幾何学的変換を利用した動径モードを有するラゲールガウスビームのモード変換

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K05364
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分30020:光工学および光量子科学関連
• 研究機関: 高知工科大学
• 研究代表者: 小林 弘和 高知工科大学, システム工学群, 准教授 (60622446)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ラゲールガウスビーム / 光渦 / 光の軌道角運動量 / 動径モード / 幾何学変換 / 空間位相変調器

研究成果の概要

軌道角運動量(OAM)を持つ光波であるラゲールガウス(LG)ビームは様々な分野への応用が期待されている。LGビームはOAMに対応する方位角モードと、それとは別の自由度として動径モードを有する。本研究では幾何学的変換を利用してLGビームの方位角モードと動径モードのモード変換技術を確立することを目的とした。研究成果として方位各モードの逓倍・分周変換の生成精度を実験的に評価し、動径モード変換については当初予定していた幾何学変換による実現はできなかったものの昇降演算子を利用した新たな手法を提案してシミュレーションによりその実効性を確認した。

自由記述の分野

特異光学、光計測、非線形光学、量子光学

研究成果の学術的意義や社会的意義

ラゲールガウス (LG)ビームは空間モード分割多重通信や微粒子の回転操作(光スパナ)、量子情報・量子通信分野への応用が積極的に研究されている。近年では光波だけではなくX線や電波、電子ビームなどでもLGモードの応用が研究されている。いずれの応用においてもモード変換は非常に重要な基盤技術である。本研究ではこれまで実現が難しかった方位角モードの逓倍・分周変換及び動径モード変換手法の提案をしており、より自由度の高いモード変換を利用した応用技術への貢献が見込まれる。