極限の多色・超短パルスレーザー光の発生とその最先端科学技術への応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13853006
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 今坂 藤太郎 九州大学, 工学研究院, 教授 (30127980)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内村 智博 九州大学, 工学研究院, 助手 (40346820) ; 廣川 昭二 九州芸術工科大学, 芸術工学部, 教授 (80156702)
• Keywords: 超短パルス光 / 高繰返しレーザー / 誘導ラマン散乱 / 四波ラマン混合 / ラマン共振器 / 多色レーザー

Research Abstract

本研究では、申請者が偶然発見したRainbow Starsと呼ばれる虹色レーザーを利用して、極限の多色・超短パルス光が発生できることを実証し、その最先端科学技術への応用について研究することを目的としている。今年度は、新規に購入したフェムト秒チタンサファイアレーザーを用いて、水素をラマン媒質として誘導ラマン散乱光を発生させ、それらを重ね合わせビートを観測することに成功した。また、四波ラマン混合により生成したラマン線の位相が同期していることを証明し、30fsの超短パルス光が発生していることを確認した。さらに、単一の高尖頭出カパルスを得るために低温ラマンセルを設計・製作し、ラマンシフト周波数の小さい重水素をラマン媒質として用いることで、パルス幅約40fsのシングルパルスを発生させることに成功した。今後、パルス幅が数フェムト秒-アト秒の極限超短パルス光の発生が示唆される。尚、位相情報を測定することのできるFROGのうち、KDP結晶によりSHG信号を発生させて測定を行うSHG-FROG方式についても検討を行い、分光器を通すことにより目的の成分だけを測定できる可能性が示唆された。
一方、連続発振レーザーを励起光源としてラマン共振器内に励起光及びラマン光を閉じ込め、17THzの高繰返し超短パルスレーザーを発生させる研究では、共振器の制御を行うことにより入射光に対する透過光強度比で10^<-6>程度の光を透過させることに成功した。また高繰返し超短パルス光のパルス幅測定のために、光電子増倍管を用いた二光子吸収の研究を行い、励起光及び一次ストークス光付近において、信号強度が二次の応答を示すことが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] L.L.Losev, Y.Yoshimura, H.Otsuka, Y.Hirakawa, T.Imasaka: "A multipass hydrogen Raman shifter for the generation of broadband multifrequencies"Review of Scientific Instruments. 73(5). 2200-2202 (2002)
• [Publications] L.L.Losev, Y.Yoshimura, H.Otsuka, Y.Hirakawa, T.Imasaka: "The influence beam diffraction on multifrequency parametric Raman generation"Optics communications. 204(1-6). 379-383 (2002)
• [Publications] N.Takeyasu, Y.Hirakawa, T.Imasaka: "Elemental Analysis of Stainless Steel Using Hard X-ray Emission Arising from A high-Density Plasma Produced by An Intense Femtosecond KrF Laser Pulse"Applied Spectroscopy. 56(9). 1161-1164 (2002)
• [Publications] T.Deguchi, N.Takeyasu, T.Imasaka: "Measurement of the First-Excited-Singlet-State Lifetime of Chlorobenzene by a Pump-Probe Method Using a Narrow-Band Tunable Picosecond Laser"Applied Spectroscopy. 56(9). 1241-1243 (2002)
• [Publications] T.Deguchi, N.Takayasu, T.Imasaka: "A New Quenching Scheme for the Generation of a Nearly-Transform-Limited Picosecond Pulse in a Distributed Feedback Dye Laser"Review of Scientific Instruments. 73(5). 2203-2204 (2002)
• [Publications] D.Q.Hoa, N.Takayasu, T.Imasaka, N.D.Hung: "Direct generation of a tunable nearly transform-limited picosecond pulse in the ultraviolet region using a distributed-feedback dye laser"Review of Scientific Instruments. 74(1). 28-31 (2003)