北海道大学 研究シーズ集

Manufacturing Technology

トポロジカル光波の発生・計測技術の開発

山根 啓作 准教授 Keisaku Yamane
博士(工学)

光渦などに代表されるトポロジカル光波は、その特異な性質から近年物質微細加工、情報通信の大容量化や超解像顕微鏡などへの応用が期待されています。我々の研究室ではトポロジカル光波の応用を目指し、現在光源や計測技術の開発を行っています。

研究の内容

光渦は図1に示すようにビーム断面内にらせん状の位相分布とドーナツ状の強度分布を持っています。こうした性質を用いると、従来の光学顕微鏡の空間分解能を遥かに超える性能をもつ顕微鏡やナノメートルオーダーの微細加工が実現できます。私達の研究室では、こうした光と、非常に時間幅の短い(10の12乗~15乗分の1秒)超短光パルスと呼ばれる光との融合によってさらに新しい応用展開を可能にすべく研究開発を行っています。現在基盤技術の開発を主として行っており、らせん位相をコンピューター制御可能で、かつ数十GWのピークパワーを持つ超短光渦パルスの発生に成功しています。また、らせん位相度を瞬時に計測する全く新しい計測法の開発にも成功しています(図 2)。こうした独自に開発した基盤技術を用いて現在物質加工や通信技術への応用を進めています。

  • Figure 1 光渦の強度及び位相分布

  • Figure 2 らせん度計測の概念図

社会実装への可能性

  • ・物質微細加工
  • ・レーザーピンセット
  • ・情報通信の大容量化
  • ・超解像顕微鏡

産業界や自治体等へのアピールポイント

全く新しい応用が可能な高度で最先端の基板技術の開発に成功しています。これらの技術を用いて加工等の物質制御だけでなく情報通信への展開も行っていきたいと考えています。

関連情報

2018/4/3公開