宇宙デブリ除去のための位相共役光を用いた光エネルギー伝送

使用相位共轭光进行光能传输以清除空间碎片

基本信息

批准号：
13J04508
负责人：
川上言美
金额：
$ 2.3万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は位相共役光の自動捕捉・追尾・光集光作用を利用して微小宇宙デブリや小型飛行機などの移動体への光エネルギー伝送を行うことを目的としている．平成26年度まではファブリ・ペロー共振器型Nd:YAG位相共役鏡を組み立て，その基本的性能や位相共役光の波面補正能力等の主に標的の捕捉と光集光能力を実験により検証してきた．平成27年度は対象物体を3次元的に捕捉・集光する能力を調べるとともに等速度で奥行き方向に移動する物体に対する追尾能力を確かめた．まず前者に対しては，点光源を用いて奥行き方向の集光位置を確かめ，位相共役光が点光源の位置に確かに集光することを確かめた．これにより，前年度に行った接線方向の捕捉実験と合わせて，3次元的な捕捉・集光能力が確かめられた．移動体の追尾実験については，対象物体が移動することで発生するドップラーシフトの影響で媒質中の干渉縞が移動することが予測される．この場合，干渉縞の明暗にしたがって形成される利得回折格子が消去されて位相共役光出力が低下することが懸念された．この問題に対し，本研究では干渉縞の明暗反転時間よりパルス幅の短い光を用いることで利得回折格子が維持され位相共役光出力の低下を防ぐことが可能であることを実験と計算により確かめた．実験では明暗反転時間をまたぐようなパルス幅の短い光と長い光を用いて位相共役光出力の挙動を調べ，パルス幅18nsの短パルスの場合は標的速度が80mm/sでも位相共役光出力が一定に保たれることを確かめた．また計算ではレート方程式から導いたシミュレーションにより移動体のスピードに対しその移動体を追跡するために必要なパルス幅の目安を得ることに成功し，例として国際宇宙ステーションへの無線光伝送や微小宇宙デブリ除去を行うのに必要なパルス幅を導いた．

这项研究的目的是利用相位共轭光的自动捕获、跟踪和光聚焦效应，将光能传输到微观碎片和小型飞机等运动物体上。直到2014年，我们组装了法布里-珀罗腔型Nd:YAG相位共轭镜，并通过实验验证了其基本性能和相位共轭光的波前校正能力，主要是目标捕获和光聚焦能力。 2015年度，我们研究了以三维方式捕捉光并将其聚焦在目标物体上的能力，并确认了跟踪在深度方向上以恒定速度移动的物体的能力。首先，对于前者，我们使用点光源来确认深度方向上的聚焦位置，并确认相位共轭光确实聚焦在点光源的位置处。这与前一年进行的切向捕获实验一起证实了三维捕获和光聚焦能力。对于运动物体的跟踪实验，预测介质中的干涉条纹会由于目标物体的运动引起的多普勒频移而发生偏移。在这种情况下，存在根据干涉条纹的亮度形成的增益衍射光栅被擦除、相位共轭光输出降低的担忧。为了解决这个问题，在本研究中，我们通过实验和计算证实，通过使用脉冲宽度短于干涉条纹明/暗反转时间的光，可以维持衍射光栅的增益并防止增益下降。相位共轭光输出。在实验中，我们研究了使用跨越光暗反转时间的短脉冲宽度和长脉冲宽度光的相位共轭光输出的行为，并且在脉冲宽度为18 ns的短脉冲的情况下，相位共轭光输出即使在 80 mm/s 的目标速度下也保持不变。此外，通过从速率方程导出的模拟，我们成功地根据移动物体的速度获得了跟踪移动物体所需的脉冲宽度的指导方针，并得出了清除碎片所需的脉冲宽度。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

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专利数量（0）

微小宇宙デブリ除去技術のための飽和利得による位相共役光発生

使用饱和增益产生相位共轭光，用于微观碎片去除技术

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
レーザー研究
影响因子：
0
作者：
山下俊太郎;黒田真衣;深見克哉;片倉喜範;川上言美，岡村秀樹，内田成明，小紫公也
通讯作者：
川上言美，岡村秀樹，内田成明，小紫公也

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DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

無線光エネルギ―伝送を目的としたNd:YAGレーザー共振器中での位相共役光発生

Nd:YAG 激光腔中产生相位共轭光，用于无线光能传输

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kotomi Kawakami;Shigeaki Uchida;Hideki Okamura;and Kimiya Komurasaki;川上言美，小紫公也;川上言美，岡村秀樹，内田成明，小紫公也
通讯作者：
川上言美，岡村秀樹，内田成明，小紫公也

高出力位相共役光を用いた宇宙デブリ除去技術の基礎研究

高功率相位共轭光空间碎片清除技术基础研究