系外惑星直接観測のための超高ダイナミックレンジ光学系の研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360037
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 西川 淳 国立天文台, 光赤外研究部, 助教 (70280568)
• 研究分担者: 黒川 隆志 東京農工大学, 工学研究院, 教授 (40302913)
• 連携研究者: 武田 光夫 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (00114926) ; 田村 元秀 国立天文台, 光赤外研究部, 准教授 (00260018)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 干渉計測 / 補償光学 / ナル干渉計 / 系外惑星 / 光学赤外線天文学

研究概要

系外惑星直接観測に必要な超高ダイナミックレンジを得る光学系として、非対称ナル干渉計(UNI)、補償光学、コロナグラフ、の高精度化に関する研究を行った。UNIの効果により、補償光学がλ/100 rms精度の時に、約λ/600 rmsの実質的波面補正に成功し、コロナグラフの最終焦点像のノイズレベルを1桁以上低減した。8分割位相マスクコロナグラフは、10%の帯域で2E-8のコントラストを得た。また、UNI部の安定化に4分割位相マスクが有効なことを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Taking the vector vortex coronagraph to the next level for ground-and space-based exoplanet imaging instruments : review of technology developments in the USA, Japan, and Europe(Invited paper) (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Mawet, et al.(43人中28番目にJ. Nishikawa, 36番目にM. Tamura)
  • 雑誌名: Proc. of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers 巻: 8151 ページ: 815108-1-815108-14
  • DOI: DOI:10.1117/12.896059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Speckle noise suppression with unbalanced nulling interferometer in a high-contrast imaging system (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yokochi, N. Murakami, J. Nishikawa, L. Abe, M. Tamura, A. V. Tavrov, M. Takeda, and T. Kurokawa
  • 雑誌名: Optics EXPRESS 巻: 19 ページ: 4957-4969
  • DOI: DOI:10.1364/OE.19.004957
  • 査読あり
• [雑誌論文] A coronagraph system with unbalanced nulling interferometer : progress of wavefront correction (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Nishikawa, K. Yokochi, N. Murakami, L. Abe, T. Kotani, M. Tamura, T. Kurokawa, A. V. Tavrov, M. Takeda, and H. Murakami
  • 雑誌名: Proc. of SPIE 巻: 7731 ページ: 401-406
  • DOI: DOI:10.1117/12.856945
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization interferometric nulling coronagraph for high-contrast imaging (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Murakami, K. Yokochi, J. Nishikawa, M. Tamura, T. Kurokawa, M. Takeda, and N. Baba
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 49 ページ: D106-D114
  • DOI: DOI:10.1364/AO.49.00D106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Achromatic eight-octant phase-mask coronagraph using photonic crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Murakami, J. Nishikawa, K. Yokochi, M. Tamura, N. Baba, L. Abe
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 714 ページ: 772-777
  • DOI: DOI:10.1088/0004-637X/714/1/772
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization-interferometric eight-octant phase-mask coronagraph using ferroelectric liquid crystal for exoplanet detection (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Murakami, T. Inabe, T. Komatsu, J. Nishikawa, N. Hashimoto, M. Kurihara, N. Baba, M. Tamura
  • 雑誌名: Proc. of SPIE 巻: 7731 ページ: 4E1-4E6
  • DOI: DOI:10.1117/12.856395
  • 査読あり
• [雑誌論文] An eight-octant phase-mask coronagraph for the Subaru, coronagraphic extreme AO(SCExAO) system : system design and expected performance (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Murakami, O. Guyon, F. Martinache, T. Matsuo, K. Yokochi, J. Nishikawa, M. Tamura, T. Kurokawa, N. Baba, F. Vogt, V. Garrel, T. Yoshikawa
  • 雑誌名: Proc. of SPIE 巻: 7735 ページ: 331-336
  • DOI: DOI:10.1117/12.858116
  • 査読あり
• [雑誌論文] A coronagraph with an unbalanced nulling interferometer and adaptive optics (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Nishikawa, K. Yokochi, N. Murakami, L. Abe, T. Kotani, M. Tamura, T. Kurokawa, A. V. Tavrov, M. Takeda
  • 雑誌名: Astronomical Society of the Pacific Conference Series 巻: 430 ページ: 513-514
  • URL: http://aspbooks.org/custom/publications/paper/430-0513.html
• [雑誌論文] Eight-octant Phase-mask Coronagraph for Detecting Earth-like Exoplanets around Partially Resolved Stars (2010)
  • 著者名/発表者名: Murakami, N.; Nishikawa, J.; Yokochi, K.; Tamura, M.; Baba, N.; Hashimoto, N.; Abe, L.
  • 雑誌名: Astronomical Society of the Pacific Conference Series 巻: 430 ページ: 510-512
  • URL: http://aspbooks.org/custom/publications/paper/430-0510.html
• [雑誌論文] SPICA Coronagraph (2010)
  • 著者名/発表者名: Enya, K.; Kotani, T.; Nakagawa, T.; Kataza, H.; Komatsu, K.; Uchida, H.; Haze, K.; Higuchi, S.; Miyata, T.; Sako, S.; Nakamura, T.; Yamashita, T.; Narita, N.;(32人中14番目Tamura, M.; 15番目Nishikawa, J.)
  • 雑誌名: Astronomical Society of the Pacific Conference Series 巻: 430 ページ: 284-290
  • URL: http://aspbooks.org/custom/publications/paper/430-0284.html
• [雑誌論文] Achromatic deep nulling with a three-dimensional Sagnac interferometer (2009)
  • 著者名/発表者名: Yokochi, K., Tavrov, V., A., Nishikawa, J., Murakami, N., Abe, L., Tamura, M., Takeda, M., Kurokawa, T.
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 34 ページ: 1985-1987
  • DOI: DOI:10.1364/OL.34.001985
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarimetric stellar interferometry by use of birefringent retarders (2009)
  • 著者名/発表者名: Murakami, N., Ohishi, N., Nishikawa, J., Yoshizawa, M.
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 48 ページ: 5774-5781
  • DOI: DOI:10.1364/AO.48.005774
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coronagraph Methods on Precise Wavefront Compensation(UNI-PAC) and Deep Achromatic Nulling, Exoplanets and disks : their formation and diversity (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, J., Yokochi, K., Murakami, N., Abe, L., Kotani, T., Tamura, M., Kurokawa, T., Tavrov, A. V., Takeda M.
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc 巻: 1158 ページ: 365-368
  • DOI: DOI:10.1063/1.3215897
• [雑誌論文] Development of fourth-order nulling coronagraphs for partially resolved stars, Exoplanets and disks : their formation and diversity (2009)
  • 著者名/発表者名: Murakami, N., Yokochi, K., Nishikawa, J., Tamura, M., Baba, N., Uemura, R., Hashimoto, N., Abe, L., Tavrov, A. V., Kurokawa, T., Takeda M.
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc 巻: 1158 ページ: 397-398
  • DOI: DOI:10.1063/1.3215908
• [雑誌論文] HiCIAO : A High-contrast Instrument for the Next Generation Subaru Adaptive Optics, Exoplanets and disks : their formation and diversity (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, R., Tamura, M., Suto, H., Morino, J.-I., Hashimoto, J., Kudo, T., Kandori, R., Murakami, N., Nishikawa, J., 他13名
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc 巻: 1158 ページ: 293-298
  • DOI: DOI:10.1063/1.3215872.
• [学会発表] 非対称ナル干渉と補償光学を融合した系外惑星直接検出のための超高コントラスト撮像法(5) (2012)
  • 著者名/発表者名: 西川淳、田村元秀、横地界斗、黒川隆志、村上尚史、ABE Lyu、小谷隆行、村上浩、TAVROV Alexander、武田光夫
  • 学会等名: 日本天文学会2012年春季年会
  • 発表場所: 龍谷大学(京都府)
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] IRDチーム赤外ドップラー分光器の光ファイバーリンクと光周波数コム較正光源(2) (2012)
  • 著者名/発表者名: 西川淳、田村元秀、周藤浩士、西山正吾、森野潤一、神戸栄治、泉浦秀行、水野陽介、井上真嘉、柏木謙、黒川隆志、權靜美、末永拓也
  • 学会等名: 日本天文学会2012年春季年会
  • 発表場所: 龍谷大学(京都府)
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] 系外惑星直接撮像のための高コントラスト光学系の研究・初段補償光学による干渉計内部の波面補正 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀江正明、大矢正人、西川淳、田村元秀、藤井紫麻見、村上尚史、ABE Lyu、黒川隆志、村上浩
  • 学会等名: 日本天文学会2012年春季年会
  • 発表場所: 龍谷大学(京都府)
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] 系外惑星直接観測のためのコロナグラフにおけるダークゾーン法を併用した補償光学制御法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大矢正人、堀江正明、西川淳、田村元秀、藤井紫麻見、ABE Lyu、村上尚史、黒川隆志、小谷隆行、村上浩
  • 学会等名: 日本天文学会2012年春季年会
  • 発表場所: 龍谷大学(京都府)
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] 4分割位相マスクによる非対称ナル干渉計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林拓自,西川淳,田中洋介,黒川隆志,柏木兼,村上尚史,馬場直志,橋本信幸
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] IRDチーム赤外線ドップラー分光器の光ファイバーリンクと光周波数コム較正光源 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西川淳、田村元秀、周藤浩士、西山正吾、森野潤一、神戸栄治、泉浦秀行、水野陽介、井上真嘉、柏木謙、黒川隆志、權靜美、末永拓也
  • 学会等名: 日本天文学会2011年春季年会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島県)
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] High Contrast Imaging Testbed(HCIT)を用いた8分割フォトニック結晶マスクコロナグラフの実証実験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村上尚史、西川淳、W. A. Traub、D. Mawet、D. C. Moody、B. D. Kern、J. T. Trauger、E. Serabyn、田村元秀、馬場直志、村上浩
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島県)
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] 系外惑星直接観測のための干渉光学システム (2011)
  • 著者名/発表者名: 堀江正明、藤井紫麻美、西川淳
  • 学会等名: 日本天文学会2011年春季年会
  • 発表場所: つくば大学(茨城県)
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] 立体サニャック干渉計による白色光ナリング (2011)
  • 著者名/発表者名: 西村透、横地界斗、黒川隆志、西川淳、田村元秀、Alexandre Tavrov、武田光夫、村上浩
  • 学会等名: 日本天文学会2011年春季年会
  • 発表場所: つくば大学(茨城県)
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] 系外惑星直接観測のための干渉光学システム(招待講演) (2011)
  • 著者名/発表者名: 横地界斗,黒川隆志,西川淳
  • 学会等名: レーザ学会学術講演会第31回年次大会
  • 発表場所: 電気通信大学(東京都)
  • 年月日: 2011-01-10
• [学会発表] 非対称ナル干渉法と高コントラスト撮像法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西川淳,田村元秀,横地界斗,黒川隆志,村上尚史, ABE Lyu,小谷隆行,村上浩, TAVROV Alexander,武田光夫
  • 学会等名: 第11回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空開発研究機構/宇宙科学研究本部(神奈川県)
  • 年月日: 2011-01-06
• [学会発表] 太陽系外惑星直接観測のための干渉光学システム (2010)
  • 著者名/発表者名: 横地界斗,黒川隆志,西川淳
  • 学会等名: 第7回東京農工大学・電気通信大学合同シンポジウム
  • 発表場所: 電気通信大学(東京都)
  • 年月日: 2010-12-11
• [学会発表] SPICA coronagraph for the detection and characterization of exo-planets (2010)
  • 著者名/発表者名: Enya, Keigo, et al(33人中14番目Tamura, M.; 15番目 Nishikawa, J.)
  • 学会等名: 38th COSPAR Scientific Assembly
  • 発表場所: Bremen(Germany)
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] SPICA Capability for Studying Transiting Exoplanets (2010)
  • 著者名/発表者名: Narita, Norio, et al(35人中16番目Tamura, M.; 17番目Nishikawa, J.)
  • 学会等名: 38th COSPAR Scientific Assembly
  • 発表場所: Bremen(Germany)
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] TMTと光赤外線干渉計:超高角分解能・コントラスト観測によるサイエンス (2010)
  • 著者名/発表者名: 小谷隆行,西川淳,大石奈緒子,高見英樹
  • 学会等名: 日本天文学会2010年春季年会
  • 発表場所: 広島大学(広島県)
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 非対称ナル干渉と補償光学を融合した系外惑星直接検出のための超高コントラスト撮像法(4) (2010)
  • 著者名/発表者名: 西川淳,田村元秀,横地界斗,黒川隆志,村上尚史, ABE Lyu,小谷隆行,村上浩, TAVROV Alexander,武田光夫
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 広島大学(広島県)
  • 年月日: 2010-03-25
• [学会発表] 8分割フォトニック結晶マスクコロナグラフの性能評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村上尚史,西川淳,田村元秀,横地界斗,黒川隆志,馬場直志, ABE Lyu,村上浩
  • 学会等名: 日本天文学会2010年春季年会
  • 発表場所: 広島大学(広島県)
  • 年月日: 2010-03-25
• [学会発表] High dynamic range coronagraph system for direct detection of exo-planets (2010)
  • 著者名/発表者名: Yokochi, K., Nishikawa, J., Murakami, N., Abe, L., Kotani, T., Tamura, M., Tavrov, V., A., Takeda, M., Kurokawa, T.
  • 学会等名: 第6回太陽系外惑星大研究会
  • 発表場所: 国立天文台(東京都)
  • 年月日: 2010-01-19
• [学会発表] Laboratory demonstrations of liquid-crystal eight-octant phase-mask coronagraph (2010)
  • 著者名/発表者名: 村上尚史,稲辺剛,小松智彦,西川淳,橋本信幸,栗原誠,馬場直志,田村元秀
  • 学会等名: 第6回太陽系外惑星大研究会
  • 発表場所: 国立天文台(東京都)
  • 年月日: 2010-01-19
• [学会発表] 系外惑星直接観測のための高ダイナミックレンジコロナグラフシステム (2010)
  • 著者名/発表者名: 横地界斗,黒川隆志,西川淳,田村元秀,村上尚史, ABE Lyu,小谷隆行,村上浩, TAVROV Alexander,武田光夫
  • 学会等名: 第10回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空開発研究機構/宇宙科学研究本部(神奈川県)
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] 系外惑星探査のための8分割位相マスクコロナグラフ (2010)
  • 著者名/発表者名: 村上尚史,横地界斗,西川淳,田村元秀,馬場直志,稲辺剛,橋本信幸,栗原誠, ABE Lyu,村上浩
  • 学会等名: 第10回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空開発研究機構/宇宙科学研究本部(神奈川県)
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] JTPFワーキンググループ、地球型系外惑星探査ミッション (2010)
  • 著者名/発表者名: 田村元秀、西川淳、オリビエギヨン、小久保英一郎、芝井広、深川美里、村上浩、中川貴雄、片坐宏一、塩谷圭吾、馬場直志、村上尚史, 他
  • 学会等名: 第10回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空開発研究機構/宇宙科学研究本部(神奈川県)
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] Eight-octant phase-mask coronagraph for detecting Earth-like exoplanets around partially resolved stars (2009)
  • 著者名/発表者名: Murakami, N., Nishikawa, J., Yokochi, K., Tamura, M., Baba, N., Hashimoto, N., Abe, L.
  • 学会等名: Pathways towards habitable planets
  • 発表場所: Cosmo Caixa, Barcelona, Spain
  • 年月日: 20090914-18
• [学会発表] A Coronagraph with an Unbalanced Nulling Interferometer and Adaptive Optics (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, J., Yokochi, K., Murakami, N., Abe, L., Kotani, T., Tamura, M., Kurokawa, T., Tavrov, A. V., Takeda M.
  • 学会等名: Pathways towards habitable planets
  • 発表場所: Cosmo Caixa, Barcelona, Spain
  • 年月日: 20090914-01
• [学会発表] Eight-Octant Phase-Mask Coronagraph by Using Liquid Crystal and Photonic Crystal Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: Murakami, N., Baba, N., Nishikawa, J., Yokochi, K., Tamura, M., Hashimoto, N., Abe, L.
  • 学会等名: OIE' 09 The Eighth Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering
  • 発表場所: Morito memorial Hall, Tokyo, Japan
  • 年月日: 20090903-04
• [学会発表] High dynamic range optical system for direct detection of exo-planets by unbalanced nulling interferometer and adaptive optics (2009)
  • 著者名/発表者名: Yokochi, K., Nishikawa, J., Murakami, N., Abe, L., Kotani, T., Tamura, M., Tavrov, V., A., Takeda, M., Kurokawa, T.
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics(CLEO)
  • 発表場所: Baltimore Convention Center, Baltimore, U. S. A.
  • 年月日: 20090531-0605
• [学会発表] 系外惑星直接観測のための高精度波面補償(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 西川淳
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2009(日本光学会年次学術講演会)
  • 発表場所: 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター(新潟県)
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] 非対称ナル干渉計と補償光学によるスペックル雑音の低減 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横地界斗,西川淳,村上尚史,アベリュウ,田村元秀,黒川隆志
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2009(日本光学会年次学術講演会)
  • 発表場所: 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター(新潟県)
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] 系外惑星直接観測のための高精度波面補正法を用いた高ダイナミックレンジ光学システム (2009)
  • 著者名/発表者名: 横地界斗,村上尚史,西川淳,アベリュウ,小谷隆行,田村元秀,タブロフアレキサンダー,武田光夫,黒川隆志
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県)
  • 年月日: 2009-04-01