2023 年度研究成果報告書

オゾンガスレンズによる新しい高速イメージングシステムの開発

研究課題

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研究課題/領域番号	21K14552
研究種目	若手研究
配分区分	基金
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	電気通信大学
研究代表者	道根百合奈電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 特任助教 (00873358)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	光学素子 / 高強度レーザー / イメージング / 集光光学素子 / レンズ / オゾン / 回折光学素子 / ガス光学素子
研究成果の概要	我々の開発している気体媒質（オゾン混合気体）レンズを、高速度撮影・多点焦点撮影などのイメージングに応用させるための研究開発を行った。イメージングでは光量、画角を稼ぐために短焦点かつ大面積の高NAレンズが要求される。本研究では、短焦点レンズ作成のためのサブナノ秒紫外レーザー光源開発、屈折率変調構造の生成、大面積化としては、ガス領域面積の拡大のためのガス流路の開発を行った。さらに、気体レンズに対する最適被制御レーザー入射条件を決定する計算コード開発を行った。これらの成果により、高NA気体レンズ開発・生成のための原理実証試験が完了した。
自由記述の分野	光学
研究成果の学術的意義や社会的意義	Society 5.0に代表されるように次世代のマン-マシンインターフェースとして多焦点、多次元対応の新しいカメラ、光学レンズの開発が進められている一方で、サブマイクロ秒からナノ秒の高速現象の撮影技術に関しては、70年以上前に開発されたフレーミングカメラやストリークカメラといった技術が現在でも使用されている。そのような技術に対して、本研究で開発した気体レンズで行うことにより、高速度撮影・多点焦点、多波長、多時刻対応の、全く新しい概念のイメージングシステムが構成できるようになる。気体レンズの収差は、縞構造パターンを照射することだけで修正することは容易であり、理想的なレンズを作ることも期待される。