高次ベクトルベッセル渦巻き光は、非回折性、自己修復性、そしてその横断面において異方性の渦巻き偏光分布と螺旋状の位相を同時に有しており、情報伝送、イメージング、干渉耐性、粒子操作などの分野で大きな応用可能性を持つ。本論文は、モード抽出原理と光ペン技術に基づき、従来の二重ビーム個別に変調して高次ベクトルベッセル渦巻き光を生成する方法に代わる手法を提案する。単一の入射光ビームに基づき高次ベクトルベッセル渦巻き光を抽出・生成し、その自由空間内での伝搬特性と自己修復特性をシミュレーション計算および実験的に検証した。また、トポロジカル数および渦光階数をそれぞれ0、1、2とした場合を例に、これらがベクトルベッセル渦巻き光の伝搬特性と自己修復特性に及ぼす影響を比較分析した。数値シミュレーションおよび光学実験の結果は、光ビームの伝搬過程において渦光階数およびトポロジカル数の大小は中心領域の光強度が発散しない無回折状態の維持に影響せず、伝搬に障害が発生し損傷を受けた場合、トポロジカル数が小さい光束ほど自己修復に要する時間が短いことを示している。本研究は光学的捕捉、光学的イメージング、光学通信などの分野への応用研究に重要な潜在的意義を有する。

高次ベクトルベッセル渦巻き光;無回折特性;自己修復特性