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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01846/
• 关键词: 光渦; パラメトリック発振器; 周期構造; レーザートラッピング; メガ光渦; 空間光変調器; 軌道角運動量; 干渉パターン; 空間光変調素子; 可変波長レーザー

「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。

"Light vortex" is a form of electromagnetic wave, light intensity from 0 to 0, special point to center, circular light intensity distribution to spiral wave surface. Optical Vortex Application STED Super Resolution Micromirrors 2014: Chemical Appreciation: Jump Light Bath: Now: Orbital Angular Motion Multiple Optical Communications: Structure Formation: Multi-faceted Applications In this study, we have developed a new method for controlling the interference of light, and proved the existence of a new form of light called "light vortex" in which multiple light vortices are precisely arranged, and we have developed a two-wavelength independent control method. This year's research plan includes: 1. Improvement of optical vortex system; 2. Wavelength conversion; 2D and 3D conversion; 2. Verification of spiral wave front for time decomposition analysis of light intensity distribution; 3. Introduction of optical vortex sensor; 4. Construction of particle analysis method for deep learning. The following is a brief description. 1. The wavelength of the light beam is 2D, and the wavelength of the light beam is 2D. In addition to the above, we can also improve the quality of the products. 3D output is possible. 2. Note that the spiral wave surface can be seen in 3D. 3. NT242 of Ekspla Society was introduced. The optical axis of the laser beam is connected to the laser beam. 4. Deep Learning on PC Analysis of multi-particle capture, improvement of analytical accuracy and aggregation process