微粒子の光トラップ・回転操作のための高次ラゲールガウスビームの生成

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微粒子の光トラップ・回転操作への応用を念頭に、高次の位相特異点を持つラゲールガウス(LG)ビームを効率よく生成することを目指し、以下の研究を行った。1.(LGビーム生成の数値シミュレーションによる検討)高次LGビーム発生上の問題点を解決するため、数値シミュレーションを用いて原因分析を行った。ホログラムの照射条件を変えることによって部分的な改善が得られることが分かった。位相特異点の分裂については、非点収差が原因となり得ることを突き止めたが、原因を完全に特定するには至らなかった。2.(ヘリウムネオンレーザーによるホログラムの照射条件の検討)数値シミュレーションと平行してビーム生成実験を行い、照射条件の検討を行った。シミュレーションとの間には良好な一致が得られた。3.(複数の波長での生成)ヘリウムネオンレーザーについて得られた知見をもとに、他の波長についても諸条件の検討を行った。特に、ダイオード励起固体レーザーの基本波のm次のLGビームと第2高調波の2m次のLGビームの両方を効率良く発生させるホログラムの作成に成功した。この2つのビームは同軸で発生するため、発展的な応用が期待できる。4.(微粒子のトラップ・回転操作における次数と波長の影響の検討)安定なトラップを得るためには、高次の位相特異点の分裂の解消が必要との結果を得た。平均強度あたりのトルクの上昇は高次化もしくは長波長化で達成できるが、長波長化には限界があるため、引き続き高次LGビームの改良を行うことが重要である。