2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K13704
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
高橋 栄治 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 専任研究員 (80360577)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | レーザー / THz発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画に従い，昨年度開発した DC-OPA レーザーシステムを使用して THz (最大波長 15 マイクロメーター:um) 発生実験を行った。
DC-OPA から出力されたチャープシグナル光 (1 - 1.6 um) 及びシャープアイドラー光 (1.6 - 2.2 um) を用いた差周波発生により THz 発生をおこなった．差周波発生の非線形媒質として AgS, AgSe 結晶を使用した．AgS は0.47 - 13 um, AgSe は 0.71 - 18 um 域において良好な透過特性を持つ結晶であるが，ダメージ閾値が低いため差周波発生に高エネルギーパルスを使用できないという問題を抱えていた．実験ではチャープ光を用いることで結晶のダメージ問題を回避し，差周波発生において高エネルギーパルスの投入を可能にした．広帯域且つ高効率な差周波発生を実現する為，ポンプとして用いるシグナル及びアイドラー光の分散量だけでなく符号の最適化も行い，波長変換特性のデーターを収集した．現在，AgS 結晶において 3 % 程度の変換効率が実現されており，出力エネルギーとして 100 マイクロジュール が 30 THz 域において得られている．これら実験的に導いた差周波発生の最適レーザー条件から出力スケーリングパラメーターを求めることが可能となり，ミリジュールクラスの THz 発生への指針を得ることに成功した．
また，3 - 4 um 帯において高強度中赤外超短パルスを得る為，MgO 結晶を媒質とした DC-OPA 実験にも並行して取り組み， 5 % の変換効率でパルスエネルギー 30 ミリジュールを実現した．DC-OPA の増幅スペクトル帯域から，フーリエ限界パルスとして 66 フェムト秒を得ることが可能である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
DC-OPA と差周波発生の組み合わせにより，研究の目標であった 30 THz のパルスが得られており，更に差周波発生レーザー条件からミリジュール出力を得る設計指針を確立したことから，当初の研究目的をおおよそ達成することができたと考える．ただ中赤外光のパルス圧縮に使用するバルク型コンプレッサーの納品が外注メーカーのミスにより遅延したことから，最終的なパルス圧縮を達成できておらず，軽微な遅延が発生している．
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| Strategy for Future Research Activity |
バルク型パルスコンプレッサーを使用して，得られた光パルスのパルス圧縮に取り組む．さらに実験から得られた AgS 結晶の差周波出力スケーリングの指針に従い，大型の非線形結晶を導入し THz 発生実験を行う．
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| Causes of Carryover |
(理由)
他予算からも本研究について助成が得られたので，本研究費から拠出する予算を低く抑えることができ，結果余剰金が発生した．
(使用計画)
THz パルス圧縮用の固体材料を購入する予定．
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