非常に滑らかな切断加工のための中赤外ベクトルビームの発生と縦電場生成への挑戦

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K14125
• 研究機関: 宇都宮大学
• 研究代表者: 東口 武史 宇都宮大学, 工学部, 教授 (80336289)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ベクトルビーム / レーザー加工

研究実績の概要

数mJの高エネルギーパルスCO2ラジアル偏光をパッシブに生成するため，ラジアル偏光を生成できるような軸対称波長板を設計した．ZnSe（セレン化亜鉛）製の軸対称波長板の位相差の角度依存性を計算した．ZnSe軸対称波長板の傾斜角度が65°のとき，位相差は90°となることがわかった．この結果を踏まえ，可視光から中赤外領域における波長に対してZnSe軸対称波長板から出射されるビームの位相差の波長依存性とZnSe軸対称波長板の透過係数を算出した．今回の設計されたZnSe軸対称波長板は波長依存性の小さいアクロマティックな位相差を与えることがわかった．
ZnSeを用いて軸対称波長板を試作し，ZnSe軸対称波長板から出射されるビームを回転補償板法から解析した．ここでは，入射偏光状態を90°の直線偏光にして，パイロエレクトリックカメラを用いて二次元画像を取得した．楕円率とベクトル表示された主軸方位が周方向に対して変化していることから，軸対称の偏光状態をもったベクトルビーム（ベクトルビームの中の一つがラジアル偏光ビームである）が生成されていることがわかった．また，ポアンカレ球上に周方向のストークスパラメータをマッピングすると，ポアンカレ球上に出射されたビームが分布されており，偏光度は0.95と極めて高い偏光度を有していることが明らかになった．
シングルショット偏光解析法を用いて，偏光状態を明らかにした．今までの偏光解析法の代表例であった回転偏光子法や回転補償子法に代替するシングルショット偏光検出法の有効性が高強度パルス中赤外ビームにおいても実証された．
最後に，このビームを用いて，金属表面を穴加工し，表面状態を観察した．その結果，ベクトルビームの有効性を明らかにすることができた．

研究成果

• [国際共同研究] チェコ科学アカデミー物理部門HiLASE Centre(チェコ)
  • 国名: チェコ
  • 外国機関名: チェコ科学アカデミー物理部門HiLASE Centre
• [国際共同研究] アイルランド国立大学ダブリン校(アイルランド)
  • 国名: アイルランド
  • 外国機関名: アイルランド国立大学ダブリン校
• [雑誌論文] Efficient near-infrared supercontinuum beam generation in ytterbium-doped double-clad passive fiber (2019)
  • 著者名/発表者名: Misaki Shoji, Natsumi Shinozaki, Takuya Gisuji, Yusuke Fujii, Masayuki Iigo, Kenji Yamane, Kazuyuki Sakaue, Taisuke Miura, and Takeshi Higashiguchi
  • 雑誌名: Journal of the Optical Society of America B 巻: 36 ページ: 48-52
  • DOI: https://doi.org/10.1364/JOSAB.36.000048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demonstration of a terahertz pure vector beam by tailoring geometric phase (2018)
  • 著者名/発表者名: Wakayama Toshitaka、Higashiguchi Takeshi、Sakaue Kazuyuki、Washio Masakazu、Otani Yukitoshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 8690-1-11
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-26964-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of short pulse duration of carbon-dioxide laser pulse for extreme ultraviolet emission (2018)
  • 著者名/発表者名: Reiho Amano, Thanh-Hung Dinh, Atsushi Sasanuma, Goki Arai, Yusuke Fujii, Tadashi Hatano, Takeo Ejima, Atsushi Sunahara, Gerry O’Sullivan, Akihiko Takahashi, Daisuke Nakamura, Kazuyuki Sakaue, Taisuke Miura, and Takeshi Higashiguchi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (Rapid Communication) 巻: 57 ページ: 070311-1-5
  • DOI: https://doi.org/10.7567/JJAP.57.070311
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three-dimensional measurement of an inner surface profile using a supercontinuum beam (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshitaka Wakayama, Yuta Takahashi, Yuichi Ono, Yusuke Fujii, Takuya Gisuji, Takuto Ogura, Natsumi Shinozaki, Shun Yamauchi, Misaki Shoji, Hiromu Kawasaki, Takeshi Higashiguchi, and Toru Yoshizawa
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 57 ページ: 5371-5379
  • DOI: https://doi.org/10.1364/AO.57.005371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep-hole drilling of amorphous silica glass by extreme ultraviolet femtosecond pulses (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsunori Shibuya, Takashi Takahashi, Kazuyuki Sakaue, Thanh Hung Dinh, Hiroyuki Hara, Takeshi Higashiguchi, Masahiko Ishino, Yuya Koshiba, Masaharu Nishikino, Hiroshi Ogawa, Masahito Tanaka, Masakazu Washio, Yohei Kobayashi, and Ryunosuke Kuroda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 113 ページ: 151901-1-4
  • DOI: https://doi.org/10.1063/1.5046125
  • 査読あり
• [学会発表] 小型高平均出力高繰り返しレーザーの開発とその応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 東口 武史
  • 学会等名: 「新世代パルスパワー技術で拓くプラズマ・ビーム物理と応用の新展開」研究会
• [学会発表] 高強度極端紫外線パルスによる誘電体の非熱的レーザー加工 (2018)
  • 著者名/発表者名: 澁谷 達則，高橋 孝，坂上 和之，ヂン タンフン，原 広行，東口 武史，石野 雅彦，小柴 裕也，錦野 将元，小川 博嗣，田中 真人，鷲尾 方一，小林 洋平，黒田 隆之助
  • 学会等名: 第15回日本加速器学会年会
• [学会発表] EUV laser irradiation system with intensity monitor (2018)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Ishino, Thanh-Hung Dinh, Noboru Hasegawa, Kazuyuki Sakaue, Takeshi Higashiguchi, Satoshi Ichimaru, Masataka Hatayama, Masakazu Washio, Masaharu Nishikino, and Tetsuya Kawachi
  • 学会等名: 16th International Conference on X-Ray Lasers (ICXRL 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient Water-window Soft X-ray UTA Sources for in vivo Bio-imaging (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Higashiguchi
  • 学会等名: International Conference on Atomic and Molecular Data and Their Applications (ICAMDATA)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mid-IR generation pumped by a home-made 10-kHz Yb:YAG active mirror regenerative amplifier (2018)
  • 著者名/発表者名: Shun Yamauchi, Natsumi Shinozaki, Takuto Ogura, Keigo Maeda, Yuta Shimada, Hiromu Kawasaki, Misaki Shoji, and Takeshi Higashiguchi
  • 学会等名: The 2nd QST International Symposium
  • 国際学会