面内の角運動量分布・運動量分布の精密測定を行う計画であった。このうち測定対象のビームの選定とシミュレーション、シア干渉計の設計・設置を行い、角運動量分布・運動量分布の精密測定にも着手した。
以上から、十分な進展が得られていると考える。

今後の研究の推進方策

平成28年度の実施状況報告書で述べた計画の通り実施する。
平成30年度:前年度立ち上げた実験系を用いて引き続きビーム断面内の角運動量分布・運動量分布の精密測定を行い、提案手法の有効性を実証する。シア量の最適化や、シア量が小さな領域では干渉信号がシア量に線形であることを利用して雑音と分離する等の工夫を取り入れ、測定精度の向上をはかる。また、角運動量分布と運動量分布の両方を測定する等の機能拡張に取り組む。測定対象のビームの選定とシミュレーションでは実際の測定系のパラメターを考慮し、測定精度を向上させる手法についても提案を行う。また対象を拡げ、非一様な偏光分布をもつビーム等も検討する。さらにもつれ合い光子対の運動量分布・角運動量分布の相関測定等への拡張について検討し、提案を行う。

次年度使用額が生じた理由

次年度使用額238,663円が生じた主な原因は、実験系の改良のための部品購入を現状の実験系の評価をさらに進めた段階で行うべきと判断したためである。
平成30年度は738,663円を使用する。
物品費(263,663円)は実験系の改良のための光学部品を購入する。旅費(400,000円)は国際会議での講演1件(イギリス)のための渡航を予定している。その他(75,000円)は国際会議参加費として使用する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ロチェスター大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ロチェスター大学
  • [雑誌論文] Scattering of Poincare beams: polarization speckles2017

    • 著者名/発表者名
      Salla Gangi Reddy、Kumar Vijay、Miyamoto Yoko、Singh R. P.
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 25 ページ: 19886~19893

    • DOI

      10.1364/OE.25.019886

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Generation and characterization of polarization structures2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyamoto
    • 学会等名
      3rd International Conference on Photonics Solutions (ICPS2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Correlations in Stokes parameters of vector speckles2017

    • 著者名/発表者名
      S. G. Reddy, V. Kumar, Y. Miyamito, and R. P. Singh
    • 学会等名
      4th International Conference on Optical Angular Momentum (ICOAM)
    • 国際学会
  • [学会発表] Intensity correlation properties of scattered light beams2017

    • 著者名/発表者名
      S. G. Reddy and Y. Miyamoto
    • 学会等名
      13th International Conference on Correlation Optics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Propagation of non-separable light beams through a tilted lens2017

    • 著者名/発表者名
      S. G. Reddy and Y. Miyamoto
    • 学会等名
      24th Congress of the International Commission for Optics (ICO-24)
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimizing holograms for quantum information technologies2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyamoto
    • 学会等名
      International Topical Meeting On Applied and Adaptive Optics (INTOPMAA-17)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Experimental generation of Bessel-Gauss coherence functions2017

    • 著者名/発表者名
      S. G. Reddy, R. P. Singh, Y. Miyamoto
    • 学会等名
      Optical Manipulation Conference (OMC '17)
    • 国際学会
  • [学会発表] 光の空間モード変換と量子情報技術への応用展開2017

    • 著者名/発表者名
      宮本洋子
    • 学会等名
      日本学術振興会 光エレクトロニクス第130委員会 第307回研究会
    • 招待講演
  • [備考] 宮本研究室ホームページ

    • URL

      http://www.qopt.es.uec.ac.jp

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-03-24  

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