2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of terahertz-cavity enhanced spectroscopy system
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17K05599
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
菜嶋 茂喜 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 講師 (90347485)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波 / エンハンスメント共振器 / テラヘルツ時間領域分光法 / キャビティ増強吸収分光法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ（THz）波は数～数十meVのエネルギーであるため，気体ガスの固有吸収線や分子振動，誘電緩和，半導体等のキャリア応答など低エネルギー物性の重要な情報を得ることができる．以前のTHz波領域の分光ではフーリエ分光が用いられてきたが，レーザー励起型の発生・検出技術が簡便に利用できるようになった事と共にそれを用いた新たな分光法が登場し，様々な分野のユーザーに拡大している．その分光法の一つであるテラヘルツ時間領域分光（THz-TDS）は，THz波パルスを光源とし，試料の有無による時間波形を測定して行われる．この分光法は電磁波の振幅と位相の両方を同時に測定できる特徴があり，物質の複素誘電率（複素屈折率）やフォトニック結晶などの分散特性や状態密度などを実験的に求めることができる．しかしながら，これらの分光法は一般的に試料をシングルパスで透過（または反射）したTHz波を測定する為，相互作用が小さい為，高感度な分光が技術課題となっている．
一方，微量物質の吸収分光において，光共振器を用いたレーザー吸収分光法が近年注目されている．この分光技術は可視から赤外光領域でよく用いられており，高Q値を活かして高同位体分析などの高感度な分光成果が報告されている．THz波においても高フィネス化が得られる共振器が存在すれば同様の分光感度が期待でき，コンパクトな分光器内でも有効吸収長を飛躍的に伸ばすことが期待できる．
本研究では，是迄に取り組んできたTHz波の共振器増強技術をTHz-TDSに導入することを提案し，分光感度の向上に取り組んだ．その成果として，30 cmのリング型共振器内を7周回したTHz波パルスの時間波形を実験的に確認することができた．また，周回波の重ね合わせの効果により，0.3 THz付近では約20倍の増強効果が得られ，分光感度の高感度化に成功した．
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Research Products
(6 results)
