精密時空間光学： 『知的光シンセサイザ』の研究 電気通信大学 基盤理工学専攻 美濃島 薫 光を音楽のように自由自在に奏でられる光源 『知的光シンセサイザ』 を開発して、新しい応用分野を開拓しています。 そのために、光周波数（色）が櫛状に整列し、「光のものさし」と呼ばれる高度な光（「光コム」）を作っています。光コムは、 一瞬の時間だけ光る超短パルスレーザーによって発生させます。一方、このような光は、光っている一瞬の時間にはウィ ルスの大きさくらいのわずかな距離しか進めない、空間的に局在した光でもあります。以上のような時間･空間･周波数の 多次元の特性を生かし、光の性質を使い尽くすことで、多彩な応用を実現する「知的精密時空間光学」を研究しています。 超短パルス列 【時間･空間軸】 1 ~ fs, m fs=10-15 光コム（櫛） 【周波数軸】 光を自由自在に操る道具 s 光の世界（光シンセサイザ） 光コムのスペクトル（イメージ） ~ns, m 精密で可変の「光のものさし」 超短パルスレーザーとは? as to ms 高強度フェムト秒 レーザー照射 t = 0, 100 fs プラズマ レンズ フェムト秒パルスで イメージング t > 0, 100 fs 時間 精密 変換 非線形光学 強度 ピアノ 空間 鍵盤：音の高さの規則的な並び 精密 変換 自由自在に音楽を奏でる道具 強さ、音程、リズムの制御 周波数（色） 10 m 強度、周波数、位相の制御 自由自在に光を操る道具 音楽の世界（シンセサイザ） pm to km 精密 変換 光コム コム（櫛）：波長の規則的な並び 横軸＝光の波長 多重性、 超広範囲 多次元性 極限時間分解イメージング 水 縦軸＝光強度 RF~optical waves (MHz~THz) 光周波数シンセサイザ Hz to PHz t=0 フィラメント発生 t = 7 ps 衝撃波発生 t = 40 ns 多次元性・多重性を生かした 高機能・高精度な知的応用 超高速現象の解明 Intensity fCW 超短パルス・光コムの世界 内部構造の非破壊・非侵襲計測 OCTイメージ fbeat mth frep Frequency 1. CWレーザーをコムに同期 2. サーフィンのように周波数走査 （コム間隔を変化, frep） 4.6 m ブロード・超精密な周波数可変レーザー Side view (d) 4.6 m ピコメートル変位計測 4.6 m OCTイメージ X-カプラー OCTイメージ Top view デバイスの内部構造の検査・解析 ワンショット３次元イメージング 変位測定 10 m 大気中での高分解能: 1 pm @ 1s チャープ光パルス （フェムト秒精度の時間の虹） ピコメートル精度で10 mの変位計測 F lu c tu a tio n ( m ) 10 Standard deviation=1.6 m 5 0 -5 測定対象 光の色で描く３次元地図 超高速シャッター（光のナイフ） 【空間】⇔【時間】⇔【色（周波数）】の超高速変換 動くターゲットの３次元イメージング -10 0 50 100 150 Time (s) 1.6 m, 7X10-9 of 240m 200 Group refractive index change 高精度長距離絶対計測 -6 x10 Standard deviation=2.3x10 -8 0.0 Difference -0.5 Measured Calculated by environmental data -1.0 -1.5 0 2 4 6 Time (hours) 8 10 経験式での計算と高精度に一致 100メートル以上の長距離をマイクロメートルの高精度で測定 【ホームページ】 http://www.femto-comb.es.uec.ac.jp/
© Copyright 2024 Paperzz
