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宇都宮大学、埼玉医科大学、早稲田大学、三次元工学会、アリゾナ大学による共同研究グループは、任意の偏光を持つテラヘルツ光の偏光状態をスナップショットで解析する手法を開発した。同技術はテラヘルツ光の偏光を制御するために重要となる。

同研究では、テラヘルツアクロマティック軸対称波長板(TAS plate)とテラヘルツ検光子で透過後のテラヘルツ光の光強度分布をパイロカメラによって1枚撮像するだけで、テラヘルツ光の偏光を決める手法を実証した。詳しく調べるために、テラヘルツ検光子の角度方向に対するテラヘルツ強度分布を複数枚測定し、フーリエ変換することにより、入射偏光のストークスパラメータをすべて算出。このストークスパラメータを用いてテラヘルツの強度分布を再計算することにより、未知の入射偏光だけでなく、TAS plate透過後のベクトルビームの偏光状態も解析できることを示した。さらに、TAS plateを用いると、検出するだけでなく、逆に発生に使うこともでき、テラヘルツ光ベクトルビームの生成にも適用できることを示したとのことで、これらのことから、任意の偏光をもつテラヘルツ光の偏光を解析する革新的な手法が開発されたことになる。

今回の成果は、ベクトルビームとしてのテラヘルツ光の偏光を解析する新しい手法を実証した。これにより、テラヘルツ波の偏光を制御するために必要な計測系ができたことを意味する。

今後は、同手法でテラヘルツ光の電場の向きをモニタしながらテラヘルツ光の偏光を設計することによって、物性科学、情報通信、生体計測、天文学、セキュリティなどのテラヘルツ光に関する分野への貢献が期待される。例えば、偏光状態がよく制御されたテラヘルツ光により分子振動や物質の構造骨格などを解析する物性科学などに寄与することになり、将来的にはレーザ加工機や高密度記録媒体、顕微分光分析装置の開発を目指した応用発展も期待される。また、この偏光解析法は、テラヘルツ光のみならず、遠赤外線から、可視光、X線にいたる電磁波全般にも今後活用されるものと期待される。

同研究は、宇都宮大学大学院工学研究科の東口武史准教授、及川大基(博士前期課程大学院生)ら、埼玉医科大学保健医療学部の若山俊隆准教授、米村元喜客員教授ら、早稲田大学理工学術院総合研究所の坂上和之講師、鷲尾方一教授ら、三次元工学会の吉澤徹理事長、アリゾナ大学のタイヨスコット教授、宇都宮大学オプティクス教育研究センターの大谷幸利教授との共同研究として実施され、研究成果の詳細は、3月24日付の英科学誌「Scientific Reports」オンライン版に掲載される予定だという。

(松本暢夫)