Development of tunable and multiple mega optical vortex formation technology

可调谐多重兆光涡旋形成技术的开发

基本信息

批准号：
21H01846
负责人：
中田芳樹
金额：
$ 11.65万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

「光渦」は電磁波の一形態であり、光強度が0となる特異点を中心に円環状の光強度分布と螺旋状の波面を持つ。光渦を用いたSTED超解像顕微鏡が2014年にノーベル化学賞を受賞したことから一躍脚光を浴び、現在では軌道角運動量多重光通信やカイラル構造形成など多方面に応用されている。本研究では、これまでに開発した干渉パターンの制御法を発展させ、複数光渦が精密配列した新しい光の形態「メガ光渦」の存在を実証し、さらに2波長独立制御を行うことである。本年度の研究計画は、1．メガ光渦シミュレーターの改良による2波長化、2D・3D化、2．光強度分布の時間分解解析による螺旋波面の証明、3．パラメトリック発信器の導入、4．深層学習による粒子解析法の構築である。以下に概要を説明する。1．これまでに開発した2D干渉パターンシミュレーションコードを改造し、2波長を同時に入力出来るようにした。さらに、エクセルファイルを利用したパラメーター入力を行えるよう改良した。また、3D出力を可能にした。2．上記のシミュレーションコードを用い、出力を3D化することで螺旋波面を視覚的に捉えることが可能になった。3．Ekspla社のNT242を導入した。シグナル・アイドラー光同軸の特注仕様とし、周辺機器と合わせて動作テストを行った。4．PC上に深層学習による粒子解析システムを構築した。解析モデルとして、既報のケイ素ナノ構造増強光ピンセットによるポリスチレン粒子の多粒子捕捉を利用し、解析精度の改良と集合過程を分析した。

“光涡旋”是电磁波的一种形式，具有环形光强度分布和以光强度为 0 的奇点为中心的螺旋波前。利用光学涡旋的STED超分辨率显微镜自2014年获得诺贝尔化学奖以来一直受到人们的关注，目前正在轨道角动量复用光通信和手性结构形成等多个领域得到应用。在这项研究中，我们将开发迄今为止开发的干涉图案控制方法，证明一种称为“巨型光学涡旋”的新光形式的存在，其中多个光学涡旋被精确排列，并进一步对两个波长进行独立控制。今年的研究计划是1.改进的巨型光学涡旋模拟器可创建两个波长，2D/3D，2。通过光强度分布的时间分辨分析证明螺旋波前，3。参量振荡器介绍，4。这是利用深度学习构建粒子分析方法。概要说明如下。 1.我们修改了目前开发的二维干涉图模拟代码，使其可以同时输入两个波长。此外，还进行了改进，允许使用 Excel 文件输入参数。它还支持 3D 输出。 2.通过使用上述模拟代码并将输出转换为 3D，可以直观地捕获螺旋波前。 3．我们介绍了 Ekspla 的 NT242。我们为信号惰轮光纤同轴制定了定制规格，并与外围设备一起测试了其运行情况。 4.我们在 PC 上使用深度学习构建了一个粒子分析系统。作为分析模型，我们使用先前报道的使用硅纳米结构增强光镊对聚苯乙烯颗粒进行多颗粒捕获来提高分析精度并分析聚集过程。