| 研究概要 |
レーザー光による光トラッピング法は,細胞生物学や微小メカニクスの分野において必須技術となっている.しかしながら,高い屈折率を有する半導体や不透明な金属・磁性体といった材料からなる多くの微粒子は,従来法による3次元的捕捉は困難とされている.この課題解決のため,本研究では高次径偏光ビームが有する光ケージ特性に着目し,新しい光トラッピング手法の開発を目的とする.本年度は,高次径偏光ビームのレーザー共振器からの単一横モードでの直接発生および集光特性に関する研究を行った.具体的には,自己クローニング技術により作製された,径偏光のみを選択的に反射するフォトニック結晶ミラーに対してリング状の低反射部を設けた.これをNd: YAGレーザー共振器の出力ミラーとすることで,低反射部で節となる二重リング状の強度分布を有した径偏光ビームの発生に初めて成功した.発生したビームの強度分布に対するフィッティングおよびビーム品質測定結果から,2次の径偏光単一横モード発振である事が確認された.また,高次径偏光ビームを強く集光した場合の焦点付近における強度分布を数値計算により求め,光ケージ特性が表れる条件について理論的な検討を行った.これにより,2次の径偏光ビームに螺旋状の位相シフトを付加した場合に,半径方向に対して従来よりもさらに狭い光ケージ空間を形成できる事を明らかにした.これは,光ケージによる微粒子捕捉を考えた場合,より狭い領域に微粒子が閉じ込められる事が予想され,光トラッピングに対して極めて有用である事が分かった.
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