径方向偏光レーザー光による新しい不透明微粒子精密操作法の実現と応用

径向偏振激光不透明颗粒精密操控新方法的实现与应用

• 批准号: 06J05354
• 负责人: 小澤 祐市
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J05354/
• 关键词: レーザー; 軸対称偏光; 光トラッピング; 不透明微粒子; ベクトル回折

本年度は,簡便かつ高効率な径方向偏光(以下,径偏光とする)レーザー光発生手法として,同心円構造のフォトニック結晶ミラーを用いたレーザー共振器からの径偏光ビーム直接発振を新たに試み,単一横モードでの径偏光ビーム発生に成功し,最大で2.7Wの出力が得られた.また,実際に径偏光レーザー光源を用いて光トラッピング実験を実施した.従来の光トラッピングでは,光の偏光状態がもたらす効果についてはほとんど議論されていない.そこで,径偏光ビームを光トラッピングの捕捉ビームとした場合の効果について明らかにするため,トラップ効率の偏光依存性に関して実験的な検証を試みた.粒径が数μm程度のホウ珪酸ガラスおよびポリスチレン粒子について,軸方向トラップカ,および横方向トラップ力測定を行った.これらの測定により,特に鉛直方向に粒子を持ち上げる力となる軸方向トラップ力では,径偏光ビームが最も大きな効率を示す結果が得られた.捕捉ビームが径偏光の場合,粒子表面に入射する全ての光線がp偏光となることに起因し,粒子表面での反射に起因した散乱力が径偏光では最も小さくなるためと考えられる.実際に,幾何光学モデルを用いた軸方向トラップ効率の計算により,本実験結果と一致する数値計算結果が得られており,捕捉ビームの偏光状態に起因したトラップ効率の差異を本研究により初めて実証した.これらの結果は,媒質との相対屈折率がより大きな粒子を対象とした光トラッピングにおいて,径偏光ビームが極めて有効であることを示唆しており,従来法では困難であった半導体等の微粒子に対する径偏光ビームを用いた3次元的な光トラッピングの可能性が十分期待される結果と言える.

This year, a new method for generating light with high efficiency and radial polarization (hereinafter referred to as radial polarization) was developed. The maximum output of 2.7W was obtained. In fact, the light source of radial polarization is used in the implementation of optical polarization. The polarization state of the light is different from the polarization state of the light. In this case, the polarization dependence of the polarization efficiency is related to the detection of polarization. Particle size of several μm particles, axial direction, transverse direction, force measurement. The results show that the vertical direction of the particle is different from the axial direction of the particle. When capturing radially-polarized light, the incident light on the particle surface is caused by p-polarized light, and the scattered light on the particle surface is caused by radially-polarized light. In fact, the geometric optics used in the calculation of the axial direction of the polarization efficiency, the results of this study are consistent with the results of the numerical calculation, to capture the polarization state of the cause of the polarization efficiency differences, this study is the first to prove. As a result, the relative refractive index of the medium is very high, and the relative refractive index of the medium is very high.

项目成果

Simultaneous generation of helical beams with linear and radial polarization by use of a segmented half-wave plate.

• DOI: 10.1364/ol.33.000399
• 发表时间: 2008-02
• 期刊: Optics letters
• 影响因子: 3.6
• 作者: H. Kawauchi;Y. Kozawa;S. Sato;Takashi Sato;S. Kawakami

Observation of longitudinal field of focused laser beam by second harmonic generation

通过二次谐波发生观察聚焦激光束的纵向场

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of the Optical Society of America B 25
• 作者: Hiroki Sugiura;Daisuke Sakai;Harunori Otani;Kazuhiro Terahishi;Yusuke Takahira;Ryo Amemiya;Masahiko Yamaguchi;Yusuke Takahira and Masahiko Yamaguchi;Ayaka Suzuki;清水健司;清水健司;清水健司;清水健司;清水健司;清水健司;Yuichi Kozawa
• 通讯作者: Yuichi Kozawa

軸対称偏光ビームの発生と集光特性

轴对称偏振光束的产生和聚焦特性

• 发表时间: 2006
• 期刊: 光学 35・12
• 作者: Hiroki Sugiura;Daisuke Sakai;Harunori Otani;Kazuhiro Terahishi;Yusuke Takahira;Ryo Amemiya;Masahiko Yamaguchi;Yusuke Takahira and Masahiko Yamaguchi;Ayaka Suzuki;清水健司;清水健司;清水健司;清水健司;清水健司;清水健司;Yuichi Kozawa;Kazuhiro Yonezawa;Hikaru Kawauchi;Yuichi Kozawa;Yuichi Kozawa;Yuichi Kozawa;Hikaru Kawauchi;Kazuhiro Yonezawa;Yuichi Kozawa;Yuichi Kozawa;Toru Hirayama;Kazuhiro Yonezawa;小澤祐市
• 通讯作者: 小澤祐市

Sharper focal spot formed by higher-order radially polarized laser beams

• DOI: 10.1364/josaa.24.001793
• 发表时间: 2007-06-01
• 期刊: JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA A-OPTICS IMAGE SCIENCE AND VISION
• 影响因子: 1.9
• 作者: Kozawa, Yuichi;Sato, Shunichi
• 通讯作者: Sato, Shunichi

Radially polarized laser beam from a Nd:YAG laser cavity with a c-cut YVO4 crystal

• DOI: 10.1007/s00340-007-2622-x
• 发表时间: 2007-04
• 期刊: Applied Physics B
• 作者: Y. Kozawa;K. Yonezawa;S. Sato