1995 Fiscal Year Annual Research Report
周波数可変レーザを用いた超広帯域スーパーヘテロダイン・ブリュアン分光
| Project/Area Number |
07555023
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 肇 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (60159019)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大久保 優晴 日本分光, ラマンシステム課, 研究担当
山本 潤 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10200809)
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| Keywords | 動的光散乱 / ブリュアン散乱 / フォノン / スーパーヘテロダイン分光 / 周波数可変レーザ / スペクトロスコピー / 音速 / 光混合法 |
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| Research Abstract |
ブリュアン散乱分光法は人工的に励起することが難しいギガヘルツ帯の超音波の音速・吸収を測定するほとんど唯一の方法として広く用いられてきた。我々は、局発光に励起用レーザ光の一部を用いるという光混合法の従来の常識を破り、局発光としてもう1台の独立な周波数可変レーザを用意し、その周波数を掃引して散乱光とのビ-ト信号を10MHz以下のある固定の周波数で受信するというまったく新しい方法(光スーパーヘテロダイン法)を考案した。本研究では、我々が新しく開発した分光法を基本とし、周波数帯域を20GHzへ拡張することにより、4ディケード以上の周波数帯域を単一の測定法でカバーすることを目指す。
本年度は、研究計画に基づき、高周波限界を20GHz程度までのばすことを主な目的として研究を行った。
1.測定周波数限界の高周波化:(a)本補助金により購入した、高速光検出器・高周波スペアナを用いて、2つのレーザの差周波数を-20Ghz〜20GHzの範囲で、300kHz分解能で連続的に掃引するための周波数制御システムを構築した。さらに、本補助金により購入した、400mWの周波数固定Nd: YAG倍波レーザを励起光源として用いた結果、測定信号の格段のS/N向上が得られた。以上の様に、予定通りシステムの高周波化と高感度化を行い、期待以上の成果が得られている。(b)さらに、現在受信系の微調整を行っており、我々の期待では、フィルタの帯域幅制御により、高周波でのスペクトル幅の増大に起因したS/Nの低下を補償することができると考え、方法を模索中である。
上記のシステムの物性研究への応用:広帯域化したシステムを用い、単純液体について、音響フォノンの分散関係を過減衰領域まで測定を試みている。システムの高周波化・高感度化に伴い、温度・濃度・外場等のパラメータ依存性を短時間に測定できる様になり、現在、精力的に物性研究へ応用するべく、基本測定データを収集中である。この様に、研究計画に基づき大きな障害もなく、概ね研究は順調に進行している。
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[Publications] Hajime Tanaka: "Periodic Spinodal Decomposition in a Binary Polymeric Fluid Mixture" Phys. Rev. Lett.75. 874-877 (1995)
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[Publications] Hajime Tanaka: "Forced Brillouin Spectroscopy Using Frequency-Tunable Contionuous Wave Lasers" Phys. Rev. Lett.75. 4234-4237 (1995)
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[Publications] Hajime Tanaka: "Universality of Viscoelastic Phase Separation in Dynamically Asymmetric Fluid Mixtures" Phys. Rev. Lett.(in press).
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[Publications] Hajime Tanaka: "Spinodal Decomposition of a Symmetric Binary Fluid Mixture in Quasi Two-Dimensions: Local Orientational Ordering of Fluid Tubes" Phys. Rev. E. 52. 829-834 (1995)
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[Publications] Hajime Tanaka: "Phase-Separation Kinetics in Dynamically Asymmetric Binary Fluids" Int. J. Thermphys. 16. 371-380 (1995)
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[Publications] Hajime Tanaka: "A new Coasening Mechanism of Droplet Spinodal Decomposition" J. Chem. Phys. (Communication). 103. 2361-2364 (1995)
