2022 年度研究成果報告書

幾何位相を用いた螺旋ツイストフォトニック結晶ファイバによる任意光空間状態生成

研究課題

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研究課題/領域番号	20K20988
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関	北海道大学
研究代表者	藤澤剛北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (70557660)
研究期間 (年度)	2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード	ツイストフォトニック結晶ファイバ / 光軌道角運動量 / 幾何位相
研究成果の概要	らせん状にツイストするファイバ内で生じる幾何位相を用いて、任意の光起動角運動量（OAM）モードを発生させるファイバ構造を考案した。ツイストファイバ内での偏光可視化技術として、従来のビーム伝搬法に比べて、より簡易な偏光状態解析法である固有モード伝搬法を開発した。これを用いて、シングル、マルチモードツイストフォトニック結晶ファイバ（PCF）の偏光状態解析を行い、周期的なツイスト反転により、任意の偏光状態を作成できることを明らかにした。さらに、マルチモードPCF内の偏光状態の解析により、自発的縮退の破れ現象を発見し、任意の次数のOAM状態を生成可能な、空孔アシストリングコアファイバを考案した。
自由記述の分野	光エレクトロニクス
研究成果の学術的意義や社会的意義	光起動角運動量（OAM）モードは、将来の光通信の伝送容量の飛躍的増加や、光センシングの感度改善などに役立つと期待されているものであるが、その発生方法はバルクの位相版を用いるものが主流であり、OAMモード発生素子の大きさが大きくなってしまうという問題点があった。本研究では、ツイストファイバ型のOAMモード発生素子を検討しており、通常のファイバに容易に接続可能なため、より使いやすく、損失の少ないOAM発生器を構成可能である。また、本研究で取り扱った幾何位相によるOAM光の発生の原理は、従来のグレーティングを用いる発生方法とはまったく異なり、独自のOAMモード発生素子を構成可能である。