光コムのスペクトル干渉を用いた瞬時屈折率分布計測

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博士前期課程まではチャープした光コムとスペクトル干渉を用いた瞬時3次元形状計測手法の開発を行ってきた。光コムを光源とすることで高速・高精度で広ダイナミックレンジな測定を実現し、また検出系に端面配列の異なるファイババンドルを用いることで3次元情報を一度に検出する手法を開発した。そこで本研究ではこれまでの手法をさらに性質分布計測に展開し、測定対象の屈折率分布の瞬時計測手法の開発を目的とした。1年目はその初期段階として、検出系を改良することで多点の性質分布計測への展開に挑戦し、ファイババンドルに数モードのみ伝搬するFew Mode Fiber(FMF)を用いて、空間モードを情報伝達手法の一つとして利用する計測手法の初期の原理実証を行った。はじめに、FMFにCW光を入射し横モード情報検出の実験を行った。FMFから出射したCW光を空間光位相変調器で位相変調し、横モード分布の変化を計測した。その結果、複数の横モードを持つビームであっても、特定の横モードのみビームの中心強度が強まる位相変調パターンを用いることで、各空間モードを分離して検出することが可能であることが分かった。続いて、光コムを光源として、実際に物体の情報を検出する実験を行った。片方の光路にのみ透過型ターゲットを挿入した干渉計を構築し、さらにFMFに入射してIRカメラで出射光を計測すると、ターゲットの形状に応じてFMFから出射する光の空間モードが変化することが分かった。さらに回折格子で波長分解するとターゲットの奥行きに応じてスペクトル干渉縞が変化した。よって、FMFの伝搬において横モードごとに入射ビームにおける異なる空間情報を保持していることが分かった。以上により、本研究によりファイババンドルに用いるファイバをFMFに改良して複数の空間モードを利用することで、光コムを用いた多点の性質分布計測への展開の可能性を示したと言える。