光波の角運動量が誘導する螺旋構造体形成

光波角动量诱导形成螺旋结构

• 批准号: 19J12797
• 负责人: 増田 圭吾
• 金额: $ 1.09万
• 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: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12797/
• 关键词: 光渦; 軌道角運動量; 特異点光学; 光異性化反応; アゾポリマー

アゾポリマーは、可視光によって光異性化反応に由来する質量移動が引き起こされ、凹凸の構造体である表面レリーフを形成する。螺旋波面を有する光渦CWレーザを用いると、強度分布と偏光のみならず、波面の情報をも反映した螺旋状のキラル表面レリーフが形成されることが明らかとなっている。超短パルスレーザは二光子吸収を誘起することができ、その空間選択性の高さから３次元的なマイクロ・ナノ加工へと応用されている。光渦超短パルスレーザを用いることで、空間選択性の高い３次元的な軌道角運動量転写が可能となり、螺旋波面(に由来する軌道角運動量)の自由度を付加した３次元高密度光記録への応用や、多光子過程における光のスピン軌道角運動量相互作用など新規非線形現象の開拓につながる。しかし、超短パルス光渦レーザによる二光子吸収過程を介したアゾポリマーのレリーフ形成の報告例はない。本研究では、近赤外の超短パルス光渦レーザを用いることで、二光子吸収の高い空間選択性を反映したキラル表面レリーフ形成に成功した。使用したアゾポリマー薄膜（Poly-Orange-Tom-1）は、可視光領域に強い吸収を示し赤外光は吸収しない。光渦超短パルスレーザ（波長：1.03μm、パルス幅 : 8ps、 繰返し周波数 : 35MHz） を対物レンズ（NA：0.9）でアゾポリマー薄膜表面に集光し（集光したスポット系：～4μm）レリーフ形成を促した。AFM顕微鏡で観察したところ、直径は3.6μm、高さは300nmのキラル表面レリーフが確認できた。一光子過程を介したキラル表面レリーフと比較すると、レリーフ周辺の不必要なエアリーパターンが抑制され、さらには、焦点近傍の狭い領域でのみキラル表面レリーフが形成された。このことから二光子吸収を駆使することで横・縦方向において空間選択性の高いキラル表面レリーフを形成できることを明らかにした。

The light source of the light beam is the light beam, and the light beam is the light beam. The spiral wave front has a light vortex, and the intensity distribution, polarization, and wavefront information are reflected in the spiral wave front. Ultra-short two-photon absorption induced by high spatial selectivity and high spatial selectivity Optical vortex ultra-short optical recording applications, spatial selectivity, high three-dimensional orbital angular motion, high degree of freedom of spiral wave front (orbital angular motion), high three-dimensional optical recording applications, multiphoton processes, optical orbital angular motion interactions, new nonlinear phenomena development. An example of two-photon absorption process in ultra-short-wavelength optical vortex is reported. In this study, the formation of ultra-short-wavelength optical vortex is successfully studied. Use Poly-Orange-Tom-1 film to absorb visible light and visible light. Optical vortex ultra-short wavelength (wavelength: 1.03μm, amplitude: 8ps, cycle number: 35MHz) for matter (NA: 0.9) for light collection on the surface of thin films (light collection system: ~4μm) for light formation AFM micro-mirror observation, diameter 3.6μm, height 300nm and surface area A photon process is formed in the narrow region near the focal point. The two-photon absorption process is carried out in the horizontal direction, and the spatial selectivity and the surface properties are formed in the horizontal direction.

项目成果

Twisted mass transport enabled by the angular momentum of light

• DOI: 10.1117/1.jnp.14.010901
• 发表时间: 2020-01
• 期刊: Journal of Nanophotonics
• 影响因子: 1.5
• 作者: T. Omatsu;K. Masuda;K. Miyamoto;K. Toyoda;N. Litchinitser;Y. Arita;K. Dholakia

Picosecond optical vortex-induced chiral surface relief in an azo-polymer film

• DOI: 10.1117/1.jnp.14.016012
• 发表时间: 2020-01
• 期刊: Journal of Nanophotonics
• 影响因子: 1.5
• 作者: K. Masuda;Ryo Shinozaki;Ami Shiraishi;Mitsuki Ichijo;K. Yamane;K. Miyamoto;T. Omatsu

光渦の二光子吸収によって形成されたキラル表面レリーフ

光学涡旋的双光子吸收形成的手性表面起伏

• 发表时间: 2019
• 作者: 篠崎 諒;増田 圭吾;一條 瑞樹;山根 啓作;宮本 克彦;尾松 孝茂
• 通讯作者: 尾松 孝茂

Two-photon induced helical relief in azo-polymer film

偶氮聚合物薄膜中的双光子诱导螺旋浮雕

• 发表时间: 2019
• 作者: K. Masuda;R. Sinozaki;M. Ichijo;K. Yamane;K. Miyamoto;T. Omatsu
• 通讯作者: T. Omatsu

Two-photon induced chiral mass-transport of azo-polymers as a function of pulse duration

双光子诱导偶氮聚合物的手性质量传递与脉冲持续时间的关系

• 发表时间: 2019
• 作者: K. Masuda;Y. Kinezuka;M. Ichijo;R. Shinozaki;K. Yamane;K. Toyoda;K. Miyamoto;T. Omatsu
• 通讯作者: T. Omatsu