2018 Fiscal Year Research-status Report
ファイバーコムを利用した広波長域・高分解能統合レーザー分光システムの開発と展開
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16K05673
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
御園 雅俊 福岡大学, 理学部, 教授 (40314471)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光周波数コム / 高分解能レーザー分光 / 分子スペクトル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子のエネルギー準位は、電子・振動・回転の階層構造をなしている。広い周波数範囲にわたって低い分解能で測定したスペクトルでは、電子・振動遷移が観測され、大局的なエネルギー準位構造を理解することができる。また、このスペクトルの一部を高分解能レーザー分光法によって回転線まで分離して測定すると、信号の微小なシフトや広がり、分裂等から、電子励起状態の詳細な構造やダイナミクスを理解することができる。
本研究においては、まずErドープファイバーコムを製作した。さらに、これを単一モードTi:Sapphireレーザー、第2高調波発生装置、および超音速分子線レーザー分光装置と組み合わせた分光システムを製作した。このシステムは、ハードウェアだけでなく、これらの装置の有機的に連携した動作を可能とするソフトウェアを含む。このシステムを利用して、ペリレン分子等について予備的な測定を行った。また、超音速分子線レーザー分光装置を利用した1光子遷移と、ドップラーフリー2光子吸収分光システムによる2光子遷移は励起状態の研究において相補的な関係にあるため、この点から見ても研究対象を大幅に広げることができたといえる。
平成30年度は、GPS衛星搭載のセシウム原子時計に安定化されたErコムを基準として、単一モードTi:Sapphireレーザーの周波数を精密に制御したまま掃引するシステムを開発した。このレーザー光を利用して1,2-ベンズアントラセンの高分解能分光測定を行った。
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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
平成29年度までに、Erドープファイバー光周波数コムの周波数安定化を行った。すなわち、GPS衛星に搭載されたセシウム原子時計からの基準信号を利用し、光周波数コムのモード間隔およびオフセット周波数を安定化した。制御システムを調整することによって、終日連続運転を可能にした。この光周波数コムが設置されている建物は、築45年で断熱、防振とも不安があるものなので、このような劣悪な環境下で上記の安定度が得られたのは大きな達成である。
この光周波数コムと、平成28年度に導入した単一モードTi:Sapphireレーザーを組み合わせて、高分解能分光システムを完成させた。これは、単一モードレーザーと光周波数コムとのビートをとり、音響光学周波数シフターを利用して制御することによって長時間の連続測定を行うものである。
完成したシステムを利用して、ペリレンなど多環芳香族化合物の高分解能分光計測の予備的実験を行った。サンプル分子は真空チャンバー内でパルスノズルから噴出することによって超音速分子線とした。
平成30年度は、GPS衛星搭載のセシウム原子時計に安定化されたErコムを基準として、単一モードTi:Sapphireレーザーの周波数を精密に制御したまま掃引するシステムを開発した。このレーザー光を利用して1,2-ベンズアントラセンの超音速分子線を利用した高分解能分光測定を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究期間を延長した令和元年度は、これまでに得られた成果の公表を行う。学会講演や論文発表を行い、本研究の成果を広く公開していく。
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| Causes of Carryover |
上記の通り、積極的な成果発表を行うために研究期間を延長した。令和元年度の予算は、主として学会出張旅費として使用する。
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