高Q値有機結晶ウィスパリングギャラリーモード共振器の狭線幅スペクトル形状の解析

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K04577
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 阪東 一毅 静岡大学, 理学部, 准教授 (50344867)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: リング共振器 / ウィスパリングギャラリーモード / 有機結晶 / フーリエ分光 / Q値

Outline of Annual Research Achievements

極めて高い共振器Q値を有する自己組織化有機結晶マイクロリング共振器について、発光のフーリエ分光を行い、分光器の分解能を超えた精度で共振器モード発光のスペクトル幅を測定することを実現し、これまで得られなかった2000を超えるQ値を持つリング共振器のQ値を精密に測定することに成功した。本研究では有機リング結晶からの発光をマイケルソン干渉計に通してフーリエ分光を行うことを試みていたが、当初はマイクロリング結晶の発光強度が弱い問題と、紫外レーザー励起による試料劣化でスペクトル波長変化が発生する問題によって発光干渉強度のS/N比が十分確保できない状況であった。
前者の問題は計測時間を長くとることによって改善するが、その措置は後者の問題に逆に作用することになり、これまで問題解決が難しかった。本研究では光学系全体の見直しによって発光の採集効率を桁で増大させることに成功した。さらにレーザー励起による試料の劣化を抑えるために、窒素ガス雰囲気中で実験を行うシステムを構築することでスペクトル波長の変化を抑制することに成功した。これらの改善により、有機マイクロリング結晶の発光スペクトル線幅が精密に観測できる発光のフーリエ分光測定が実現し、これまで粗くしか見積もられていなかったQ値2000程度のリング共振器について、精密に2000を超えるQ値の見積もりに成功した。また得られたQ値に対応するスペクトル線幅は使用した分光器の波長分解能を超えた線幅であることが確認された。