Development of backward terahertz-wave parametric oscillator for boundary photonics bridging the frequency gap between millimeter and optical waves

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01906
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Kouji nawata 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, 研究員 (90586405)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: テラヘルツ波発生 / バックワード光パラメトリック発振 / カスケード過程 / 光注入 / 非破壊検査 / 非破壊イメージング

Outline of Final Research Achievements

We investigated backward terahertz-wave parametric oscillation (BW-TPO) and demonstrated efficient THz-wave generation via cascading wavelength conversion. The comprehensive analysis of input-output characteristics of BW-TPO showed the issues on high oscillation threshold intensity and its photon-conversion efficiency. We applied injection-seeding to BW-TPO for an idler wave to achieve threshold reduction and efficient photon-conversion, resulting demonstration of cascaded BW-TPO. As a result, output THz-wave energy enhanced over 100 times from previous results, corresponding to high-peak power over 100 W at the frequency of 0.3 THz.

Free Research Field

非線形光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

サブテラヘルツ波は、様々な物質を透過する電波的な特徴とレーザー光のように直進する光波的な特徴を併せ持つため、外から見ることができない内部を非破壊に検査する電磁波として期待されている。本研究の後進波テラヘルツ波パラメトリック発振器は小型で機械的に安定であり、これまで難しかった実験室外でのテラヘルツ波非破壊検査に適した特徴を有している。本成果は、インフラメンテナンス検査など社会の安全安心につながる非破壊検査応用に資すると考えられる。