2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of of trace moisture meter using an optical resonant cavity with self-resonating mechanism
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17K14120
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
上杉 祐貴 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60780682)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 増幅共振器 / CEAS / 光コム分光 / Kerr共振器ソリトン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主にモード同期パルス動作のFeedback-free cavity (FFC)の研究に取り組んだ．過去に高エネ研グループと共同で100程度の低フィネス共振器を使って部分的に原理実証に成功している系であるが，このスキームをそのまま1万級の高フィネス共振器に適用できるのか検討を行った．フィネス54000の共振器を使用して実験的に検証を試みたが，残念ながらモード同期発振には至らなかった．次に光パルス伝搬の計算コードを開発して，モード同期発振可能なパラメータが存在するかシミュレーションを使って検証した．結果，現在使用している共振器ミラーでは群遅延分散が大きすぎ，発振器光路の途中に負分散素子を挿入して分散補償することがほぼ不可能なことがわかった．ゼロ分散ミラーの使用が重要であることが確認されたが，そのような鏡で共振器を構築すると達成可能なフィネスが制限される問題があり，今後の課題である．
計算コードを開発する過程でDissipative Kerr solitons (DKS)と呼ばれる新しい光パルス蓄積技術の存在を知り，その計算コードの開発も行った．DKSでは周波数安定化したCWレーザーで蓄積共振器をポンプし，4光波混合を利用してその内部に光ソリトンを形成する．FFCとは原理が異なるが，CWレーザーによるポンプだけで光パルスが蓄積されるため，装置の設計思想としては近しい系であると言える．DKSは近年光コム分光の分野で注目されているが，共振器増幅吸収分光法(CEAS)に応用した例は報告されていない．開発した計算コードを基に，DKSによる光コムCEAS装置の検討を行っていく予定である．
以上に加えて単一モードで発振するCW動作のFFCの実現を目指し，装置の設計と開発に着手した．超挟線幅のFiber Bragg gratingと短FSR共振器を組み合わせてこれを実現を目指している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
単一モードCW動作のFFCを開発する前に，モード同期化FFCの実現可能性について集中的に検討を行った．そのため当初計画と異なりまだ吸収分光を実証できていない．しかしDKSを利用した新しい形式の光コムCEAS装置を着想することができた．H31の計画を前倒しして先に取り組んだ形になる．
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| Strategy for Future Research Activity |
単一モードCW発振によるFFCの実現を行い，光学装置としての特性を評価する．10 GHz級の超挟線幅FBGを使って正味の利得帯域を狭め，短FSR共振器を使用して単一モードを達成する．発振波長はFBGの温調または伸張により0.5 nmの粗調整が可能であることを確認しており，またGHz単位の微調整は共振器PZTを使用して行う予定である．その後，CO2を試料に吸収分光の実証を行う．
CW装置の開発の後にはDKSを利用した光コム蓄積共振器を開発し，CEAS装置への展開を目指す．
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| Causes of Carryover |
当初は開発した光共振器装置による吸収分光の実証までを計画していたが，本年度にそれを実行しなかったため物品費に余剰が生じた．次年度にこの先送りした吸収分光の実証を行う．
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