2021 Fiscal Year Research-status Report
幾何位相を用いた螺旋ツイストフォトニック結晶ファイバによる任意光空間状態生成
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20K20988
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤澤 剛 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (70557660)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 螺旋ツイスト / フォトニック結晶ファイバ / 幾何位相 / 光空間状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
R3年度は、研究実施計画記載項目のうち、以下の2点について検討を行った。
3. マルチモード、螺旋ツイストファイバ内の光空間状態解析とデバイス応用探索：まず、前年度までに積み重ねた、シングルモード、螺旋ツイストPCFのための偏光状態可視化技術を、より一般に、マルチモードのケースに拡張した。具体に、高次ストークスパラメータ、高次ポアンカレ球を導入し、光起動角運動量（光OAM）状態を含む、任意の光偏光状態の記述を可能にした。これをもとに、マルチモード螺旋ツイストPCF内の幾何位相による、任意偏光状態の発生法を検討し、以下の結果を得た。三角格子型空孔クラッドを有するPCFにおいて、特定の周方向次数を有するモードの縮退が、そのベクトル界分布の形状を保ったまま破れることを発見し（自発的縮退の破れ）、この現象と、幾何位相を用いて、マルチモードの場合にも円偏光成分を誘起することが可能なことを見出した。さらに、シングルモードの場合と同様に、特定の周期でツイスト反転を行うことにより、幾何位相を積み重ね、光OAM状態が生成可能であることを突き止めた。さらに、これまで用いてきたビーム伝搬法よりも、より容易に偏光状態を解析可能な固有モード伝搬法をあらたに開発した。
4. マルチコア螺旋ツイストファイバ内の光空間状態解析とデバイス応用探索：結合型マルチコアファイバと呼ばれるマルチコアファイバ中で、一定の曲げ、ツイストの摂動を加えた際に生じるモード変換現象について理論的な調査を行った。コア数と、ねじれ、曲げ半径の関係を調査し、強くモード結合が生じるファイバパラメータを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究実施計画に記した4つの内容のうち、マルチモードファイバ内の光空間状態解析について、当初は予想していなかった、自発的縮退の破れの現象を発見し、それを応用することで任意の光空間状態が生成可能であることをつきとめた。さらに、これまで用いてきたビーム伝搬法に代わる、螺旋ツイストファイバのための簡易光空間状態解析技術を新規開発した。よって、当初の計画以上に進展している、と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまでの検討で、ツイストマルチモードPCF内の光空間状態解析のための理論評価手法が整った。今後、マルチモードPCF内での自由な光空間状態を生成するファイバ構造を探索する。具体に、今年度に発見した自発的縮退の破れを利用して、任意のトポロジカルチャージを有するOAM光を生成可能なファイバ構造を探索していく。
マルチコア螺旋ツイストファイバ内の光空間状態解析とデバイス応用探索に関しては、前年度の検討結果をもとに、より効率的なモード変換が可能なコア数、コアパラメータ、また、変換モード数の増加について検討を行う。
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| Causes of Carryover |
今年度、物品を購入する際に、製品のセールキャンペーン等により予想より安く購入できたものがあり、50,000円程度の次年度使用額が生じた。翌年度に論文掲載費等の使用に充てる予定である。
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