Ultrafast beam pattern modulation using the superposition of chirped ultrashort optical vortex pulses and its application

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02645
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Morita Ryuji 北海道大学, 工学研究院, 教授 (30222350)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 戸田 泰則 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00313106)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 光渦 / 超短光パルス / チャープ / 超高速ビーム制御 / 擬粒子励起

Outline of Final Research Achievements

To establish the method for ultrafast beam patter modulation based on the superposition of chirped ultrashort optical vortex pulses, we performed as follows: (1)Development of high-power ultrashort pulse lasers to generate a pair of intense optical vortices,(2)Development of the method for ultrafast beam pattern modulation by the superposition of various optical vortices, and (3)Analysis of Poynting vector or orbital angular moment in an optical lattice by the superposition of ultrashort optical vortex pulses.

Free Research Field

超高速光学，光量子科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超高速変調ビームパターン発生光学系の高出力化・高効率化を行い，応用に耐えうる超高速ビームパターン変調光学系を開発した後，様々なチャープ光渦パルスを重ね合わせることにより，自在性を有した軸対称ビームパターン変調を行う手法を確立させた。この手法により最も高速でビームパターン変調を行うことができている。また，複雑な重ね合わせ光渦パルスに関し，ポインティングベクトルを解析的に求め，パルス時間包絡線内平均をとることにより，合成光渦ビームの軌道角運動量の振る舞いの観点から，擬粒子励起などの応用の際の留意点を明らかにした。