非線型光学効果による超短トポロジカル光波の全角運動量超高速制御

本研究では、超短トポロジカル光波の全角運動量を一軸性結晶の非線型光学効果を通じて超高速制御し、超短トポロジカル光波を用いた光多重通信への有用性を示すことを目指している。そのために、全角運動量を有する超短トポロジカル光波が一軸性結晶内で非線型伝播する際の全角運動量分布の変化について明らかする。平成27年度は、全角運動量を有する超短トポロジカル光波が一軸性結晶内で非線型伝播する際の全角運動量分布の変化を実験的に明らかにする研究目標を達成するため、1.全角運動量を有する超短トポロジカル光波生成系の構築、2.偏光分布(スピン角運動量分布)測定と軌道角運動量分布測定を融合した、超短トポロジカル光波の全角運動量分布精密測定系の構築を行った。1に関しては、円筒対称偏光分布を有する広帯域光パルスをコヒーレント結合系で生成した。この広帯域光パルスは申請者が提案している拡張ストークスパラメータ・拡張偏光度と呼ばれる基準を通じて完全定量的に評価された。生成した円筒対称偏光分布を有する広帯域光パルスは、適切な分散補償をコヒーレント結合系の前で施すことにより、超短トポロジカル光波に成りえるため、全角運動量を有する超短トポロジカル光波生成系の構築がほぼ完成している状態である。2に関しては、偏光分布を測定するために一般的に用いられる回転位相子法と、軌道角運動量分布測定を行うために申請者が所属する研究グループが提案している干渉を用いた光電場再生法を組み合わせ、全角運動量分布精密測定系の構築を行った。実験による検証の結果、エネルギー比にして数%程度の他モード混入が見分けられることが分かった。

本研究では、超短トポロジカル光波の全角運動量を一軸性結晶の非線型光学効果を通じて超高速制御し、超短トポロジカル光波を用いた光多重通信への有用性を示すことを目指している。そのために、全角運動量を有する超短トポロジカル光波が一軸性結晶内で非線型伝播する際の全角運動量分布の変化について明らかする。平成27年度は、全角運動量を有する超短トポロジカル光波が一軸性結晶内で非線型伝播する際の全角運動量分布の変化を実験的に明らかにする研究目標を達成するため、1.全角運動量を有する超短トポロジカル光波生成系の構築、2.偏光分布(スピン角運動量分布)測定と軌道角運動量分布測定を融合した、超短トポロジカル光波の全角運動量分布精密測定系の構築を行った。1に関しては、円筒対称偏光分布を有する広帯域光パルスをコヒーレント結合系で生成した。この広帯域光パルスは申請者が提案している拡張ストークスパラメータ・拡張偏光度と呼ばれる基準を通じて完全定量的に評価された。生成した円筒対称偏光分布を有する広帯域光パルスは、適切な分散補償をコヒーレント結合系の前で施すことにより、超短トポロジカル光波に成りえるため、全角運動量を有する超短トポロジカル光波生成系の構築がほぼ完成している状態である。2に関しては、偏光分布を測定するために一般的に用いられる回転位相子法と、軌道角運動量分布測定を行うために申請者が所属する研究グループが提案している干渉を用いた光電場再生法を組み合わせ、全角運動量分布精密測定系の構築を行った。実験による検証の結果、エネルギー比にして数%程度の他モード混入が見分けられることが分かった。