2017 Fiscal Year Research-status Report
時間分解熱レンズ計測による有機非線形光学結晶の非破壊レーザー耐性評価
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16K04971
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
宮本 克彦 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20375158)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 熱レンズ / 屈折率 / 有機非線形光学結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザー照射によって誘起される非線形光学結晶内の熱レンズ効果を用いて、非線形光学結晶のレーザー耐性に関する非破壊計測技術を開発することが、本研究の目的である。
テラヘルツ波発生に用いる有機非線形光学結晶は無機光学結晶に比べて非線形光学係数が高く高出力なテラヘルツ発生が可能である。しかし、レーザー耐性が低く、損傷閾値も励起レーザーの仕様（波長、パルス幅、繰り返し周波数）に対して大きく依存することが知られている。また熱伝導率などの不明な物性値も多く、これらが高出力化の壁となっている。現状では破壊検査を行っており、結晶欠陥・結晶歪みなど破壊要因を特定して結晶品質を評価することは困難である。
そこで本研究では、励起レーザー照射による局所的な温度勾配から生じる屈折率変化に着目した。この屈折率変化をプローブ光を用いて定量的に計測し、有機非線形光学結晶の損傷過程の解明を試みている。
前年度までに、結晶内の局所的な温度勾配による屈折率変化を、プローブ光を介して計測する自動システムを構築した。本年度は本装置を用いて、有機非線形光学結晶DAST(4’-dimethylamino-N- methyl-4-stilbazolium tosylate)結晶およびOH1 (2-(3-(4-Hydroxystyryl)-5,5-dimethylcyclohex-2-enylidene)malononitrile)結晶の局所的な屈折率変化の測定に成功した。
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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
有機非線形光学結晶を用いた差周波発生をベースとした周波数可変テラヘルツ光源において、プローブ光と励起光を同軸に非線形光学結晶に入射させる。励起レーザーによって誘起された結晶内の局所的な屈折率変化を、プローブ光を用いてモニタすることが可能である。また、テラヘルツ波発生と屈折率変化測定を同時に行うことができる。本年度は、有機非線形光学結晶としてDASTおよびOH1結晶を用いてそれぞれの入力励起パワーに依存した屈折率変化を測定した。従来の破壊検査において、OH1結晶はDAST結晶よりもレーザー耐性が低いことが知られているが、熱レンズ効果を用いた屈折率変化測定においても同様の結果が得られた。また、結晶内での屈折率変化には偏光依存性が確認され、結晶方位とレーザー耐性の関連性が示唆された。
以上のことから、現在までの進捗はおおむね順調であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に得られた知見（結晶方位と屈折率変化の偏光依存性）について、他の結晶や異方性を有した結晶などを用いて、屈折率変化の定量測定を多角的に測定する予定である。さらに、DAST結晶においてはアニール処理をすることでレーザー耐性が飛躍的に向上することが知られているが、アニール前後におけるDAST結晶の屈折率変化についても測定したいと考えている。以上のことから、熱レンズ効果の結晶内での局所的屈折率変化について、結晶軸と結合強度および熱膨張率などについて考察を行うことで、レーザーに対する光損傷の要因について解明できる可能性がある。
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