Development of a molecularly-modulated continuous-wave Raman comb

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K04982
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 財津 慎一 九州大学, 工学研究院, 准教授 (60423521)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 光変調器 / 誘導ラマン散乱 / 四光波混合 / 超高繰り返しレーザー

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、最近実証された「連続発振分子光変調器」を基礎とし、近赤外波長域で70THzを超える帯域に、10THzを超える間隔で発生する「連続発振ラマンコムの実現」に取り組んだ。このような連続発振ラマンコムで任意波形を合成する光シンセサイザーの実現のためには、各発振線間の位相関係を精密に測定する測定法が必要となる。これを実現するために、本研究の最終年度では、「光ヘテロダイン干渉」測定系を開発し、この位相測定法を「連続発振ラマンコム」の位相差測定に初めて適用した。
連続発振分子光変調器より出力された連続発振ラマンコムの第2高調波を発生させる。n次のラマンコムの第2高調波と、n-1次とn+1次のラマンコムの和周波は互いに干渉し、これらのラマンコム間の位相差⊿φに応じて強度を変化させる。この光信号(光ヘテロダイン信号)を位相差⊿φに対してプロットすることにより、位相差⊿φを測定する。位相差⊿φは、光路差可変なガラスプリズム対を通過させることで制御し、さらに、昨年度開発したマイケルソン型干渉計用い、光ヘテロダイン干渉と非線形自己相関波形を同時に測定できる光学系を構築した。
被測定光が通過するガラスプリズムの光路を、0~17.5 mmの間で変化させ、光ヘテロダイン信号と、n+1次のラマンコムの第2高調波強度の変化を測定した。その結果、n+1次のラマンコムの第2高調波強度が光路長の変化に対して依存しない一方、光ヘテロダイン信号の強度は、光路長の変化に対して正弦的に変化することを明らかにした。これは、ラマンコム間の位相差⊿φを、光ヘテロダイン信号強度より、定量的に評価できること示しており、この研究で開発した手法が、連続発振ラマンコムを光源とした光シンセサイザーにおける位相差測定に応用できることが明らかとなった。