偏光、波面形状の同時制御に世界で初めて成功

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2024年8月27日

#NTT

#レーザー

#高次高調波発生

　NTTは、強いレーザー光を使って光の波長を変換する過程である「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。今回、波長変換を起こす固体結晶中のと呼ばれる原子配列の規則性を活かすことでこれを可能にし、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。本成果は、将来の分光、レーザー加工、光ピンセット、光通信など様々な分野の光技術での新たな応用につながると期待されるとしている。
　レーザー光のもつ色(波長、周波数)、強度、位相、偏光、波面形状といった重要なパラメータの制御は、光通信をはじめとして科学、産業、医療の非常に広い分野への応用を生んできた。近年は強いレーザー光を照射した際の物質の光応答の研究が進み、レーザー加工や波長変換の技術につながっている。
　波長変換は目的に応じた波長のレーザー光を作り出すために重要な技術であり、そうした研究の最先端で注目されているのが、「高次高調波発生」という、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。
　NTT物性科学基礎研究所では高次高調波発生の研究に長年取り組み、発生する高調波を制御することで、将来の精密な光計測や高速な光デバイスなどにつながるような新しい光技術を模索してきた。これまで高調波の短パルス化、短波長化、高出力化により、光の周波数、強度、位相といった光のパラメータの制御を実現してきたが、さらに残りの重要な光のパラメータである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の制御をめざしている。しかし、高次高調波発生においてレーザー光の偏光、波面形状がどのように変換されるのかについて統一的な指針となる理解はなく、それらの制御が課題だった。
　レーザー光の偏光や波面形状を特徴づける方法として、それぞれ円偏光や光渦と呼ばれる光の状態に着目。今回は、固体結晶の対称性をうまく利用して円偏光から光渦を作成することで、高次高調波発生で変換される偏光と波面形状の同時制御に成功した。
　そして、それらの変換ルールが固体の対称性を反映して決まる汎用的な法則の上に成り立っていることを明らかにした。
（全文は8月28日付紙面に掲載）

この記事を書いた記者

kobayashi: 主に行政と情報、通信関連の記事を担当しています。B級ホラーマニア。甘い物と辛い物が好き。あと酸っぱい物と塩辛い物も好きです。たまに苦い物も好みます。

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