トポロジカル光波シンセシス

拓扑光波合成

• 批准号: 19F19352
• 负责人: 尾松 孝茂
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-10-11 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19352/
• 关键词: 光渦; 軌道角運動量; 特異点光学; レーザー; 非線形光学

位相特異点（螺旋波面）に由来する環状光強度分布と軌道角運動量を有する光波を光渦と呼ぶ。現在、量子光学、バイオイメージング、物質加工まで光渦の応用研究は多岐にわたる。これら応用研究の成否を握るのは、如何に効率よく純度の高い光渦を多様な波長で発生できるか、というレーザー技術である。そこで青色半導体レーザーで励起が可能で可視域で高出力に発振するPr：YLFレーザーを取り上げた。また、その共振器内第二高調波発生によって、光渦をはじめとする多様な特殊モードを固有モードとして発生できる可視(赤、オレンジ、緑)～紫外レーザーを開発した。発生した特殊空間モードは、右周りと左回りの光渦を北極・南極とする軌道ポアンカレ球上にマッピングできる。そのため、軌道ポアンカレレーザーと呼ばれる。このような軌道ポアンカレレーザーを可視、紫外域で開発したのは世界初である。レーザー出力は可視域で100mWを超える。紫外域でも数mWに達する。Pr:YLF軌道ポアンカレレーザーをさらに進化させて、一つの波面に複数(最大>40)の位相特異点を包括する光渦アレイモードの発生にも成功した。これらの研究成果をOptics Expressに学術論文として発表した。また、1編の学術論文をJournal of Optics(Accepted with minor revision)から発表予定である。さらに、緑軌道ポアンカレモードレーザーに関する論文を執筆中である。

具有环形强度分布的光波和源自相位点（螺旋波前）的轨道角动量称为光学涡旋。当前，从量子光学器件到生物成像和材料处理，都有有关光学涡旋的广泛应用研究。这些应用研究的成功或失败是激光技术，它解释了如何在各种波长下产生高度纯净的光学涡旋。因此，我们采用了一个PR：YLF激光器，可以通过可见范围的蓝色半导体激光器散发出蓝色半导体激光器，并以高功率振荡。我们还开发了一种可见的（红色，橙色，绿色）到紫外线激光器，可以通过在谐振器中产生第二个谐波来生成各种特殊模式，包括光涡流，作为特征摩德。生成的特殊空间模式可以映射到右侧和逆时针光学涡旋作为北极和南极的轨道庞加莱球体上。因此，它被称为轨道庞加莱激光。这是世界第一次在可见且紫外线范围内开发这种轨道庞加莱激光器。激光功率在可见范围内超过100MW。即使在紫外线范围内，也达到了几兆瓦。 PR：YLF轨道Poincare激光已经进一步发展，并且还成功地生成了一种光学涡流阵列模式，该模式包含一个波前的多个相位奇异性。这些研究发现是作为Optics Express的学术论文发表的。此外，一份学术论文将由《光学杂志》发表（接受次要修订）。此外，他目前正在撰写有关绿色轨道繁殖模式激光器的论文。