2012 Fiscal Year Annual Research Report
非整数量子数光渦レーザーの創成とテラヘルツ波光渦シンセシスへの展開
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24360022
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
尾松 孝茂 千葉大学, 融合科学研究科, 教授 (30241938)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | レーザー / 非線形光学 / 量子光学 / 特異点光学 |
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| Research Abstract |
光渦の「角運動量」の大きさは周期的境界条件に由来するトポロジカルチャージと呼ばれる量子数(整数)で特徴づけられる。本研究の目的は、量子力学的にはありえない非整数値(整数値を含む)のトポロジカルチャージを有する光渦(非整数量子数光渦)を高出力にかつ自在に発振できるレーザー(非整数量子数光渦レーザー)を創成することである。
本研究によって、「トポロジカルチャージで特徴づけられてきた光波の「角運動量」とは果たして何か?」という「光」の本質を解明できるとともに、光渦を利用したナノフォトニクス(超解像顕微分光・ナノ針・ナノコイル創成)を含む「非整数量子レーザー物理学」という革新的な研究領域が開拓できる。さらに、光渦の未踏波長域であった中赤外からテラヘルツ波領域に非整数量子数光渦レーザーの波長を拡張し、ナノスケール空間分解能(極限超解像)でテラヘルツ分光計測や生体分子の構造制御を可能にする。
非整数量子数光渦は、隣接する0次光渦、1次光渦を固有状態としたコヒーレントな重合わせ(コヒーレント状態)である。このように光渦のコヒーレント状態からなる非整数量子光渦は光渦の次数分散を伴う以下の様々な要因で光渦間のコヒーレンス解消(光渦モード間のデコヒーレンス)が起こり安定に空間伝播できない。
本年度、「光渦モードのデコヒーレンス」を積極的に活用し、「励起光のトポロジカルチャージが1である場合、シグナル光もしくはアイドラー光のどちらか一方のトポロジカルチャージが1(もう一方は0)となるように分配される」共振器条件を発見した。その結果、1.95μm～2.25μmの範囲で光渦波長を同調できることを明らかにした。
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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
励起光の量子数(トポロジカルチャージ)がシグナル光に全て移譲される共振器条件を明らかにし、すでに論文として発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
中赤外域で波長可変なミリジュールレベルの光渦を発生させる。
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