2015 Fiscal Year Annual Research Report
シンクロトロン放射光の偏光・位相精密測定による光の軌道角運動量の解明
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26390112
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
佐々木 茂美 広島大学, 放射光科学研究センター, 教授 (00542284)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小池 雅人 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究員 (50354973)
今園 孝志 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (50370359)
宮本 篤 広島大学, 放射光科学研究センター, 助教 (90403617) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 光渦 / 光の軌道角運動量 / 円偏光アンジュレーター / 高次光 / 干渉 / 回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
実験はUVSOR-III光源リングの直線部に挿入されている２台の可変偏光アンジュレーターを用いて、２つの異なる次数の円偏光高次光が同じ波長になるように調整し、リングエネルギーを600 MeV、500 MeV、400 MeVまで下げて波長245 nmと355 nmで１次光、２次光、３次光の組み合わせで行った。上流と下流２台のアンジュレーターから出る次数の異なった光渦による干渉パターンの観測は、必要に応じて置いた波長選択用バンドパスフィルタ、偏光子を通して、可視光～紫外線域に感度を持つファイバーマルチチャンネル分光器とCCDカメラを用いて行った。
実験の結果、円偏光放射の１次光と２次光の干渉でらせん状の強度分布が観測され、ヘリシティを変えることによりらせんの向きも反転すること、１次光と２次光のヘリシティを逆にすると偏光子の回転に伴いらせん状干渉パターンは２倍の回転角で偏光子の回転と逆方向に回転すること、１次光と３次光の干渉では２重らせんが、逆ヘリシティの２次光と３次光の干渉では３重らせんとなることが判明した。これらの結果は理論的に予想された干渉パターンの振舞と非常に良く一致した。これら系統的な干渉実験の結果から、２次光は左右円偏光ヘリシティに対応して軌道角運動量量子数l=±1、３次光はl=±2を持つことを明らかにした。
第２年度は、下流側のアンジュレーターのみで、軌道角運動量を運ぶ光のナイフエッジおよびダブルスリットによる干渉縞をCCDカメラで観測した。ガウスビームのナイフエッジフレネル回折では、エッジから遠ざかるにつれ間隔が小さくなる干渉縞が現れるが、l=1の光（２次光）からの回折縞は余分な干渉縞が１本挿入されることが知られている。我々は２次光によるフレネル回折で、干渉縞が枝分かれすることを世界で初めて観測することに成功した。さらに、ダブルスリットによる干渉縞が光渦中心付近で曲がり左右の干渉縞の明線の位置がずれることも観測した。
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