近-遠赤外二重共鳴1次元フォトニック結晶による高輝度テラヘルツ光源の開発

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18560036
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 鶴町 徳昭 Kagawa University, 工学部, 准教授 (50372719)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小柴 俊 香川大学, 工学部, 教授 (80314904) ; 伊藤 寛 香川大学, 工学部, 教授 (60112249) ; 萩行 正憲 大阪大学, レーザーエネルギー研究センター, 教授 (10144429) ; 高橋 悟 香川大学, 工学部, 准教授 (50297579)
• Keywords: テラヘルツ / フォトニック結晶 / 非線形光学効果 / 超高速現像

Research Abstract

本研究の目的は1次元フォトニック結晶構造を利用してテラヘルツ光発生の増強を行い、高輝度のテラヘルツ光源の開発につなげるというものである。今年度はこの目的を踏まえて以下に示すようないくつかの要素技術の構築と簡単な実証実験を行った。
1.フェムト秒パルスレーザー励起テラヘルツ時間領域分光光度計の改良
今年度は昨年度構築したフェムト秒パルスレーザー励起のテラヘルツ時間領域分光系の改良を行い、昨年度の3桁を超える5桁のダイナミックレンジが実現できた。
2.GaNAs超格子構造の光学特性
新規のテラヘルツ発生用光伝導スイッチ用材料の探索の意味も込めてGaNAs系量子構造に着目した。 テラヘルツ特性の研究にいたる前に通常の光学特性を調査した。
3.スピンコート法による近赤外域有機高分子反射防止膜の作製
昨年度のテラヘルツ発生実験の際に、フォトニック結晶を構成するポリマーと空気層の界面における入射光の反射による励起光強度の減少という問題を解決するため、近赤外域の反射防止膜を作製した。材料として有機高分子膜を用い、成膜はスピンコート法により行なった。この手法はいわば近赤外域のフォトニック構造を付与したことに相当し、当初の目的の二重共鳴1次元フォトニック結晶作製の予備実験ともなった。
4.非線形光学媒質を含むテラヘルツ帯域1次元フォトニック結晶によるテラヘルツ波発生の増強
テラヘルツ域共振器型1次元フォトニック結晶中のZnTeからのテラヘルツ発生実験を行い、テラヘルツ光発生の増強実験を行った。この際、2で述べた反射防止処理を施すことで、裸のZnTe結晶を超えるテラヘルツ光の発生に成功した。増強度は数倍程度とまだ小さいもののテラヘルツ光の増強を実現することに成功した。

Research Products

• [Journal Article] "Optimization of Well Width and N Content for Optical Properties of GaNAs/GaAs Multiple Quantum Well Grown by RF-Molecular Beam Epitaxy" (2008)
  • Author(s): K.. Fujii, D. Nakase, N. Tsurumachi, H. Miyagawa, H. Itoh, S. Nakanishi, H. Akiyama, S. Koshiba
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys 47(4) Pages: 2991-2993
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "GaNAs/GaAs multiple quantum well grown by modulated N radical beam sequence of RF-MBE:effect of growth interruption" (2007)
  • Author(s): K.. Fujii, K. Takao, T. Kumamoto, M. Kakino, N. Tsurumachi, H. Miyagawa, R. Ueji, H. Itoh, S. Nakanishi, H. Akiyama, S. Koshiba
  • Journal Title: J.Cryst.Growth 301-302 Pages: 583-587
  • Peer Reviewed
• [Presentation] "GaNAs/GaAs MQWの井戸幅が光学特性に及ぼす影響" (2008)
  • Author(s): 出口 裕一, 藤井 健輔, 中瀬 大介, 小田 祐一, 熊本 玄昭, 平島 知彦, 鶴町 徳昭, 伊藤 寛, 中西 俊介, 秋山 英文, 小柴 俊
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 日本大学(船橋)
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] "THz帯1次元フォトニック結晶を用いたTHz波放射の増強" (2008)
  • Author(s): 白井 英登, 石畑 達也, 宮川 勇人, 小柴 俊, 中西 俊介, 伊藤 寛, 萩行 正憲, 鶴町 徳昭
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 日本大学(船橋)
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] "GaNAs/GaAs系超格子の励起子緩和" (2008)
  • Author(s): 橘高 明信, 横井 優, 藤井 健輔, 張 英樹, 鶴町 徳昭, 中西 俊介, 秋山 英文, 小柴 俊, 伊藤 寛
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 近畿大学(東大阪)
  • Year and Date: 2008-03-24
• [Presentation] "Terahertz wave generation by one-dimensional photonic crystal structure" (2007)
  • Author(s): T. Kokuhata, H. Shirai, E.. Kishimoto, H. Miyagawa, S. Koshiba, S. Nakanishi, H. Itoh, M. Hangyo, N. Tsurumachi
  • Organizer: The 13^<th> MICROOPTICS CONFERENCE(MOC'07)
  • Place of Presentation: Takamatsu,Japan
  • Year and Date: 2007-10-30
• [Presentation] "THz wave generation by THz region one-dimensional photonic crystal structure" (2007)
  • Author(s): E. Kishimoto, M. Obayashi, Y. Hanafusa, H. Miyagawa, S. Koshiba, S. Nakanishi, H. Itoh, N. Tsurumachi
  • Organizer: The 7^<th> Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics/CLEO.PR.2007
  • Place of Presentation: Seoul,Korea
  • Year and Date: 2007-08-30
• [Presentation] "テラヘルツ時間領域透過分光系の構築とその応用" (2007)
  • Author(s): 花房 優, 林 幸洋, 宮川 勇人, 小柴 俊, 中西 俊介, 伊藤 寛, 鶴町 徳昭
  • Organizer: 日本物理学会・応用物理学会中四国支部大会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2007-08-04
• [Presentation] 1次元フォトニック結晶構造を用いたTHz波の増強 (2007)
  • Author(s): 石畑 達也, 白井 英登, 岸本 英嗣, 宮川 勇人, 小柴 俊, 中西 俊介, 伊藤 寛, 鶴町 徳昭
  • Organizer: 日本物理学会・応用物理学会中四国支部大会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2007-08-04
• [Presentation] "GaNAs/GaAs超格子構造の光学特性及び構造に成長条件が及ぼす影響" (2007)
  • Author(s): 中瀬 大介, 藤井 健輔, 岩田 祐一, 熊本 玄昭, 出口 裕一, 平島 知彦, 宮川 勇人, 鶴町 徳昭, 伊藤 寛, 中西 俊介, 小柴 俊
  • Organizer: 日本物理学会・応用物理学会中四国支部大会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2007-08-04
• [Presentation] "可視・THz帯域1次元フォトニック結晶における非線形光学効果(招待講演)" (2007)
  • Author(s): 鶴町 徳昭
  • Organizer: レーザー学会中四国支部講演会
  • Place of Presentation: 香川大学(高松)
  • Year and Date: 2007-07-10
• [Remarks]
  • URL: http://www.eng.kagawa-u.ac.jp/~tsuru/
• [Patent(Industrial Property Rights)] テラヘルツ光源 (2008)
  • Inventor(s): 鶴町 徳昭、小柴 俊、宮川 勇人、中西 俊介、伊藤 寛
  • Industrial Property Rights Holder: 香川大学
  • Industrial Property Number: 特願2008-081487(特願2007-232239を基礎とした優先権主張出願)
  • Filing Date: 2008-03-26
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より