千葉大ら,cmスケールの螺旋ファイバーを作製

千葉大学と英セントアンドリュース大学の研究グループは,光渦の安定した空間伝搬を可能にする「螺旋ポリマーファイバー」を,先行研究より100倍以上長いセンチメートルスケールで創成することに世界で初めて成功した(ニュースリリース)。

より大容量・高速の通信を実現する手段として,光渦を利用した次世代光通信が注目されている。複数の光渦にデータを幾重にも重ねることで,100Tb/sを超える大容量高速通信ができるとされている。

しかし,光渦を安定して空間伝搬できる実用的なファイバーの作製方法は未だ確立されていない。これまでの研究で作製されたファイバーの長さはマイクロメートルスケールが最大であり,実用化には多くの課題が残されていた。

実験は波長532nmのレーザーを用いた。螺旋型位相板と円錘レンズを用いて発生させた非回折光渦(1次ベッセルビーム)を開口数0.4,倍率20の顕微鏡対物レンズを用いて光硬化性樹脂中に照射した。焦点距離が長い非回折光を用いることで,長尺螺旋ファイバーを容易に作製することができる。

作製したファイバーの一例(長さ5.8mm,ファイバー直径~6μm,螺旋のねじれの間隔 平均250μm)では,レーザーのパワー0.75W,露光時間15秒で形成された。

この実験では,「光導波路自己形成」という自己組織化現象を利用している。光硬化性樹脂は光硬化と同時に屈折率が上昇し,光を閉じ込めるレンズのように振舞う。その結果,光は硬化した樹脂中を回折することなく安定に伝播すると同時に,さらに光硬化を促進し,樹脂がファイバーへと成長する。

非回折でない通常の光渦(LG:ラゲールガウスビーム)と非回折光渦(BB)で作製したファイバーの透過光パターンを比較すると,非回折ではない通常の光渦でファイバーを作製した場合,ファイバーが形成されるとともに(時間経過とともに)透過光のパターンは急激に劣化して,最終的には原形をとどめないランダムな散乱光になってしまう。一方,非回折光渦でファイバーを作製すると,ファイバーからの透過光は,時間経過によらず円環状を保つ。

また,形成されたファイバーは螺旋を描いているが,これは非回折光渦の軌道角運動量が転写されてファイバーが捩じれたことによる。

今回作製したセンチメートルスケールの螺旋ファイバーの光伝播性能は良好であることも確認した。この成果により創成された「長尺螺旋ポリマーファイバー」は,光渦を安定して伝搬できる光ファイバーの実用化に向けた大きなステップだとしている。

キーワード:

関連記事

  • 阪大、メガワット級レーザーで3,000超の光渦同時生成に成功 大規模光制御技術に道

    大阪大学レーザー科学研究所・准教授の中田芳樹氏らの研究グループは、光の波面が渦状に進む「光渦」を3,070個同時に整列させた大規模光渦アレイを、メガワット級の高出力で生成したと発表した(ニュースリリース)。 光渦は軌道角…

    2026.04.28
  • NTT、超薄の透過型液晶メタサーフェスデバイスを開発

    NTTは、世界最薄とする3.5μmの透過型液晶メタサーフェスデバイスを開発し、透過電波の方向や集光位置の可変制御を実証したと発表した(ニュースリリース)。 現在、6Gにおける多様なユースケースを支える超高速無線通信の実現…

    2026.03.30
  • NTT、4コアマルチコア光ファイバーで世界最高容量の192コア海底ケーブルを開発

    NTTはIOWN構想が掲げる大容量光伝送基盤の実現に向け、1本の光ファイバー内に4つのコアを配置した4コアマルチコア光ファイバー(MCF)192コアの海底ケーブルシステムを開発したと発表した(ニュースリリース)。 現在、…

    2026.03.13
  • NTTや東大など、世界最高のスクイーズド光生成 光量子コンピュータ高性能化へ

    NTT、東京大学、理化学研究所、OptQCは、導波路型光デバイス(PPLN導波路)を用いて、高品質かつ広帯域の「スクイーズド光」を生成し、導波路型デバイスとして世界最高とする量子ノイズ圧縮10.1dBを達成したと発表した…

    2026.03.05
  • 早稲田大、超短パルス光による電子温度制御で広帯域な光スイッチング機構を発見

    早稲田大学の研究グループは、縮退半導体InNにおいて、フェムト秒レーザーにより電子の「温度」を瞬時に制御することで、広帯域な光スイッチングが可能になることを明らかにした(ニュースリリース)。 半導体材料では、バンドギャプ…

    2026.03.05

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア