2016 Fiscal Year Annual Research Report
モード同期光学フォノンを用いた超広帯域光発生の研究
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15H03575
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
西岡 一 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (70180586)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河仲 準二 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (50264362)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 非線形光学 / 光学フォノン / 量子干渉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
筆者は２つのフォノンが同期して生成・消失すると、フォノンエネルギーの差分や運動量の差分を光子のエネルギー・運動量と相殺できる事を初めて示した。この過程は量子干渉であり、光吸収・放出を打ち消したり、熱振動などの擾乱を打ち消したりすることが可能になる。量子的には、２つのフォノンが同期して生成・消滅する過程であり、互いにもつれ合いの関係にある。
本研究は、差動２フォノン過程を用いてフォノンモード間の位相同期を行い、光の吸収・放出を制御しようとするものである。
本年度は、昨年構築を始めた２波長チタンサファイヤレーザーシステムを用い、ラマン媒質（CVD 単結晶ダイヤモンド）をレーザー媒質と共に光共振器内に配置しこれを励起してストークス光を発生実験を行った。併せて、多波長の同時発生実験および広帯域光増幅器の開発を行った。
２つのフォノンモードの差周波数は、共振器の縦モード間隔の整数倍である必要がある。フォノン周波数に相当する自由スペクトル域を持つエタロンを共振器に挿入し、共振器の縦モード間隔とフォノンモード間隔を結合させる励起システムを構築した。共振器内部に電気光学効果を用いた高速の光スイッチを挿入し、広帯域種光を外部から注入同期出来る光学システムを構築した。これを用いて異なる縦モード間の位相を同期させ、空間的にも周波数的にも単一モードの光学フォノンを励起出来るシステムを構築した。これを用いて、高次ストークスモード間の位相同期実験を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
誘導ラマン散乱の利得は光強度に比例するため、高光強度の実験が望まれる。このため、光学素子の光損傷が問題となっている。光損傷は、光学材料の基礎定数で損傷閾値が決まるため、本質的な制限である。また、CVDダイヤモンドは非線形屈折率が高く優れた非線形材料であるが、その一方、光収束が起こり易くレーザー損傷が生じ易い。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、レーザーバルス幅を最適化し、誘導ラマン散乱の利得と損傷閾値の双方が折り合う条件を実験的に考察する。数10THz間隔の多モード同時発生を目指すと共に、広帯域の注入同期など、縦モード間の位相を時間的に整合させる方法を試みる。
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