天体光学応用を目指した幾何学位相回折素子の超高精度化に関する研究

针对天文光学应用的超高精度几何相位衍射元件研究

基本信息

批准号：
22H01986
负责人：
小野浩司
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

天文光学において天体望遠鏡に利用される補償光学においては、精度向上のため、波長の短い紫外域での偏光制御素子が必要とされている。我々は、光配向性高分子液晶に偏光紫外光を偏光ホログラム等の手法で変調露光して幾何学位相を形成することで偏光素子を形成している。本素子を紫外線領域で使用できるようにするため、光配向性高分子液晶における官能基密度を最適化し、紫外線劣化の生じない素子の形成に成功し、補償光学用途に使える偏光制御素子の形成に成功した。天文光学におけるコロナグラフに使用されるq-plateは赤外域での使用が想定されている。そこでこれまで可視域で検討してきた光配向性高分子液晶を用いた幾何学位相素子を赤外域に拡張することの検討を開始した。近赤外機においては、十分な位相差を稼ぐため、石英基板上に形成した光配向層上に光重合性の液晶材料層を形成し、回折効率がほぼ１００％の素子の形成に成功した。さらに、中赤外、遠赤外域での素子を形成するため、基板材料の検討を行い、フッ化バリウム基板が波長11μm近辺まで透過率９０％以上であり、中赤外、遠赤外での幾何学位相回折素子の形成に適していることを見出した。また、液晶材料の赤外スペクトルの測定を行い、中赤外、遠赤外でも幾何学位相を形成出来ることを確認した。精度の向上については、まず幾何学位相回折格子を形成する際の偏光干渉露光法において、２光波の強度、偏光楕円率、波面精度、が素子の精度に及ぼす影響について、理論およびシミュレータを作成し、精度向上に向けて必要な因子について確認した。

在天文望远镜中使用的自适应光学器件中，需要短波长的紫外线范围内的极化控制元件以提高准确性。我们通过使用偏振全息图或类似形成几何相的偏光紫外线来形成偏光元件。为了使该设备在紫外线区域中可用，优化了光合聚合物液晶中的功能组密度，并形成不会导致UV降解的元件的形成，以及在适应性光学应用中可以使用的极化控制元件的形成。天文光学中的冠状动脉绘制的Q板用于在红外范围内使用。因此，我们已经开始使用已在可见范围内研究到红外范围的光相位聚合物液体晶体来研究几何相元素的扩展。在近红外机器中，为了实现足够的相位差，在石英底物上形成的光片层上形成了可光聚合的液晶材料层，并成功形成了大约100％的衍射效率的设备。此外，为了在中型和远红外区域形成元素，研究了底物材料，发现氟化钡基质的透射率达到90％或更多，最高为11μm，并且适用于在中型和远面的区域中形成地球衍射元素和远额定区域的地质相位衍射元素。此外，测量液晶材料的红外光谱，以确认即使在中红外和远红外也可以形成几何相。关于准确性的提高，首先，在形成几何相位衍射光栅时，在极化干扰暴露方法中，就建立了两个光波强度的影响，极化椭圆率和波前精度对元素准确性以及提高准确性所需的因素的影响。

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Theoretical determination of biaxial anisotropy suitable for reducing incident angle dependence of a high-efficiency polarization grating

适用于减少高效偏振光栅入射角依赖性的双轴各向异性的理论测定

DOI：
10.1364/josab.459804
发表时间：
2022
期刊：
Journal of the Optical Society of America B
影响因子：
0
作者：
Momosaki Ryusei;Sakamoto Moritsugu;Noda Kohei;Tamayama Yasuhiro;Sasaki Tomoyuki;Unuma Takeya;Sakai Takeya;Hattori Yukitoshi;Kawatsuki Nobuhiro;Ono Hiroshi
通讯作者：
Ono Hiroshi

Control of diffraction beam and polarized fluorescence based on photoalignment and polarization gratings in liquid crystalline polymeric film.

基于液晶聚合物薄膜中的光对准和偏振光栅的衍射光束和偏振荧光的控制。

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. Kondo;M. Sakamoto;T. Sasaki;H. Ono;and N. Kawatsuki
通讯作者：
and N. Kawatsuki

Photoinduced Reorientation and Polarized Fluorescence of a Photoalignable Liquid Crystalline Polymer

光致取向液晶聚合物的光诱导重新取向和偏振荧光

DOI：
10.3390/app12136440
发表时间：
2022
期刊：
Applied Sciences
影响因子：
0
作者：
Furukawa Hiroki;Yamaguchi Hinano;Kondo Mizuho;Sakamoto Moritsugu;Sasaki Tomoyuki;Ono Hiroshi;Kawatsuki Nobuhiro
通讯作者：
Kawatsuki Nobuhiro

Polarization probe polarization imaging in NIR regime using liquid crystal polarization grating.

使用液晶偏振光栅在近红外范围内进行偏振探针偏振成像。