2015 Fiscal Year Annual Research Report
Erファイバーコムを用いた可視域デュアルコム分光に関する研究
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15H02028
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
洪 鋒雷 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10260217)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大久保 章 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (30635800)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ファイバーコム / デュアルコム / 分子分光 / 原子・分子物理 / 超精密測定 / 光コム / 可視域 / 量子エレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
代表者（横国大）は、デュアル・コム分光の分解能を向上させるために、低い繰り返し周波数の光周波数コムの開発を行った。2台の低繰り返し周波数光周波数コムでデュアル・コム分光を行うことができれば、より密なスペクトルプロットを得ることができ、吸収線のより詳細な様子を観察することができる。
11.4MHzの低繰り返し周波数モード同期Erファイバーレーザーを作製し、半値全幅は25 nm以上レーザースペクトルを得ることができた。また、レーザーからの出力光の増幅を行い、共振器から増幅器までの間のファイバー長を調節して増幅の最適化を行った。さらに、高非線形ファイバーを用いて、増幅後のスペクトル広帯域化を行った。その結果、光スペクトルを1オクターブ（1～2μm）以上に広げることができ、光コムのキャリアエンベロープオフセット周波数（fCEO）信号を検出することができた。
新しく開発した低繰り返し周波数光コムの繰り返し周波数（frep）を制御するために、被覆の剥いた光ファイバーにピエゾアクチュエーターを取り付けた。従来技術と比べて約10倍の制御ダイナミックレンジを確保し、実際にfrepの制御に成功した。
大久保（産総研）は、デュアルコム分光に向けて、2台のErファイバーコムをレファレンス用CWレーザーに同期し、相対線幅1Hz以下となっていることを確認した。
光コムの出力をErファイバーアンプで増幅し、チャープ付き導波路型PPLN結晶に入射して中心波長780nmの第2次高調波コムを発生させた。高効率かつ広帯域な第2次高調波発生が可能なPPLN結晶のチャープ量、結晶長などのパラメータを探り、出力パワー20mW以上、スペクトル幅45nm以上の第2次高調波コムを得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
代表者（横国大）は、デュアル・コム分光の分解能を向上させるために、低い繰り返し周波数の光周波数コムの開発を行った。
11.4MHzの低繰り返し周波数モード同期Erファイバーレーザーを作製し、半値全幅は25 nm以上レーザースペクトルを得ることができた。また、レーザーからの出力光の増幅を行い、共振器から増幅器までの間のファイバー長を調節して増幅の最適化を行った。さらに、高非線形ファイバーを用いて、増幅後のスペクトル広帯域化を行った。その結果、光スペクトルを1オクターブ（1～2μm）以上に広げることができ、光コムのキャリアエンベロープオフセット周波数（fCEO）信号を検出することができた。
新しく開発した低繰り返し周波数光コムの繰り返し周波数（frep）を制御するために、被覆の剥いた光ファイバーにピエゾアクチュエーターを取り付けた。従来技術と比べて約10倍の制御ダイナミックレンジを確保し、実際にfrepの制御に成功した。これらのことから、計画はおおむね順調に進んでいると考えている。
大久保（産総研）においては、H27年度の当初計画では、高非線形ファイバーで広帯域化したコムを導波路型PPLN結晶に入射し、可視広帯域コムを発生させる予定であった。しかし、デュアルコム分光を行う場合には、光コムの2次高調波を発生させてからPCFで広帯域化して可視広帯域コムを発生させた方が自由度が高くなるので、こちらの方法に変更した。
H27年度は、チャープ付き導波路型PPLN結晶を用いて光コムの広帯域第2次高調波発生を確認しており、当初計画の見込みと同程度の段階まで進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
代表者（横国大）は、低繰り返し周波数光コムのキャリアエベロープオフセット周波数（fCEO）信号の信号対雑音比の向上を図り、fCEOと繰り返し周波数（frep）の同時制御を行う。その後、デュアルコム分光計を構築し、分子のデュアルコム分光を行い、低繰り返し周波数によるデュアルコム分光の分解能の向上を確認する。さらに、測定の平均時間を伸ばすことにより、分光信号の信号対雑音比の向上を確認し、デュアルコム分光計の性能評価を行う。
大久保（産総研）は、チャープ付き導波路型PPLN結晶からの出力光をフォトニッククリスタルファイバーに入射し、短波長側500nm程度を目標に可視光コムの広帯域化を図る。その後、得られた広帯域可視光コムを用いてデュアルコム分光計を構築し、インターフェログラムを取得する。このとき、光フィルタを用いて可視光コムの帯域を調整し、どのくらいまで広帯域のデュアルコム測定が行えるかチェックする。さらに、ヨウ素分子の吸収スペクトルを観測し、可視デュアルコム分光計の性能評価を行う。
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