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Development of novel nonlinear optical phenomena by implementing arbitrary optical phase manipulation

Research Project

Project/Area Number 20H01837
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

Ohae Chiaki  電気通信大学, 量子科学研究センター, 助教 (80787664)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Keywords非線形光学過程 / 真空紫外レーザー / 非線形光学過程の自在操作 / 非線形光学過程の操作 / 真空紫外域非線形分光学 / 真空紫外レーザー分光 / 真空紫外 / 非線形分光
Outline of Research at the Start

レーザーの発明以来、短パルス化・短波長化などの様々なレーザー技術の極限化が行われ、それを基盤にして様々な光科学が発展した。その中で短波長かつ単一周波数の領域は未だにフロンティアとして残されている。真空紫外域における波長可変単一周波数レーザー技術はその代表例と言える。
本研究の目的は、非線形光波長変換の途中段階において人為的に任意に光位相を制御することで自在に非線形光学過程を操作するというユニークな手法を用いて、真空紫外域における波長可変単一周波数レーザー技術を確立することにある。

Outline of Final Research Achievements

Nonlinear optical processes are known to be sensitive to the relative phase of the light involved in these processes. By artificially controlling this phase relationship in the medium, it is possible to manipulate the direction and speed of the progress of the nonlinear optical process itself. This study aims to explore new possibilities of nonlinear optical processes by implementing such manipulations to these processes. In this study, we applied this technique to a higher-order Raman resonance four-wave mixing process with para-hydrogen, and attempted to manipulate this nonlinear optical process into various forms. As a result, we have shown that it is possible to manipulate the nonlinear optical process in characteristic forms, such as on-demand generation of radiation with a specific frequency, or generating a flat optical spectrum.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた成果を基にして、これを真空紫外域にスケーリングすることで、未踏のレーザー技術である“真空紫外100-200 nm全域で波長可変な単一周波数レーザー”を実現できると期待される。真空紫外域において、このようなレーザー技術が確立されれば、これまでレーザー光源による制約から困難であった様々な応用研究が可能になると予想される。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Engineering nonlinear optical phenomena by arbitrarily manipulating the phase relationship among the relevant optical fields2022

    • Author(s)
      Weiyong Liu, Chiaki Ohae, Jian Zheng, Soma Tahara, Masaru Suzuki, Kaoru Minoshima, Hisashi Ogawa, Tetsushi Takano & Masayuki Katsuragawa
    • Journal Title

      Communications Physics

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 179-179

    • DOI

      10.1038/s42005-022-00956-6

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  • [Journal Article] Continuous synthesis of arbitrary optical waveforms on a sub-femtosecond timescale2022

    • Author(s)
      A. Tomura, C. Ohae, K. Nakagawa, K. Minoshima, and M. Katsuragawa
    • Journal Title

      CLEO Technical Digest

      Volume: CWP2E Pages: 01-01

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  • [Journal Article] Engineering of nonlinear optical processes by arbitrarily manioulating the relevant optical phases2022

    • Author(s)
      W. Liu, C. Ohae, J. Zheng, S. Tahara, M. Suzuki, K. Minoshima, and M. Katsuragawa
    • Journal Title

      CLEO Technical Digest

      Volume: CFP6I Pages: 02-02

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  • [Journal Article] 10 W injection-locked single-frequency continuous-wave titanium:sapphire laser2021

    • Author(s)
      Tetsushi Takano, Hisashi Ogawa, Chiaki Ohae, and Masayuki Katsuragawa
    • Journal Title

      optics express

      Volume: 29 Issue: 5 Pages: 6927-6927

    • DOI

      10.1364/oe.415583

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    • Author(s)
      橋本 彩香、音瀬 めぐみ、小林 蒼汰、大饗 千彰、桂川 眞幸、江尻 省、西山 尚典、中村 卓司
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      応用物理学会
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      橋本 彩香、音瀬 めぐみ、小林 蒼汰、大饗 千彰、桂川 眞幸、江尻省、西山 尚典、中村 卓司
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      C. Ohae, W. Liu, J. Zheng and M. Katsuragawa
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      A. Tomura, C. Ohae, K. Nakagawa, K. Minoshima, and M. Katsuragawa
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      CLEO-PR
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  • [Presentation] Engineering of nonlinear optical processes by arbitrarily manioulating the relevant optical phases2022

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      W. Liu, C. Ohae, J. Zheng, S. Tahara, M. Suzuki, K. Minoshima, and M. Katsuragawa
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      Quantum sensors and tests of new physics
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  • [Presentation] 深紫外領域への高効率・高品質な波長変換2022

    • Author(s)
      大久保 直幸,豊永 大貴, 永野 正統, 長谷川 健司, 大饗千彰, 桂川眞幸
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      応用物理学会
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  • [Presentation] 光の位相の自在な操作を用いたオンデマンドな波長変換2022

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      佐藤 昂大, 大饗 千彰, 劉 衛永, 鈴木 勝, 桂川 眞幸
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      応用物理学会
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  • [Presentation] 中間圏界面の金属原子層観測を目的とする注入同期ナノ秒パルスチタンサファイアレーザーの開発2022

    • Author(s)
      橋本 彩香, 音瀬 めぐみ, 小林 蒼汰, 大饗 千彰, 桂川 眞幸, 江尻 省, 中村 卓司, 西山 尚典
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      応用物理学会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ秒パルスレーザー光の高効率・高品質な波長変換2021

    • Author(s)
      大久保直幸, 豊永大貴, 永野正統, 長谷川健司,大饗千彰, 桂川眞幸
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      日本光学会年次学術講演会OPJ2021
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] CWレーザーの位相同期をベースとしたサブフェムト秒光シンセサイザー2021

    • Author(s)
      戸村 暁廣, 大饗千彰, 美濃島薫, 桂川眞幸
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      日本光学会年次学術講演会OPJ2021
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  • [Presentation] 任意な位相・振幅操作による光波形生成とその再現性2021

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      戸村 暁廣、大饗 千彰、美濃島 薫、桂川 眞幸
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      応用物理学会
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  • [Presentation] 高層大気中の中性原子およびイオンの同時計測を可能にする二波長発振注入同期チタンサファイアレーザーの開発2021

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      音瀬 めぐみ、渡邊 哲人、大久保 直幸、佐藤 昂大、豊永 大貴、大饗 千彰、桂川 眞幸、江尻 省、中村 卓司
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      レーザー学会
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  • [Presentation] 高効率・高品質な波長変換による深紫外光の生成2021

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      永野 正統、大饗 千彰、大久保 直幸、豊永 大貴、桂川 眞幸
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      レーザー学会
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  • [Presentation] Tailoring nonlinear optical phenomena by artificially manipulating the relevant optical phases - Toward high-resolution laser spectroscopy in the vacuum ultraviolet region -2021

    • Author(s)
      C. Ohae, W. Liu, J. Zheng and M. Katsuragawa
    • Organizer
      29th International Laser Physics Workshop (LPHYS’22)
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  • [Presentation] 共鳴散乱ライダーによる中間圏・熱圏下部金属層観測のためのレーザーシステムの開発2021

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      音瀬 めぐみ,佐藤 昂大,橋本彩香,大饗 千彰,桂川 眞幸
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      応用物理学会
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  • [Presentation] Engineered generation of a specfic Stokes order in stimulated Raman scattering process2020

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      Weiyong Liu, Chiaki Ohae, Jian Zheng, Soma Tahara, Masaru Suzuki, Kaoru Minoshima, Masayuki Katsuragawa
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      The 2020 CLEO, CLEO Technical Digest
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      大饗 千彰、桂川 眞幸
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      音瀬 めぐみ、渡邊 哲人、林 湧斗、大饗 千彰、桂川 眞幸、江尻 省、中村 卓司
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      応用物理学会
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  • [Presentation] ナノ秒パルスレーザー光の高効率かつ高ビーム品質な波長変換2020

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      永野 正統、長谷川 健司、田原 壮馬、大饗 千彰、桂川 眞幸
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  • [Presentation] 注入同期ナノ秒パルスチタンサファイアレーザーの出力スケーリング2020

    • Author(s)
      音瀬 めぐみ、大饗 千彰、桂川 眞幸
    • Organizer
      レーザー学会
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  • [Remarks] 電気通信大学 教員基本データベース

    • URL

      https://researchers.uec.ac.jp/search/detail?systemId=dfa5ce4b16cd8629520e17560c007669&lang=ja

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      2022 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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