特異光波動場の生成と制御

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本研究は,偏光やコヒーレンスなどベクトル光波のもつ統計的性質を精密に計測・制御するための基礎技術を開発することを目的とする.具体的には,最近我々が提案したコヒーレンスホログラフィーという3次元空間のスカラー場のコヒーレンス関数を自由に生成・制御するための原理をベクトル場に発展させてベクトル光波動場の相関をあらわすコヒーレンス偏光行列の各要素や一般化ストークスパラメータを制御することを目指す.今年度の成果を以下に要約する.1.ベクトル場コヒーレンスホログラフィーの提案とコヒーレンス偏光Vortexの生成ベクトル光波の偏光とコヒーレンスを統合した偏光コヒーレンス場の一般化されたvan Cittert-Zernikeの定理を導出した.この定理を基礎原理としてスカラー場のコヒーレンスホログラフィーの原理を発展させ,直交する2偏光成分に対して個別のコヒーレンスホログラムを設計することにより,空間の任意の2点間のベクトル光波動場のコヒーレンス偏光行列を制御するベクトル場コヒーレンスホログラフィーの、原理を提案し,コヒーレンス偏光行列要素に所望の位相特異点をもつ特異波動場の生成に成功した.2.ストークスホログラフィーの提案と実証実験偏光コヒーレンス場を制御するための新しい技術として次のようなストークスホログラフィーの原理を提案した.物体光と参照光に互いに直交した偏光を用い,従来の強度干渉縞に代わる偏光状態の干渉縞を生成し,それを静止位相拡散板で散乱させて,偏光干渉計で散乱場の偏光成分を検出して空間的相関関数を求めると,記録された物体像が一般化ストークスパラメータの空間分布として再生されることを理論的に予測し実験により確認した.