2018 Fiscal Year Research-status Report
Study of a femtosecond single-shot transient absorption spectroscopy using discretely oscillating optical frequency comb
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17K19069
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
塩田 達俊 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10376858)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 光計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般に、光周波数コムを用いた時空間変換による周波数領域光波形計測の時間分解能は光コムのスペクトル帯域で決まり、制御できる時間領域はコム間隔で決まる。よって、例えば200フェムト秒の時間分解能と40 ピコ秒の時間領域を確保するために、単純に空間並列でスペクトル計測を行うと、25 GHz間隔では200台の位相検出器を用いた計測が必要となる。計測システムの肥大化と高いコストから、分解能と領域の両立を実現することは困難な場合がある。この課題を解決するために、時間並列方式によるスペクトル計測する技術が有効である。この方式では、コムの各周波数成分が持つ情報に対して，時間的な遅延を付与することにより周波数軸を時間軸に変換する。これにより、従来空間的に並列で計測する必要があった位相スペクトルを1台の位相検波回路によって時間並列で計測することが可能となる。各周波数成分に対して，光遅延回路により一定ずつ増加する時間遅延を付与して、時間軸に拡張された信号を1台の検出器に集約する。多周波数チャンネルの位相情報を時間的に一連で受光することができるため、1台の検出器のみで位相スペクトルの計測が可能となる。
ここで、各周波数成分の同時性の確保と混在が問題となる。遅延を付与することにより、各周波数成分の情報が有するタイミングが異なると計測が困難になる。また、多数の縦モードのうち測定対象の周波数モードを抽出するために，予め時間窓によって時間窓切り出しを行った後、遅延回路による遅延を付与した。
提案手法の実現のために新たに分光遅延回路を作製し、光周波数コムの縦モード毎の位相情報を一定時間ずつ分離した。さらに、1.125 THz帯域の光周波数コム位相スペクトルの一括計測と400 GHz帯域のコム位相スペクトルのDC電圧による一括計測を実証した。
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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
本研究の初期段階での目標は、光周波数コムが持つ多数の各縦モードのベクトル情報を効率よく計測するために、光コムが持つ位相情報を光周波数毎に高速な時
間幅で切り出しさらに時間遅延を付与することにより、周波数軸上で重ね合わされた情報を時間軸に展開して計測できることを確認することにある。その原理に
より、従来空間的に並列で計測する必要があった位相スペクトルを1台の位相検波回路によって時間並列で計測することが可能となり、200台以上必要だった検出
器を1台に集約することができる。平成30年度はでは、上記理論を実現するために前年度に原理確認した光遅延回路（時間並列方式）に光結合方式の2波長同時ヘテロダイン検波法を組み合わせて、25 GHzで15チャンネルの光周波数コム位相スペクトルについて、ヘテロダイン検波により得たDC電圧の連続取得とその解析による位相スペクトル計測に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
離散時間分散コムをシード光としたフェムト秒繰り返し時間光周波数コムを生成する。離散時間分散光コムからAWG（アレイ導波路格子）と遅延回路を集積したタイミング合成器を通して200GHz 光コム（繰り返し5ps のパルス列）を生成しさらにシンセサイザによる縦モードのベクトル制御により高速繰り返しパルス生成を行う。また、200 GHz 光周波数コムと25GHz 光周波数コムと合波してフーリエ空間光検出回路で128ch 同時検波する。信号を40 ps遅延集積回路により隣接ピークペア毎に遅延し二波長同時ヘテロダイン検波信号をシリアル検出することを目指す。40psの時間領域でフェムト秒領域時間分解能を有す計測の原理確認を行う。
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Research Products
(21 results)
