2019 Fiscal Year Annual Research Report
光波パルス時間制御によるフォノンポラリトン波長変換極限と強電界テラヘルツ波発生
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17H01282
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
南出 泰亜 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (10322687)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 非線形光学 / ポラリトン / フォノン / 量子エレクトロニクス / テラヘルツ分光 / 差周波発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、前年までに達成した10MV/mのテラヘルツ波出力を目標とした100MV/mに高めるため、差周波発生法の提案とそれを実現するシステムの実証試験を行った。また、他の機器と同期計測のため前年に構築した励起光源を用いてテラヘルツ波発生および実利用に向けた分光計測を行った。
差周波テラヘルツ波発生には高強度2波長励起光を作る必要がある、一方で、固体レーザー発振波長とわずかに異なる波長の高強度励起を得ることは通常難しい。本研究では独自の手法としてバックワード・テラヘルツ波パラメトリック発振器を用いて注入光に適した高強度アイドラー光を発生させた。得られたアイドラー光と励起光を用いてフォノンポラリトンを介した光－テラヘルツ波波長変換を実施した結果、従来と比べて10倍の出力エネルギーを周波数0.46THzにおいて達成し、電場強度換算で100倍の増加を得た。本成果は差周波発生による高効率テラヘルツ波を実証し、100MV/mに達する高強度電場を実現する新たな知見を得た。また、バックワード・テラヘルツ波パラメトリック発振器は波長可変であり、適切な光学設計によって周波数可変テラヘルツ波発生が可能である。
また、外部機器との同期実証としてMEMS技術を用いた高速波長可変レーザー（波長掃引周波数10kHz）を用いて光注入光源を構築した。励起光源は前年までに構築したゲインスイッチ半導体レーザーを用いてパルス繰り返し周波数を10.005kHzとした。二つの光源のわずかに異なる周波数差によりパルス毎に周波数が異なるテラヘルツ波発生を実現し、いわゆる非同期サンプリング方式によるテラヘルツ波分光計測を実証した。本成果は光学分野で著名な国際雑誌Optics Lettersに掲載された。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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