回転する光ビームとその応用

図：回転する光ビームによる微小物体の回転

光は電場や磁場の変動が空間を伝わって行く波としての性質を持ち、変動の大きさ（振幅）、変動の山や谷の状態が伝わるタイミング（位相）、電場や磁場の向きの偏り（偏光状態）によって特徴付けられます。レーザービームの位相を場所によって山や谷のタイミングが変わるように上手く調整すると、回転しながら進む光を作ることができ、この回転を使って小さな物体を回すことができます。また、この場所による位相の違い（空間位相分布）を情報伝達に利用することも考えられています。
（「光渦と角運動量」、数理科学 No. 597、p. 49-55 (2013)）

光ビーム断面内のエネルギーの流れを可視化する

図：光ビーム断面内のエネルギーの流れ。白い部分では左回り、黒い部分では右回りに流れている。矢印は場所ごとの流れの方向を表したもの。

光はエネルギーの流れとそれに伴う運動量を持っていて、照射された物体に力を及ぼすことが知られています。この力はソーラーセイルによる宇宙船の駆動や細胞等の微小物体の操作等への応用が進められています。宮本研では場所によって異なる振幅・位相を持つ光ビームを詳しく測ることによって、ビーム断面内のエネルギーの流れを明らかにする研究を進めています。
（Journal of Optics Vol. 15, No. 4, Article 044002 (2013).） リンク：http://iopscience.iop.org/2040-8986/labtalk-article/52915 LabTalk - Visualizing the energy flow in experimentally generated beams. - IOPscience