フーリエ変換分光による超高速時間・周波数分解イメージング法の開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K19015
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
• 研究代表者: 板倉 隆二 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 上席研究員 (80334241)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2024-03-31
• キーワード: 時間・周波数分解イメージング / フーリエ変換分光 / マルチスケールダイナミクス

研究成果の概要

本研究は、実時間と実空間を分離せずにダイナミクスを可視化する新しい計測法の構築を目指した。そのため、フーリエ変換 (FT) 分光を利用した、時間・周波数分解イメージング装置を構築した。観測点からの信号光を干渉計に入射し、2つのレンズを用いた光学系により観測点の像を検出用カメラの入射面に転送した。干渉計の遅延時間を掃引し、カメラの各ピクセルの信号強度の時間変化を測定し、フーリエ変換により位置毎のスペクトルを取得することが可能となった。最初の実証対象として、水中におけるレーザーフィラメントの時間変化の観測を目指し、フィラメントの横から投影したシャドーグラフを測定する装置を構築した。

自由記述の分野

物理化学、超高速計測

研究成果の学術的意義や社会的意義

様々な動的な現象の実空間の動画撮影が多くのケースで利用されているが、主にマクロな視点で超高速現象を理解することに繋がっている。一方、分光計測はミクロスコピックな視点、すなわち量子レベルの物理を解き明かすことのできる実験手法である。画像計測と分光計測を同時に行うことができれば、マクロとミクロを繋ぐマルチスケールの観測が可能となり、学術的意義は高い。また、極短パルスレーザーによる時間領域の干渉計測は、観測法に時間分解の機能も追加することも可能であり、時間分解マルチスケールダイナミクス計測が実現し、ビッグデータ解析と組み合わせた新しい研究手法の展開が期待される。