モードロックレーザー同期共振器セルを用いた広帯域・高感度・高分解能分光システム

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16654063
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 金森 英人 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (00204545)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石橋 爾子 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 日本学術振興会特別研究員
• Keywords: モードロックレーザー / 周波数コム発生器 / 広帯域高分解能分光 / 共振器分光

Research Abstract

吸収分光システムに必要な3要素、すなわち1)帯域、2)分解能、3)感度のすべての特性において、究極の性能を引き出すレーザー分光システムを開発するのが本研究の自的である。本研究ではモードロックパルスレーザーを広帯域のCW光コム光源と見なし、共振器セルのモードとの間でFSR'=FSR、Δφ=0の条件を満たしながら、レーザー光全体を1FSR分だけ周波数掃引する。共振器セルの透過光をグレーティングで分散し、各モード光の透過をマルチチャンネルシャッターで制御したあと単一ヘテロダイン検出し、相関法で広帯域スペクトルに復調・合成する。
モードロックレーザーとして光コム発生器を準備した。これはチタンサファイア:フェムト秒モードロックレーザーの光を非線形ホトニックファイバーを通すことで、500-1000nmの間をモード間隔250MHzの光コムでに埋め尽くすことが可能になった。また、オクターブを越えるマルチモードの光コムを発生させることによって、自己倍波同期型の位相安定化が可能となり、光の周波数を12桁の精度で決定することが可能になった。したがって、レーザーのオフセット周波数を250MHz掃引することによって、全領域を連続的にカバーする光源とすることができた。