3次元多重グレーティングにおける多重散乱現象の解析と3次元結像理論に関する研究

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本年度は,3次元結像理論の解析を行った。この解析を下に、フォトリフラクティブ結晶を用いて3次元光メモリの読み出し精度について検討した。まず、近軸近似を用いない、3次元OTFを導出した。これにより、大きなNAをもつ顕微鏡対物などの結像を論じることが可能となった。透過型顕微鏡、および反射型顕微鏡の3次元OTFについて議論した。また、複数のグレーティングが存在するときの多重散乱について、光波結合理論、ボルン近似を用いて、解析した。その結果、グレーティングの波数ベクトルが閉じているときには、グレーティングの位相が、回折光の強度に大きく影響することがわかった。また、屈折率変化の大きさと波数ベクトルに対する入射光の角度に関係して、回折効率が簡単な式で定式化できることがわかった。導出した結像理論を用いて、フォトリフラクティブ結晶を用いた3次元光メモリのデータの読み出し特性について理論的および実験的に解析した。フォトリフラクティブ結晶中に多層に記録されたデータを読み出す方法について検討した。データは、媒質中に屈折率分布として記録されているので、データの読み出し方法としては、位相差顕微鏡、微分干渉顕微鏡などを用いることができる。位相差顕微鏡を用いたときに、得られるデータ像を3次元OTFの理論を用いて、解析し、実験と比較した。その結果、理論と実験結果が良く一致した。また、フォトリフラクティブ結晶中の奥の方にデータを記録し、そのデータを再生するときに生じる収差についても解析した。