非線形光学効果を用いたコヒーレントテラヘルツ波センシングの研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11231201
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 谷内 哲夫 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (80260446)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 四方 潤一 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (50302237)
• Keywords: 非線形光学 / テラヘルツ波 / 光ミキシング / 差周波発生 / 光パラメトリック発振

Research Abstract

1.DFGを用いたコヒーレントTHz波の広帯域化と出力向上(分担:谷内哲夫)
THz波センシングのためには5THz以上の高周波域のTHz波発生が要求される。そこで,DAST結晶の位相整合特性と吸収特性を考慮したシミュレーションに基づき,位相整合波長である1.1〜1.2μm域における2波長光パラメトリック発振器(OPO)と厚み0.1〜0.5mmのDAST結晶を用いたDFG特性を測定した結果,厚み0.2mmのDAST結晶において1.5〜6.5THzの広い周波数範囲にわたるコヒーレントTHz波発生に成功した。周波数4.3THzにおいてピークパワーはほぼ10mWが得られており,これらのTHz波はコリニア位相整合状態で発生するために,周波数によらず同一方向に出射するために各種センシングに有利である。これらの結果から,DAST結晶はきわめて広い周波数範囲のTHz波発生が可能であり,コヒーレントmz波センシングに有効であることを見出した。
2.THz波分光センシングの研究(四方潤一)
DFGにより発生したナノ秒パルスのTHz波の検出に室温動作のDTGS焦電素子(日本分光製)を用いた結果,0.2〜6THz域にわたり十分なS/Nで検出が可能であることを確認した。ノイズレベルは0.1mW程度であり,DFGにより得られる1〜10mW程度のピークパワーを有するTHz波はS/N10〜20dBで測定可能である。これらの結果より,小型532nmパルス光源を励起光源とした2波長光パラメトリック発振器とDAST結晶を用いたTHz波発生系とDTGS検出系を組み合わせることにより,小型で実用的な0.2〜6.5THz域のセンシングシステムの実現に見通しを得ることができた。また,THz波域におけるフーリエ変換型分光器であるMaltin-Puple就分光器を作製することによりTHz波分光の基礎検討を行った。

Research Products

• [Publications] Jun-ichi Shikata: "Fourier-transform spectrometer with a terahertz-wave parametric generation"Jpn. J. Appl. Phys.. 41・1. 134-138 (2002)
• [Publications] Hiromasa Ito: "Tunable Tera-Hertz Wave Generation and its Applications"The Fifth International Symposium on Contemporary Photonics Technology. 5. 163-166 (2002)
• [Publications] Tetsuo Taniuchi: "Widely tunable THz-wave generation in DAST crystal by nonlinear difference frequency mixing"Conference on Lasers and Electro-Optic, CTuCl. (accepted). (2002)
• [Publications] 谷内 哲夫: "非線形光学効果による広帯域波長可変テラヘルツ電磁波放射"レーザー研究. 30・7(印刷中). (2002)
• [Publications] Hiromasa Ito: "Periodically poled LiNbO_3 OPO for generating mid-IR to terahertz waves"Ferroelectrics. 253. 95-104 (2001)
• [Publications] 中村 孝一郎: "差周波発生のためのマルチ波長動作擬似位相整合光パラメトリック発振器"第62回応用物理学会学術講演会予稿集, 12a-ZL-1. 3. 818 (2001)