2021 Fiscal Year Annual Research Report
Intense UV-pulse source using quasi phase matched quartz
| Project/Area Number |
19K05317
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
石月 秀貴 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 研究員 (90390674)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 擬似位相整合 / 水晶 / 非線形光学 / 波長変換 / 紫外光 / レーザー |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、非線形光学材料としては有効利用されていない水晶を用いた擬似位相整合(QPM)波長変換素子を実現し、これを用いた高強度紫外域(UV)パルス光源構築を目指している。水晶は広透明・高耐久性の光学材料で、非線形光学材料でもある。複屈折性が極小のため効率的波長変換困難だが、結晶内部に周期構造を形成できれば、QPMに基づく効率的波長変換が可能である。
過去２年の検討において、スタンプ法と名付けた新たなQPM水晶実現法を独自に提案・実証した。このスタンプ法による水晶の周期的極性反転プロセスの最適化過程で判明したのは、水晶の個体差と思われる反転特性の違いである。そこで、幾つかの異なる水晶育成メーカーや異なるロットから加工した水晶基板の光学特性を比較した。
その結果、特にVUV側域（吸収端限界150nmから深紫外域200nm）の透過特性に、メーカーやロット間でかなりのバラツキがが確認できた。これは結晶育成時の不純物混入の影響と考えられるが、極性反転の均一性や容易性の点で、光学特性の似た結晶はメーカーやロットに寄らず近似の特性を示す傾向が見られたが、現時点は定量化に至っておらず、更なる検討が必要である。
その一方で、進展著しいテラヘルツ（THz）波長域での評価も実施した。水晶はニオブ酸リチウム（LN）等に比較し室温で低吸収高透過であるが、高精度評価は進んでいなかったため、評価方法自体の再検討を行った。その結果、100K以下の低温冷却が求められるLNと異なり、水晶は室温付近でも低損失であることが確認出来た。
以上、高耐久な、新規非線形光学波長変換用に、水晶を用いたQPM素子の実現を目指し、その新たな作成手法や材料評価などを行った。波長150nmという真空紫外域や進展著しいテラヘルツ波域など、広範囲での利用が期待される水晶の新たな活用法が考えられる。今後も検討を進める計画である。
|
