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2013年10月28日 (月)

光の電場の向きと波形を自在に制御することに成功

平成25年8月12日
科学技術振興機構(JST)
東京大学
東京農工大学
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 JST課題達成型基礎研究の一環として、
東京大学 大学院理学系研究科 五神 真
教授および東京農工大学 大学院工学研究院
三沢 和彦 教授らは、光を用いて物質を
分子原子レベルで操作するために重要な、
光の持つ電場の向きと大きさの時間変化を
自在に制御できる手法を、世界で初めて
実現しました。
 
 光は電場と磁場の振動が空中を伝わる波
です。
 
 一方、物質はイオンや電子からできて
います。
 
 光が物質に当たると、物質中のイオンや
電子は光の電場に沿った方向に動かされ
ます。
 
 この電場の向きや大きさを自由に変化
させられれば、イオンや電子の運動を自在
に操作できると考えられています。
 
 このような光を当てることで物質の組成
や構造を精密に分析したり、物質を光で
変化させたりすることが可能となります。
 
 ところが、光の電場の向きと大きさの
時間変化を完全に自在に制御するのは、
技術の進歩が目覚ましい可視光の周波数
領域においてすら前例がありませんでした。
 
 今回、目で見える可視光よりも
100分の1ほど低い周波数を持つ
テラヘルツ光注1)の自在な制御に成功
し、光の電場の向きや波形を完全に制御
できることを示しました。
 
 今回研究グループは、テラヘルツ光を
発生させるために結晶に照射する可視光
レーザーの振動方向と振幅の時間変化を
制御することで、テラヘルツ光の電場の
向きと時間波形を自在に制御することに
成功しました。
 
 また、目的のテラヘルツ波を得るために
可視光レーザーパルスに必要な条件を
求める逆問題を解くアルゴリズムも新たに
考案しました。
 
 今回の成果は、光を自在に制御する手法
を開拓するという基礎的意義にとどまらず、
テラヘルツ光の応用の可能性を大きく
広げるものです。
 
 本研究は、東京農工大学の
佐藤 正明 氏、東京大学の樋口 卓也 氏、
神田 夏輝 氏の3名の博士課程大学院生
(当時)が中心に連携協力のもとで研究を
進めたものです。
 
 本研究成果は、2013年8月11日
(英国時間)発行の英国科学雑誌
「Nature Photonics」の
オンライン速報版で公開されます。
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 素晴らしい。
 
>テラヘルツ光の電場の向きと時間波形を
>自在に制御することに成功しました。
>また、目的のテラヘルツ波を得るために
>可視光レーザーパルスに必要な条件を
>求める逆問題を解くアルゴリズムも
>新たに考案しました。
 
 良いですね。
 
>今回の成果は、光を自在に制御する
>新しい手法を考案しそれを実証した
>という基礎的意義にとどまらず、
>テラヘルツ光の応用の可能性を大きく
>広げる成果です。
 
>電場の向きや時間波形が自由自在に
>設計されたテラヘルツ電磁波を使う
>ことで、材料科学・生体分子計測・
>電波天文学などの基礎学術分野から
>情報通信・環境計測・医療診断などの
>実用分野に至る幅広い分野で活用の
>自由度が飛躍的に広がるものと期待
>されます。
>現在、光パルスの極短化の研究が
>加速して進んでおり、この手法は
>テラヘルツにとどまらず、可視光までの
>広い周波数帯域に、今後活用されると
>期待されます。
 
 大いに期待できそうです。

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