テラヘルツ領域の精密誘電分光による水和ダイナミクスの研究

Research Project

Project/Area Number	18760039
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Applied optics/Quantum optical engineering
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	永井正也 Kyoto University, 大学院・理学研究科, 助教 (30343239)
Project Period (FY)	2006 – 2007
Project Status	Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help	¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000) Fiscal Year 2007: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000) Fiscal Year 2006: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords	チャープ / EOサンプリング / 高強度テラヘルツ波発生 / 誘電体 / 非同軸パラメトリック過程 / カスケード過程 / テラヘルツ光 / シングルショット検出 / マルチチャンネル検出 / 白色光 / 超短パルス / 時間発展
Research Abstract	広帯域白色光のサンプリングパルスにチャープをつけることでテラヘルツ電磁波の時間波形に応じて位相変調された光成分の時間軸情報を周波数軸上にマッピングし、その変調スペクトルを検出する方法を確立した。しかし液晶や電子正孔系など実際の系に適応する場合、試料の散乱や吸収の寄与によって電磁波強度が減衰し十分なSN比の電場波形を得ることができなかった。このことから高強度のテラヘルツ波発生技術を開拓することが重要である。誘電体結晶であるLiNbO3などはワイドギャップであることから汎用エミッタであるZnTeにくらべて2光子吸収が生じにくくまた電気光学定数が大きいために高強度のテラヘルツ波発生が期待できる。しかし媒質の分散によって位相不整合が生じ、非同軸方向に放出されたテラヘルツ光の生成効率が抑えられてしまう。この非同軸テラヘルツ光が伝播するのと同時に同位相の非線形分極が生成されるように光パルスの波束面を空間的に制御することで、効率よくテラヘルツ光が増幅することが可能となる。この発生過程を非同軸パラメトリック過程と考えて発生方法の最適化を行い、現時点でチタンサファイヤレーザー励起で0.5μJ、電場強度は200kV/cmの広帯域(<3THz)テラヘルツ光パルスの生成に成功している。このような高強度テラヘルツ波では2桁弱い電場強度でも検出できることから、単一パルステラヘルツ計測に十分適応可能であると考える。