NTT、アト秒光パルスの発生原理である高次高調波発生での偏光/波面形状の同時制御に成功
マイナビニュース / 2024年8月21日 15時13分
NTTは、強いレーザー光を使った波長変換である「高次高調波発生」において、これまで制御が困難であった偏光、波面形状の同時制御に世界で初めて成功したと発表した。固体結晶の特徴を利用したもので、将来の分光やレーザー加工、光ピンセット、光通信など、様々な分野における光技術の新たな応用が期待できるとしている。
高次高調波発生は、2023年にノーベル賞を受賞したアト秒光パルス発生の原理にもなっている波長変換過程であり、NTTでも長年に渡り、研究に取り組んできた経緯がある。
NTT 物性科学基礎研究所フロンティア機能物性研究部リサーチアソシエイトの永井恒平氏は、「レーザー光が持つ重要なパラメータを制御できる技術を模索することで、まだまだ新たな応用の可能性を拓くことができる。NTT 物性科学基礎研究所では、これまでにも強度や周波数、位相によってパラメータを制御してきた経緯はあるが、今回の取り組みは、偏光や波面形状も制御する新たな研究成果になる」と位置づけた。
レーザー光は、波長や周波数といった色のほか、強度、位相といった重要なパラメータを制御することにより、光通信をはじめとして、科学や産業、医療など、幅広い分野への応用が進んできたが、今後は、偏光や波面形状を制御することで、高次高調波のすべてのパラメータ制御することで、さらなる応用範囲の広がりが期待されている。
今回の技術では、波長変換を起こす固体結晶中の「対称性」と呼ばれる原子配列の規則性を活かすことで、偏光や波面形状の同時制御に成功。さらに、発生する光の偏光と波面形状を制御するための基本的な指針である光の変換法則を発見したという。
「対称性」を利用した固体高次高調波発生技術では、固体中の規則的な原子配列に起因する対称性を利用した光の制御を行っているのが特徴だ。
「従来の研究は、気体による高次高調波発生であり、原子が空間に浮いたような状態となる。だが、原子が変わってもあまり変化がなかった。それに対して、固体高次高調波発生では、固体のなかに規則的に並んでいる原子の特徴を活用して制御することができる。光電場と固体結晶の動的対称性によって、光の偏光の入力と出力の関係を法則として明らかにできた」という。
固体を変えることで、偏光や波面形状を変え、制御することができると判断しており、変換則に従う偏光制御が可能になると位置づけている。
また、「光の円偏光と光渦を相互に変換する光学実験系」を考案した成果もあげた。
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