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非線形光学効果を用いたコヒーレントテラヘルツ波センシングの研究

Research Project

Project/Area Number 11231201
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

谷内 哲夫  東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (80260446)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 四方 潤一  東北大学, 電気通信研究所, 助手 (50302237)
Project Period (FY) 1999 – 2001
Project Status Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help
¥50,600,000 (Direct Cost: ¥50,600,000)
Fiscal Year 2001: ¥13,100,000 (Direct Cost: ¥13,100,000)
Fiscal Year 2000: ¥18,800,000 (Direct Cost: ¥18,800,000)
Fiscal Year 1999: ¥18,700,000 (Direct Cost: ¥18,700,000)
Keywords非線形光学 / テラヘルツ波 / 光ミキシング / 差周波発生 / 光パラメトリック発振 / ニオブ酸リチウム
Research Abstract

1.DFGを用いたコヒーレントTHz波の広帯域化と出力向上(分担:谷内哲夫)
THz波センシングのためには5THz以上の高周波域のTHz波発生が要求される。そこで,DAST結晶の位相整合特性と吸収特性を考慮したシミュレーションに基づき,位相整合波長である1.1〜1.2μm域における2波長光パラメトリック発振器(OPO)と厚み0.1〜0.5mmのDAST結晶を用いたDFG特性を測定した結果,厚み0.2mmのDAST結晶において1.5〜6.5THzの広い周波数範囲にわたるコヒーレントTHz波発生に成功した。周波数4.3THzにおいてピークパワーはほぼ10mWが得られており,これらのTHz波はコリニア位相整合状態で発生するために,周波数によらず同一方向に出射するために各種センシングに有利である。これらの結果から,DAST結晶はきわめて広い周波数範囲のTHz波発生が可能であり,コヒーレントmz波センシングに有効であることを見出した。
2.THz波分光センシングの研究(四方潤一)
DFGにより発生したナノ秒パルスのTHz波の検出に室温動作のDTGS焦電素子(日本分光製)を用いた結果,0.2〜6THz域にわたり十分なS/Nで検出が可能であることを確認した。ノイズレベルは0.1mW程度であり,DFGにより得られる1〜10mW程度のピークパワーを有するTHz波はS/N10〜20dBで測定可能である。これらの結果より,小型532nmパルス光源を励起光源とした2波長光パラメトリック発振器とDAST結晶を用いたTHz波発生系とDTGS検出系を組み合わせることにより,小型で実用的な0.2〜6.5THz域のセンシングシステムの実現に見通しを得ることができた。また,THz波域におけるフーリエ変換型分光器であるMaltin-Puple就分光器を作製することによりTHz波分光の基礎検討を行った。

Report

(3 results)
  • 2001 Annual Research Report
  • 2000 Annual Research Report
  • 1999 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All Other

All Publications (20 results)

  • [Publications] Jun-ichi Shikata: "Fourier-transform spectrometer with a terahertz-wave parametric generation"Jpn. J. Appl. Phys.. 41・1. 134-138 (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Hiromasa Ito: "Tunable Tera-Hertz Wave Generation and its Applications"The Fifth International Symposium on Contemporary Photonics Technology. 5. 163-166 (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Tetsuo Taniuchi: "Widely tunable THz-wave generation in DAST crystal by nonlinear difference frequency mixing"Conference on Lasers and Electro-Optic, CTuCl. (accepted). (2002)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 谷内 哲夫: "非線形光学効果による広帯域波長可変テラヘルツ電磁波放射"レーザー研究. 30・7(印刷中). (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Hiromasa Ito: "Periodically poled LiNbO_3 OPO for generating mid-IR to terahertz waves"Ferroelectrics. 253. 95-104 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 中村 孝一郎: "差周波発生のためのマルチ波長動作擬似位相整合光パラメトリック発振器"第62回応用物理学会学術講演会予稿集, 12a-ZL-1. 3. 818 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] J.Shikata: "Tunable THz-wave parametric oscillation using LiNbO_3 and MgO : LiNbO_3 crystals"IEEE Trans.on Microwave Theory and Techniques. 48・4. 653-661 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] T.Hatanaka: "Dual signal-wave optical parametric oscillator using periodically poled LiNbO_3 with series gratings"Electronics Letters. 36・16. 1409-1411 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] T.Taniuchi: "Tunable terahertz-wave generation in DAST crystal with dual-wavelength KTP optical parametric oscillator"Electronics Letters. 36・16. 1414-1416 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] J.Shikata: "Fourier transform THz-wave spectrometer using THz-wave parametric generation"8th IEEE International Conference on Terahertz Electronics, I-5. 193-196 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] T.Taniuchi: "Continuously tunable THz-wave generation from GaP crystal by difference frequency mixing with dual-wavelength KTP-OPO"8th IEEE International Conference on Terahertz Electronics, P-8. 225-228 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 谷内哲夫: "非線形光ミキシングを用いた光波・テラヘルツ波変換技術"電子情報通信学会技術研究報告,レーザ・量子エレクトロニクス研究会. LQE2000・40. 13-18 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 谷内哲夫: "コヒーレントTHz波発生"電気情報通信学会誌. 82・9. 943-946 (1999)

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      1999 Annual Research Report
  • [Publications] 森川顕洋: "台形非線形光学結晶を用いたテラヘルツ帯パラメトリック発振器"レーザー研究. 27・6. 426-429 (1999)

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      1999 Annual Research Report
  • [Publications] J.Shikata: "Characteristics of coherent THz-wave generation from LiNbO_3 optical parametric oscillator"Electronics and Communications in Japan,Part2. 82・5. 46-53 (1999)

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      1999 Annual Research Report
  • [Publications] J.Shikata: "Enhancement of terahertz-wave output from LiNbO_3 optical parametric oscillators by cryogenic cooling"Optics Letters. 24・4. 202-204 (1999)

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      1999 Annual Research Report
  • [Publications] S.Souma: "Organic nonlinear optical crystal DAST growth and its device application"Chemical Physics. 245. 359-364 (1999)

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      1999 Annual Research Report
  • [Publications] K.Kawase: "Difference-frequency terahertz-wave generation from DAST by using an electronically tuned Ti : Sapphire laser"Optics Letters. 24・15. 1065-1067 (1999)

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      1999 Annual Research Report
  • [Publications] T.Taniuchi: "Tunable THz-wave generation in DAST crystal using dual wavelength KTO-OPO"7th IEEE International Conference on Terahertz Electronics,P-06. 141-144 (1999)

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      1999 Annual Research Report
  • [Publications] J.Shikata: "Efficient THz-wave parametric generation using MgO doped LiNbO_3"7th IEEE International Conference on Terahertz Electronics,Th-C_2. 13-16 (1999)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report

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Published: 1999-04-01   Modified: 2018-03-28  

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