项目标书摘要：デジタル位相共役鏡では光の干渉を利用するが,一般的な干渉計では光源の過干渉距離と,標的が移動することによる光路長の変化による干渉縞消去が問題になる。これを解決するためのゼロ光路長差干渉計を設計し,フィールドテストを行って実現可能性を確かめることが本来の目標であったが、実験拠点を移動させる必要が出たため一時的に研究活動を中断した。一方で、室内環境で長距離離れた標的に対し位相共役光を発生させ、人工的空気揺らぎの補正に成功したのはフィールドテストに進む準備状況として大きく前進したと言える。大気中での無線による光伝送が近年急速に注目されている。これら無線光伝送は地上—衛星間などの長距離自由空間無線光通信などのほか,遠隔から光エネルギーをドローンなどの標的に照射する飛翔体への無線給電や,宇宙空間太陽光発電などと、民生から宇宙開発までの幅広い応用の可能性を秘めている。遠隔移動体への無線光給電を実現するには,ターゲットの捕捉と追跡に加え,ターゲットの位置で集光するための波面制御技術が要求される。特に大気中を光が伝播する自由空間光エネルギー伝送では、風と共にゆらぐ屈折率が光波面の歪みを生じさせ、ビームワンダリングやシンチレーションと言った現象が生じる。これに対し、光位相共役は機械的な制御なしに光波面の補正を行い、正確な目標追跡と焦点合わせを行うための有望な技術である。本研究では従来の非線形光学媒質を用いる方法ではなく、カメラと空間光変調器を用いたより汎用性の高いデジタル光位相共役法を採用している。実験により、30mの距離で波面歪みの補正が可能であることが分かった。実験では、カメラの露光から位相共役光の発生まで12±3msの遅延を示した。動いているターゲットを追跡する能力をテストしたところ、位相共役光はわずか1.9%の移動誤差でターゲットを追尾し、線形応答を示した。30mの光路中にはんだごてを置き、人工的に大気揺らぎを模擬したところ、位相共役は非位相共役光に比べてビームの揺らぎを74%減少させた。長距離離れた標的位置での位相共役光は回折限界程度の大きさになることが確認できたため、今後は位相共役鏡の実質的な開口サイズを広げるためにカメラ前に縮小光学系を設置することを検討する。これにより、カメラに入射しない物体光の情報ロスを防ぐことができ、高い忠実度で位相共役光を発生させることができると考えられる。また、可干渉距離の制約を克服するために、参照光を光ファイバーに入射させて光路差を可干渉距離以内にすることを検討する。Reason:デジタル位相共役鏡では光の干渉を利用するが,一般的な干渉計では光源の過干渉距離と,標的が移動することによる光路長の変化による干渉縞消去が問題になる。これを解決するためのゼロ光路長差干渉計を設計し,フィールドテストを行って実現可能性を確かめることが本来の目標であったが、実験拠点を移動させる必要が出たため一時的に研究活動を中断した。一方で、室内環境で長距離離れた標的に対し位相共役光を発生させ、人工的空気揺らぎの補正に成功したのはフィールドテストに進む準備状況として大きく前進したと言える。Outline of Research at the Start:デジタル位相共役鏡では光の干渉を利用するが,一般的な干渉計では光源の過干渉距離と,標的が移動することによる光路長の変化による干渉縞消去が問題になる。これを解決するためのゼロ光路長差干渉計を設計し,環境外乱に対する耐性を向上させる。最終的にはフィールドテストを行い,無線光伝送の実現可能性を探る。
