Frequency conversion of terahertz waves with temporal boundary

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05304
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: Miyamaru Fumiaki 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (20419005)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 俊博 京都大学, 工学研究科, 講師 (30362461) ; Dani Keshav 沖縄科学技術大学院大学, フェムト秒分光法ユニット, 准教授 (80630946)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: テラヘルツ波 / 時間界面 / 周波数変換

Outline of Final Research Achievements

Although there have been remarkable developments in terahertz wave technology in recent years, there are still not many optical components that can be used in the terahertz wave region. In this study, we aim to realize frequency conversion of terahertz waves by using a "temporal boundary". We have demonstrated that the temporal boundary can be realized by illuminating a metallic waveguide structure with a femtosecond laser pulse and converted the frequency of input terahertz waves.

Free Research Field

テラヘルツ波光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

物質パラメータの時間的不連続性として実現される時間境界は，波動物理学における最も基本的な概念の一つである。しかし，その重要性にもかかわらず，これまで時間境界での波動ダイナミクスを明確に観測することが困難であった。本研究では，時間境界における電磁波の超高速ダイナミクスを実験的に観測し，構造的分散制御によって生じる時間境界での準解析的な理論式を導出した。本研究の成果は、時間境界における波動の基礎的理解に貢献するとともに、時間変動する系における構造分散制御の可能性を見出したと言える。