研究者業績

平山 颯紀

ヒラヤマ ソウキ  (Soki Hirayama)

基本情報

所属
千葉大学 分子キラリティー研究センター 特任助教
学位
博士(工学)(2022年3月 東京大学)
修士(工学)(2018年3月 早稲田大学)
学士(工学)(2016年3月 早稲田大学)

連絡先
skhrymiis.u-tokyo.ac.jp
研究者番号
71016334
ORCID ID
 https://orcid.org/0009-0005-4329-8614
J-GLOBAL ID
202401002031160691
Researcher ID
MVU-6925-2025
researchmap会員ID
R000070573

論文

 3
  • Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Yoshito Y. Tanaka, Tsutomu Shimura
    Optics Express 32(24) 42184-42203 2024年11月4日  査読有り筆頭著者責任著者
    In this study, a method for shift multiplexing surface holograms was proposed for data storage systems. Shift multiplexing of surface holograms is inhibited by noise specific to Raman–Nath diffraction. We proposed a model to analyze the influence of noise. Subsequently, we proposed a method for noise suppression to arrange signal and reference pixels in a shape similar to the Greek letter “Π.” The proposed method is generally applicable to thin holograms in which Raman–Nath diffraction occurs. The effectiveness of noise suppression using the proposed method was experimentally demonstrated. We theoretically estimated that a shift multiplexing surface holographic data storage system using the proposed method could achieve a significantly higher data transfer rate than conventional optical discs while maintaining a comparable storage density.
  • Takuya Nonaka, Soki Hirayama, Tsutomu Shimura, Ryushi Fujimura
    Photonics 11(6) 507-507 2024年5月26日  査読有り
    Intensity-modulated signals have the advantage of being directly detectable by the image sensor but have the drawback that the signal quality is easily deteriorated by crosstalk noise, in contrast to phase-modulated signals. In order to suppress the crosstalk noise, we propose a new signal arrangement for multilevel intensity-modulated signals. The concept of our method is to reduce the number of adjacent pixels that are a source of inter-pixel crosstalk noise and to minimize intensity modulation owing to interference with crosstalk noise. We have numerically and experimentally demonstrated that our method can reduce the error rate and improve the recording density compared to the conventional signal arrangement. Our proposed method offers a promising solution for achieving higher recording densities in intensity-modulated holographic data storage systems.
  • Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Shinsuke Umegaki, Yoshito Y. Tanaka, Tsutomu Shimura
    Photonics 6(2) 70-70 2019年6月19日  査読有り筆頭著者
    Holographic memory is currently attracting attention as a data storage system capable of achieving a data transfer rate of about 105~106 times that of an optical disc such as Blu-ray disc. In conventional holographic memory, data is generally recorded by optical writing using volume holograms. However, a volume hologram has the problem not only that it is required to have high mechanical accuracy of a system and low coefficient of thermal expansion of a recording medium, because reconstruction tolerance is extremely low, but also that duplicating time efficiency is poor because whole data cannot be recorded at once. In this paper we proposed surface holographic memory that achieved a high data transfer rate, stable readout performance, and collective duplication by expressing holograms with fine surface asperity. Furthermore, the theoretical formulas of recording and reconstruction processes in the proposed system were derived and the reconstruction characteristics of the hologram were evaluated by numerical simulation. As a result, the proposed method generated reconstructed image readout with sufficient signal for a single page recording. However, the reconstructed image had noise, which was particular to a surface holographic memory.

講演・口頭発表等

 32
  • Soki Hirayama
    Structured and Chiral light fields for Interdisciplinary Science 2025年2月28日 Chiral Light Materials Science & Center of light for life  招待有り
  • Tsutomu Shimura, Kanta Niihara, Soki Hirayama, Ryushi Fujimura
    International Workshop on Holography and related technologies 2024 2024年12月12日  招待有り
  • Jianying Hao, Ruixian Chen, Xiao Lin, Ryushi Fujimura, Soki Hirayama, Xiaodi Tan, Tsutomu Shimura
    International Workshop on Holography and related technologies 2024 2024年12月11日  招待有り
  • Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Tsutomu Shimura
    International Workshop on Holography and related technologies 2024 2024年12月10日
  • 平山颯紀
    第23回偏光計測研究会 2024年12月5日 一般社団法人 日本光学会 偏光計測制御技術グループ  招待有り
  • 平山颯紀, 藤村隆史, 志村努
    日本光学会年次学術講演会 2024年11月30日 一般社団法人 日本光学会
  • Jianying Hao, Ruixian Chen, Xiao Lin, Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Xiaodi Tan, Tsutomu Shimura
    日本光学会年次学術講演会 2024年11月30日 一般社団法人 日本光学会
  • Jianying Hao, Xiao Lin, Ryushi Fujimura, Soki Hirayama, Tsutomu Shimura, Xiaodi Tan
    International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory 2024 (ISOM'24) 2024年10月23日  招待有り
    Traditional holographic data storage only use amplitude to encode information, not fully exploiting capacity potential. In addition to amplitude multi-valued phase encoding can also be utilized to enhance storage capacity. In this report, we introduced deep learning method for complex amplitude decoding, the optical system is simple, stable, and offers higher retrieval accuracy.
  • 大村 洸翔, 平山 颯紀, 藤村 隆史, 志村 努
    第85回応用物理学会秋季学術講演会 2024年9月18日 公益社団法人 応用物理学会
    誘電体メタサーフェスにおいて、光の位相、偏光、強度の3つのパラメータを独立に変調することのできるメタサーフェスの研究は少ない。我々は、ホログラフィーの分野で利用されるダブルフェイズの考え方を取り入れ、2つのメタアトムを一つの変調単位として利用することにより、3つのパラメータを独立に変調できる誘電体メタサーフェスを考案した。今回はその原理実証として、電磁場シミュレーションを行った結果を発表する。
  • Jianying Hao, Xiaoqing Zheng, Xiao Lin, Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Xiaodi Tan, Tsutomu Shimura
    Optics & Photonics International Congress 2024 2024年4月26日
    We propose a simple implementation of a complex-amplitude encoded HDS system and employs deep learning to realize multi-modulated signal detection. The complex amplitude signal can be retrieved from only one diffraction intensity image. The decoding of the 16-level complex amplitude has been experimentally validated, proving the feasibility of the proposed method.
  • 平山 颯紀, 藤村 隆史, 志村 努
    第71回応用物理学会春季学術講演会 2024年3月24日 公益社団法人 応用物理学会
    メタサーフェスによる光波の振幅・位相・偏光の独立的制御は,これまでにない高機能光変調素子への応用が期待できる.このような多次元光変調量の定量的計測のため,今後さまざまな光特性計測技術の集積化が求められていくと考えられる.本研究では,波面センサーとして知られるハルトマンマスクにメタサーフェスを組み合わせることで,ストークス偏光計測も可能となる新たなワンショット振幅・位相・偏光イメージング法を提案する.
  • Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Yoshito Y. Tanaka, Tsutomu Shimura
    SPIE Photonics West 2024 2024年1月29日 International Society for Optics and Photonics  招待有り
    Surface holograms, such as computer-generated holograms, as a recording medium enable optical data storage systems that combine high-speed readout, semi-permanent storage lifetime, and mass production. We proposed a unique system that enables simultaneous parallel readout of multi-channel time series signals by shift multiplexing hundreds of surface holograms. The degradation of readout signals caused by Raman-Nath diffracted light, which had been the greatest scientific challenge, was significantly improved by properly designing signal and reference light patterns. The storage density and data transfer rate of the proposed system with this method were quantitatively evaluated considering the signal-to-noise ratio. The recording density was estimated to be comparable to current optical disks, which are limited by the diffraction limit. On the other hand, it was estimated that the proposed system can be expected to simultaneously readout time series signals with approximately 500 times more channels than an optical disk.
  • Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Tsutomu Shimura
    International Workshop on Holography and related technologies 2022&2023 (IWH2022&2023) 2023年12月6日
  • 上田 康太郎, 平山 颯紀, 元 志喜, 藤村 隆史, 田中 嘉人, 志村 努
    第84回応用物理学会秋季学術講演会 2023年9月21日 公益社団法人 応用物理学会
    本発表では、シリコンのみで二次非線形光学効果の一種である第二高調波発生(SHG)を実現するためにメタサーフェスを利用する方法を提案する。通常、シリコン内部では結晶構造の対称性からSHGは起こらないが、表面では対称性が破れて局所的にSHGが起こる。シミュレーションの結果、メタサーフェスとしての構造の工夫により、SHGの放射方向を制御し強度を増強できることが明らかになった。
  • 平山 颯紀, 藤村 隆史, 田中 嘉人, 志村 努
    第84回応用物理学会秋季学術講演会 2023年9月21日 公益社団法人 応用物理学会
    われわれは表面型ホログラムのシフト多重記録を可能とする手法を考案し,時系列信号符号化を用いた新規表面型ホログラフィックメモリーの実現可能性を示した.本システムにおける表面型シフト多重ホログラムは,実際に計算機合成ホログラムとして作製する際に位相変調量と空間分布が離散化される.本研究では,こうしたホログラムの離散化が記録密度や再生信号の信号対ノイズ比に与える影響について数値計算による評価を行った.
  • Jianying Hao, Xiao Lin, Ryushi Fujimura, Soki Hirayama, Yoshito Tanaka, Xiaodi Tan, Tsutomu Shimura
    Optics and Photonics International Congress 2023 2023年4月20日 OPTICS & PHOTONICS International Council
    In this paper, we propose a super-resolution holographic data storage system based on deep learning. A low-pass filter was introduced into the Fourier plane to remove the high frequency. This produces a blurred intensity image of the reconstructed beam. A convolutional neural network is used to establish the relationship between the blurred intensity image and the data page. The encoded phase data page can be directly demodulated from a captured intensity image, which is a non-interferometric method without iterations. The function of the filter is to generate the blurred intensity image and to reduce the recording area to improve the recording intensity. Usually, the limit of the aperture is the Nyquist size. Here, by introducing embedded data on the phase data page, the aperture size of the recording can be reduced to smaller than the Nyquist size. A simulation experiment was established to verify the effectiveness of the proposed method.
  • Jianying Hao, Xiao Lin, Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Yoshito Tanaka, Xiaodi Tan, Tsutomu Shimura
    Frontiers in Optics 2022 2022年10月19日
    In this paper, we proposed a simple complex amplitude modulated holographic data storage(HDS)system and retrieved both the amplitude and phase data by deep learning from a single-shot intensity image. The complex amplitude of signal beam is modulated by a single spatial light modulator (SLM) based on double phase hologram method, and one object intensity image is captured by the detector. Two convolutional neural networks (CNN) are used to build the relationships between the captured intensity and complex amplitude data pages, respectively. After training the neural networks, both the amplitude and phase information can be directly decoded from one intensity image.
  • Jianying Hao, Xiao Lin, Ryushi Fujimura, Yoshito Tanaka, Soki Hirayama, Xiaodi Tan, Tsutomu Shimura
    第83回応用物理学会秋季学術講演会 2022年9月21日 公益社団法人 応用物理学会
    Due to the characteristic of higher storage capacity, faster transmitting rate and longer storage life, holographic data storage has been becoming a powerful candidate in the era of big data. To continue improving the coding rate, complex amplitude encoding method is proposed. However, to retrieve the complex amplitude information from the reconstructed beam is a key technique, since phase cannot be detected directly. In this paper, a complex amplitude demodulation method based on deep learning is proposed. Both the amplitude and phase of light are used to encode the information data. The lensless near field diffraction intensity images corresponding to data pages were captured by simulation. Two convolutional neural networks were used to establish the relationship between the intensity image and the phase data page and the amplitude data page respectively. After training the CNNs, the encoded data pages can be directly retrieved through the trained CNNs. Compared with traditional holographic data storage method, the method proposed in this paper has multi dimensional modulation characteristics, which can greatly increase the data storage density of holographic storage.
  • Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Yoshito Y. Tanaka, Tsutomu Shimura
    International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory 2022 (ISOM'22) 2022年8月3日 Optica Publishing Group
    To avoid disadvantages of conventional volume hologram in a holographic memory, a shift-multiplexed surface holographic memory was proposed, and its memory characteristics were evaluated. Compared to Blu-ray disk, which is also a two-dimensional recording medium, it was shown that overwhelming data transfer rate can be expected, and fabrication accuracy of at least four times the spatial resolution for the maximum spatial frequency contained in the holograms and four or more levels of modulation can be sufficient to reconstruct the signal.
  • 平山 颯紀, 藤村 隆史, 田中 嘉人, 志村 努
    第16回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会 2022年6月17日 日本光学会 情報フォトニクス研究グループ
  • Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Yoshito Y. Tanaka, Tsutomu Shimura
    International Workshop on Holography and related technologies 2021 (IWH2021) 2022年3月12日
  • 平山 颯紀
    第3回 NPEM研究報告会 2022年3月1日
  • 平山 颯紀, 藤村 隆史, 田中 嘉人, 志村 努
    日本光学会年次学術講演会 2021年10月28日 一般社団法人 日本光学会
  • 平山 颯紀, 藤村 隆史, 田中 嘉人, 志村 努
    第68回応用物理学会春季学術講演会 2021年3月19日 公益社団法人 応用物理学会
    表面ホログラムを用いたシフト多重ホログラフィックメモリーでは,ラマン=ナス回折に起因する不要なノイズ回折光が再生信号に大きな影響を与えるため,時系列信号の記録再生特性は従来の体積ホログラムの場合とは異なることが予測される.本研究ではこのような表面型特有のノイズを考慮した時系列信号の記録再生特性について,数値シミュレーション及び実験による評価を行った.
  • 平山 颯紀, 藤村 隆史, 田中 嘉人, 志村 努
    日本光学会年次学術講演会 2020年11月14日 一般社団法人 日本光学会
  • Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Yoshito Tanaka, Tsutomu Shimura
    International Workshop on Holography and related technologies 2020 (IWH2020) 2020年10月15日
  • 平山 颯紀, 藤村 隆史, 田中 嘉人, 志村 努
    第67回応用物理学会春季学術講演会 2020年3月13日 公益社団法人 応用物理学会  招待有り
    表面型ホログラフィックメモリーは従来のホログラフィックメモリーとは異なる特徴をもつ新しい光メモリーとして期待できるものの,ラマン=ナス回折に起因する高次回折光やグレーティングの縮退が再生信号のSN比や多重記録性能の劣化をもたらす.そこで,われわれはグレーティングの重複を除いた表面型ホログラムを設計することでこれらのノイズが低減できることを提案し,数値シミュレーションと実験データによって示した.
  • Soki Hirayama, Ryushi Fujimura, Shinsuke Umegaki, Yoshito Y. Tanaka, Tsutomu Shimura
    International Workshop on Holography and related technologies 2019 (IWH2019) 2019年11月7日
  • 平山 颯紀, 藤村 隆史, 梅垣 真佑, 田中 嘉人, 志村 努
    第80回応用物理学会秋季学術講演会 2019年9月19日 公益社団法人 応用物理学会
  • 平山 颯紀, 藤村 隆史, 遠藤 政男, 田中 嘉人, 志村 努
    第66回応用物理学会春季学術講演会 2019年3月10日 公益社団法人 応用物理学会
    表面の物理的な凹凸形状で表現した薄いホログラムをホログラフィックメモリーに応用し,厚いホログラムを用いる従来のホログラフィックメモリーとは異なるその特性について考察する。また,数値シミュレーションを用いて記録密度を定量的評価に評価した結果について述べる。
  • Soki Hirayama, Shinichi Komatsu
    21st Microoptics Conference (MOC '16) 2016年10月13日 Microoptics Group, JSAP

所属学協会

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