2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of coherent infrared sensing technique by diamond nano-micro photonics
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20K05372
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| Research Institution | Asahikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
松原 英一 旭川工業高等専門学校, 人文理数総合科, 准教授 (10421992)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 非線形光学 / テラヘルツ / 超高速分光 / 赤外分光 / ダイヤモンド結晶 / ファイバーレーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ダイヤモンド微細構造を使った赤外領域のコヒーレントセンシング技術の開発を目的としている。社会情勢に起因する学校内外の事情により、主たる共同研究先の大阪大学へ出張しての実験が難しい状況下、自前でフェムト秒レーザーを用意する方針をとり、前年度から進めてきた。今年度は、Ybファイバーレーザー発振器の組立てに宇都宮大学の協力も得て、設置・稼働ができたのに加えて、別途の増幅装置も設置、稼働させることができた。 本レーザー装置は中心波長1035nm、繰り返し周期40MHzの光パルスを出力することができるものである。発振器からの平均出力パワーは80mW、増幅後の平均出力は最大1Wである。レーザーの出力安定と保護のため、発振器および増幅器全体を囲うアクリルの箱を設計し、作製を完了した。
次に、自己相関器を設計・構築し、増幅後のレーザーパルスの時間幅を計測した。その結果、フーリエ変換限界時間幅が1ps以下であるのに対して、ファイバーや媒質中の分散によるチャープにより15～20 psに引き伸ばされていることがわかった。これは、負分散ミラーを用いて現実的な反射回数で補償できる範囲を超えているため、高効率の透過型回折格子対を用いたコンプレッサーが必要であると判断し、現在その製作を行っているところである。
その他の実験装置として、小型マルチチャンネルCCD分光器の機種を選定して購入し、レーザーパルスのスペクトル計測に成功したほか、既に設置してあった200MHzのオシロスコープにインピーダンス可変ターミネータを取り付けることで、40MHzのレーザーパルス列を観測した。
電極構造をパターニングしたダイヤモンド基板への電場印加による第2高調波を測定するために、チョッパーとロックインアンプの組み合わせを用いることを検討し、チョッパーについては機種を選定し、購入を完了した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
他大学への出張が難しい中、自前でフェムト秒レーザーを構築する方針に切り替え、高出力のレーザー装置を立ち上げ、時間幅を計測するための自己相関器を作製し、パルス圧縮のためのコンプレッサーの完成も近い。しかし、本来の目的である非線形光学実験への本格的な着手が遅れているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
回折格子対によるコンプレッサーを完成させ、Ybファイバーレーザー増幅器からのレーザーパルスを、数百フェムト秒まで圧縮する。この光源を用いて、電極を施したダイヤモンド基板からの電場誘起第2高調波発生の実験を行う。高効率の発生を確認したのち、電極を施したダイヤモンド基板を用いたテラヘルツ波の検出を試み、従来の電極なしのダイヤモンドを用いた場合より感度が向上することを確認する。
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| Causes of Carryover |
ロックインアンプの機種選定が遅れたが、既に決定したので次年度速やかに購入する予定である。また、新型コロナウイルスの影響でできなかった出張による実験のための旅費を次年度に使用する予定である。
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