1996 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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| Section | 試験 |
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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(株), 応用技術課, 技術担当マネージャ
山本 潤 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10200809)
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| Keywords | ブリュアン散乱 / スーパーヘテロダイン / フォノンスペクトロスコピー / 周波数可変レーザ / 力学緩和 / 非接触 / 光ビ-ト分光 |
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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、1MHz〜20GHzへ大幅に拡張することにより、広い周波数帯域を単一の測定法でカバーすることを目指す。この測定装置は、広帯域は非接触力学緩和測定を可能とした点で、画期的な音響フォノン・スペクトロスコピーとなりうると考えている。第2年度に当たる今年度は最終年度にあたる本年度に、研究の結論を得るべく当初の予定通り、以下の様に研究を進めてきた。
(1)散乱角走査の自動化:目的に述べたように、散乱角を変えても光ビ-ト効率が常に最適化される光学系を組み、高精度のDCモータ制御の自動回転ステージ(購入予定)をコンピュータ制御することにより、再調整不要の光学系を構築した。これにより、短時間で分散関係の測定が可能な自動測定システムが完成された。
(2)測定周波数限界の低周波化:(a)現在の低周波限界は、レーザのビーム広がりによる波数幅が測定精度上無視出来なくなること、並びに、迷光の影響で決まっている。レーザ出力の増大により、ビームを広げることによる信号強度の低下は問題とならなくなるので、低周波測定用にビーム径を広げて測定をするための光学系を開発した。(b)また、信号の復調に、迷光の影響を受けにくい光弾性変調器(PEM)を用いた偏光面変調方式を採用した。
このように、本年度当初の予定を完了し、研究は概順調に進んでいる。
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[Publications] Jun Yamamoto・Hajime Tanaka: "Shear-induced Sponge-to-Lamellar Transition in a Hyper-Swollen Lyotropic System" Physical Review Letters. 77. 4390-4393 (1997)
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[Publications] Hajime Tanaka・Tsuyoshi Sonehara: "Superheterodyne Brillouin spectroscopy using frequency-tunable lasers" Physica B. 219&220. 556-558 (1996)
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[Publications] Tsuyoshi Sonehara・Hajime Tanaka: "Forced Brillouin spectroscopy using optical generation of phonons" Physica B. 219&220. 544-546 (1996)
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[Publications] Hajime Tanaka: "Simple Hydrodynamic Model of Fast-Mode Kinetics in Surface-Mediated Fluid of Phase Separation" Physical Review E. 54・2. 1709-1714 (1996)
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[Publications] Hajime Tanaka: "Preservation of Droplet Collision History in Phase Separation of a Binary Fluid Mixture" Physical Review E Rapid Communication. 54・3. R2216-R2219 (1966)
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[Publications] Hajime Tanaka: "A Simple Physical Picture of Liquid-Glass Transition" Journal of Chemical Physics. 105・20. 9375-9378 (1996)
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[Publications] Hajime Tanaka: "Coarsening Mechanisms of Droplet Spinodal Decomposition in Binary Fluid Mixture" Journal of Chemical Physics. 105・22. 10099-10114 (1996)
