2017 Fiscal Year Annual Research Report
Topological nonlinear optics based on optical vortex parametric lasers
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15H03571
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
尾松 孝茂 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30241938)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光渦 / レーザー / 非線形光学 / 特異点光学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
円筒座標系波動方程式の固有解であり螺旋波面を持つ光渦は、軌道角運動量とドーナツ型光強度分布の二つの特徴を持つ。光渦の軌道角運動量の大きさは、円筒座標系における周期的境界条件に由来するトポロジカルチャージで決まる。水分子間相互作用をはじめ生体活動の指紋領域にあたる中赤外～テラヘルツ波帯の任意の波長(周波数)で光渦を発生させる最も有効な方法は1つの光を2つの光に分割する光パラメトリック過程である。「光パラメトリック過程においてトポロジカルチャージが1の光渦を2つの光に分割すると、そのトポロジカルチャージは2つの光にどのように分配されるのだろうか?」
研究代表者は光渦パラメトリック発振におけるトポロジカルチャージ分配則を体系づけるこの謎を紐解いた。特に、パラメトリック利得と共振器の回折損失を決める励起光と発振光であるシグナル光の振幅重なり積分(共振器の安定性)を制御することでシグナル光のトポロジカルチャージを自在に制御できること明らかにした。
その結果、2-18umの中赤外全域において光渦を発生できるようなった。さらに、発生した光渦のトポロジカルチャージの大きさも自在に制御することが可能になった。本研究で開発した中赤外光渦パラメトリック発振器は生体分子のキラル構造体・高分子結晶の構造的キラリティー制御・超解像テラヘルツ顕微分光などに応用展開できる。さらに、シグナル光とアイドラ―光の差周波発生でテラへルツ波帯光渦発生の可能性も見出した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(12 results)
