新しい分光分析用光源-Rainbow Stars-の研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01850171
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 今坂 藤太郎 九州大学, 工学部, 教授 (30127980)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 多見男 島津製作所, 技術研究本部, 主任研究員 ; 石橋 信彦 九州大学, 工学部, 名誉教授 (00037673)
• Keywords: レインボ-スタ-ズ / 広域波長可変レ-ザ- / 多色レ-ザ- / 四波混合 / 誘導ラマン効果 / 分光分析 / 水素 / 超短パルス光

Research Abstract

レインボ-スタ-ズによれば紫外域から近赤外域にかけて多数の振動・回転ラマン光を発生することができる。レ-ザ-の集光条件、水素圧並びに偏光状態等を選択すると、回転ラマン光のみを選択的に発生させ、等周波数間隔で数多くの発振線を得ることができる。不確定性原理が示すように広い周波数の光を用いれば、短い光パルスを発生できる。とくに本法は発生できる光の周波数領域に制限がなく、従来短パルス発生の限界を決めていた光学素子中での群速度分散の影響もない。このため超短パルス発生の分野にブレ-クスル-をもたらすと期待される。そこで本研究では超短パルスを発生する方法について理論的な研究を行い、これを実証するための実験法を明かにするとともに予備的検討を行った。
現在発生可能な発振線を用いて、どの程度の短パルス光を発生できるか計算したところ、数fsの光パルス発生が可能であることが判明した。なおこの際に入射レ-ザ-光がフ-リエ限界まで単色かつ短パルス化されている必要がある。これを実現するには、クエンチング色素レ-ザ-/短共振器色素レ-ザ-/分布帰還型色素レ-ザ-/エキシマ-レ-ザ-増幅の組合せが最適であることを明らかにした。一方、超短パルス光を発生するにはレ-ザ-光を位相同期する必要がある。このため2つのポンピング光を交差し、約6μm毎に光の粗密をつくり、そこに第3の光を通す分布帰環型四波混合を用いる新方式を提案した。本研究では、予備的検討のため、クエンチング方式により20nsから2nsの光パルスに圧縮し、一旦円偏光として回転ラマン光を発生し、さらに楕円偏光に直してレインボ-スタ-ズを発生させた。この短パルス光を用いて、高尖頭出力光がレインボ-スタ-ズ発生に有利であることを明らかにした。なおマルチパスラマンセルを開発し、レインボ-スタ-ズ発生の閾値の低減、効率の向上に有用であることも確認した。

Research Products

• [Publications] Shuichi Kawasaki: "Two-Color Stimulated Raman Effect of para-Hydrogen" Journal of Optical Society of America B. 8. 1461-1463 (1991)
• [Publications] Shigetaka Yoshikawa: "Generation of Ultrashort Pulses by Two-Color Stimulated Raman Effect" Proceeding of ICAS Kyushu Post Conference. 5-6 (1991)
• [Publications] 今坂 藤太郎: "レインボ-スタ-ズ-二色誘導ラマン効果-" 分光研究. 40. 291-292 (1991)
• [Publications] 今坂 藤太郎: "新しい分光分析用光源-Rainbow Stars-の研究" 学術月報.