Development of All Fiber Gas Spectroscopy System Based on Mid-Infrared Tapered Fiber

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15463
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Jin Lei 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (10825748)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: オールファイバーキャビティリングダウン / 赤外光周波数コム / テーパーファイバー / ファイバーレーザー / ガス分光

Outline of Final Research Achievements

In this project, based on the representative researcher’s works in the field of fiber lasers, optical frequency combs, and tapered fibers so far, the research will be expanded to the mid-infrared wavelength band, and applied to environmental and medical optical sensing such as gas spectroscopic analysis. did. The ultrashort pulse seed laser for optical frequency combs has been developed, and a new mode synchronization method for gas spectroscopy was proposed. In addition, a cavity ring-down spectroscopy (CRDS) using a tapered fiber for gas spectroscopy has been realized, which have made improvements in terms of stabilization, miniaturization, and cost reduction.

Free Research Field

光エレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

各種分子に対して顕著な振動吸収スペクトルが存在する中赤外波長領域は，科学研究にとって非常に重要な波長帯であり、世界中で活発に研究がなされている。官能基の特徴的な赤外吸収による化学物質の同定も，本赤外領域の関連技術が得意とするところである。本研究では、代表者が開発した中赤外光周波数コムを用いたテーパーファイバキャビティリングダウン分光法(CRDS)を実証し、エバネッセント光の伝搬特性を探究した。このようなオールファイバガス分光システムを実現することで、研究機関の実験室などの環境に限定して用いられてきた高感度・高分解能な分光法の対象を、一般工場や病院等までにその応用先を広げることが期待できる。