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UMD研究者、レーザ光「スモークリング」を発見

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September, 15, 2016, College Park--強力なレーザビームは、適切な条件では、自己レンズや「自己集束」として働き、非常に強力なビームになる。メリーランド大学(UMD)の物理学チームは、このような自己集束レーザパルスが、スモークリング(煙の輪)によく似た光エネルギーの激しい渦を生成することを発見した。このドーナツ型の光構造は、「時空光学渦」として知られており、光エネルギーが輪の内側を流れ、次に外側を戻ってくる。
 渦巻きは、レーザパルスに沿って光の速度で進み、その周りのエネルギーの流れを制御する。新発見の光学構造は、Physical Review Xに発表されている。
 研究チームは、レーザスモークリングを「時空光学渦」(STOV)と名付けた。その光の構造は至る所にあり、適切な条件を与えれば、強力なレーザによって簡単に作れる。チームは、STOVによって、高強度レーザ研究の分野で、数十年前からの異常な結果や説明のつかない結果が説明できるようになると考えている。
 従来の空間光学渦は、以前の研究からよく知られている「軌道角運動量(OAM)」渦の中心であり、ここでは光エネルギーがビーム伝搬方向の周りに回転する。これは、洗面器から排出される水が排水管の周りで回転するようなものである。これらの渦は中心ビームの形状に影響を与えるので、高解像度顕微鏡など先進的なアプリケーションで有用であることが証明されている。
 「今回発見されたスモークリング渦は、以前に知られていた光学渦よりも一段とアプリケーションの幅は広い。それらは時間動的であり、動かないままではなく、ビームとともに動くからである。これは、光の速度付近で動く粒子の操作にリングが役立つことを意味する」と論文の筆頭著者、Nihal Jhajj氏はコメントしている。
 最終的に、STOVは、例えば強力なSTEM顕微鏡の設計で役立つ可能性がある。