2019 Fiscal Year Annual Research Report
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18H03887
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
川瀬 晃道 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00296013)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 非線形光学 / パラメトリック / 分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
郵便物に隠された禁止薬物や、薬局で手渡される処方薬を、開封することなくチェックできる技術は、世界で唯一、我々が開発している光注入型テラヘルツ波パラメトリック発生器（is-TPG）のみである。テラヘルツ波以外の技術ではそれを実現できておらず、また数あるテラヘルツ技術の中でも、我々のis-TPGのみが厚手の遮蔽物越しの分光検査を達成している。最近我々は、世界に先駆けて多波長is-TPGに成功し、さらに多波長テラヘルツ波を検出側で角度の異なる多波長近赤外光に変換してCCDカメラで撮像する手法で、ワンパルス高速分光への道を拓いた。本研究では、これらの予備実験による成果を融合し、ワンパルス高速テラヘルツ分光システムを開発し、従前より期待されているリアルタイムでの郵便物検査や処方薬検査、および医薬錠剤・粉末の製造過程での全数検査等を実現するものである。
前年に引き続き、is-TPGの5-10波長程度の多波長発生を目指した。テラヘルツ波帯の試薬の吸収線幅は100GHz以上あるため、5波長で応用上重要な1-2THz帯における試薬の吸収線をねらうことでで必要十分な周波数分解能が得られた。多波長発生により、波長可変が不要となり、測定時間が大幅に短縮された。また、1パルスで分光するため出力ゆらぎを無視でき、多数パルスの平均化が不要になった。これらにより、励起レーザーの繰り返しレートでリアルタイムにワンパルス分光が可能となった。
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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
is-TPGの5-10波長程度の多波長発生を目指した。テラヘルツ波帯の試薬の吸収線幅は100GHz以上あるため、5波長で応用上重要な1-2THz帯における試薬の吸収線をねらうことでで必要十分な周波数分解能が得られた。多波長発生により、波長可変が不要となり、測定時間が大幅に短縮された。また、1パルスで分光するため出力ゆらぎを無視でき、多数パルスの平均化が不要になった。これらにより、励起レーザーの繰り返しレートでリアルタイムにワンパルス分光が可能となった。今年度の我々の実験では、注入光を5波長の多波長化することにより実際の高効率な多波長テラヘルツ波発生を確認するとともに、安定性を確立した。
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| Strategy for Future Research Activity |
従来のis-TPG技術では、波長を掃引して分光するため、長い検査時間、およびパルス毎の出力ゆらぎが課題であったが、10波長同時発振のis-TPG発生検出技術を確立し、CCDカメラで撮像検出する手法により、ワンパルス高速分光システムを確立する。そのためには、十波長の近赤外光の種光を半導体レーザー技術により実現する必要があり、光増幅器内の四光波混合による多波長化を含め、レーザー企業およびカオスレーザーの専門家らと共同開発を進める（レーザーカオス光において，10本以上の縦モードが観測されている）。また、10波長のテラヘルツ波が同時に発振する際の光パラメトリック利得の"食い合い"についても、発振原理に立ち返って慎重に解析し、時間差発生についても検討する。
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