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2020 年度 実績報告書

フェムト秒光パルスの偏光伝播の顕微動画像記録・観察とその超高速現象観察への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H01062
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

粟辻 安浩  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (80293984)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード光工学・光量子科学 / 可視化 / ホログラフィー / 光伝播 / 偏光 / 高速度撮影
研究実績の概要

前年度までに構築した,ホログラフィック乾板を用いて記録する光学系をそれぞれ応用して,偏光が高速に変化する様子の動画像記録の可能性を試験した.高速に偏光の様子が変化する現象として,フェムト秒光パルスが異なる光学媒質の境界面に入射する際に入射の前後で偏光成分が変化しながら伝播する様子の動画像記録を世界で初めて試みた.光がブリュースター角で境界面に光が入射すると,入射光の偏光成分のうち水平偏光は反射せず垂直偏光のみが反射する.フェムト秒光パルスが異なる光学媒質の境界面にブリュースター角で入射する様子を動画像記録するためには,これまでに構築した光学系そのままでは記録や観察が困難であった.そのために次のように改良した光学系を構築した.まず,境界面に接した拡散板には光パルスの進行方向には細くかつその垂直方向には長い光パルスを入射させる必要がある.そこで,シリンドリカルレンズを用いて物体照明光パルスを整形する光学系を構築・導入した.次に,光パルスを境界面にブリュースター角で入射できるように物体照明光パルスを光学定盤から斜め上方から入射させる必要がある.そこで,物体照明光パルスの光路を3次元的に構築した.さらに,境界面での入射光パルスの偏光は微小部分で変化する,この変化を容易に観察できるように拡大光学系を境界面とホログラフィック乾板ならびにディジタルカメラとの間に構築した.これらの改良をした光学系を用いて光パルスが空気中からガラス中にブリュースター角で入射する光に対して,その光の偏光の様子を動画像として記録可能性を試験した.偏光の様子として,伝播する光を異なる4方向の直線偏光成分に分解し,各偏光成分が伝播する様子の同時動画像記録した.その結果,空気とガラスの界面での入射光,反射光,屈折光に分かれた光パルスの偏光情報を正しく得られることを確認した.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Recordable-Time Extension of Digital Light-in-Flight Recording by Holography Using a Polarization-Imaging Camera2021

    • 著者名/発表者名
      Sawashima Yu、Takamoto Itsuki、Nishio Kenzo、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Quantum Electronics

      巻: 57 ページ: 1~8

    • DOI

      10.1109/JQE.2020.3034592

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of the lateral size of a hologram on the reconstructed image in digital light-in-flight recording by holography2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomoyoshi、Sasaki Mika、Nishio Kenzo、Kubota Toshihiro、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 60 ページ: B59~B59

    • DOI

      10.1364/AO.414990

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion-picture recording of ultrafast behavior of polarized light incident at Brewster’s angle2020

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Mika、Matsunaka Atsushi、Inoue Tomoyoshi、Nishio Kenzo、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 7638-1~7

    • DOI

      10.1038/s41598-020-64714-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 超短光パルス伝播の様子と偏光情報を同時に動画像で記録する技術2020

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 粟辻安浩
    • 雑誌名

      レーザ加工学会誌

      巻: 27 ページ: 26~28

  • [雑誌論文] 偏光伝播のスローモーション観察2020

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 松中敦志, 舟橋旦矩, 奥田達也, 西尾謙三, 粟辻安浩
    • 雑誌名

      光学

      巻: 49 ページ: 224

  • [雑誌論文] ホログラフィを用いた光伝播の超高速イメージング2020

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • 雑誌名

      日本色彩学会誌

      巻: 44 ページ: 220~223

  • [学会発表] 超短パルスレーザー光伝播の超高速イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      粟辻安浩, 井上智好
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] ホログラフィーを用いた超高速イメージング技術による偏光伝播の動画像記録と観察2021

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • 学会等名
      2020年度レーザー学会関西支部・中国四国支部連合若手学術交流研究会(第33回研究会)
  • [学会発表] ディジタルlight-in-flight ホログラフィにおける伝播距離に対する再生像の鮮鋭度の解析2021

    • 著者名/発表者名
      辻明日香, 粟辻安浩
    • 学会等名
      日本光学会 情報フォトニクス研究グループ 第19回関西学生研究論文講演会
  • [学会発表] Simultaneous recording of multiple motion picture of 3D image of polarized light propagation2020

    • 著者名/発表者名
      T. Inoue, K. Nishio, Y. Awatsuji
    • 学会等名
      2020 OSA Topical Meeting, Digital Holography and Three-Dimensional Imaging (DH), OSA Imaging and Applied Optics Congress 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of influence of rectangular size of hologram on the reconstructed images in digital light-in-flight recording by holography2020

    • 著者名/発表者名
      T. Inoue, K. Nishio, T. Kubota, Y. Awatsuji
    • 学会等名
      Information Photonics 2020 (IP2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrafast motion picture of light propagation recorded by holography using a femtosecond pulsed laser2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Awatsuji
    • 学会等名
      2020 Optics & Photonics Taiwan International Conference, 25th Annual Meeting of MOST Photonics Program, Annual Meeting of Taiwan Photonics Society 2020 (OPTIC2020)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ホログラムの空間分離による極短時間差で伝播する2つの超短光パルスの動画像記録2020

    • 著者名/発表者名
      長尾幸紀, 井上智好, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2020
  • [学会発表] ディジタルlight-in-flightホログラフィーによる拡大された光パルス伝播の動画記録可能時間の延長2020

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 青山尚正, 澤島雄祐, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2020
  • [学会発表] Light-in-flightホログラフィック顕微鏡の再生像シミュレーター2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木みか, 井上智好, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2020
  • [学会発表] Light-in-flightホログラフィック顕微鏡の記録条件が再生像に与える影響の解析2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木みか, 井上智好, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2020
  • [学会発表] ホログラフィによる超高速イメージング2020

    • 著者名/発表者名
      粟辻安浩
    • 学会等名
      日本色彩学会第51回全国大会 カラーポッド[京都]'20
    • 招待講演
  • [備考] 粟辻安浩のホームページ

    • URL

      http://www.cis.kit.ac.jp/~awatsuji/index-j.html

  • [備考] 約10兆分の1秒の世界をスローモーションで観察できる超高速動画像の撮影時間の倍増に世界で初めて成功

    • URL

      https://www.kit.ac.jp/2020/11/news20201113/

  • [備考] 光の振動方向によって異なる反射の様子を世界で初めてスローモーション動画に記録

    • URL

      https://www.kit.ac.jp/category/topics/

  • [備考] 高速度3次元動画像計測ならびに超高速動画像記録技術

    • URL

      https://www.kit.ac.jp/2020/05/chuumokukenkyu202005/

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公開日: 2021-12-27  

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