2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of multi isotopologues analysis by mid-infrared frequency comb assisted cavity enhanced laser spectroscopy
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20K15205
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
寺林 稜平 名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (10870272)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | レーザー分光 / 同位体分析 / 光周波数コム / 光共振器 / キャビティリングダウン分光 / 放射性核種 / CRDS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
長半減期放射性核種を分子種ごとに定量分析可能な分析法として、広帯域中赤外光周波数コムと高反射率光共振器を利用した高感度レーザー吸収分光法の開発を進めている。研究計画（３ヵ年）の1年目である令和2年度の研究実績は以下のとおりである。
(1)中赤外光周波数コムを利用した高感度レーザー吸収分光の実現に向けて、2μm帯の分布帰還形半導体レーザーを用いたレーザー光学系、および反射率99.995%を有するミラーにより構成された光共振器を構築した。光共振器固有モードとレーザー入射径のモードマッチングによりサイドモードを抑制した明瞭な透過光信号を取得できた。
(2)構築された体系を用いてレーザー波長を高速で変調することで光スイッチとし、キャビティリングダウン吸収分光により、水素安定同位体を含む水分子の吸収スペクトルを取得できた。また、複数分子種の同時分析に向け、ターゲットとなる分子種・吸収線の選定を行った。
(3) 広帯域中赤外光周波数コムを用いた高感度吸収分光の実現に向け、周波数超高安定な光周波数コムの各モードと、プローブ光である半導体レーザーのビート信号を取得し、光ヘテロダイン干渉法によるレーザー周波数モニタリング法の開発を行った。これにより、半導体レーザーの線幅を評価し、その周波数を~1MHzの精度で較正可能であることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルスの感染拡大に伴い実験室への入構が制限されるなど、予定していた実験が実施できない状況が数カ月続き、計画に遅れが生じた。一方、生じた遅れは、研究計画の大幅な変更が必要となるものではなく、今年度予定していた実験を次年度に繰り越すことで十分取り戻せると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度より、研究代表者の所属機関変更を伴うが、本研究については、引き続き、研究協力者と連携し効率的な実施を計画している。次年度以降は、今年度に引き続き、今年度構築が完了した2μm帯レーザー分光システムを用いて、中赤外光周波数コムと光共振器のカップリングに取り組む。また、光共振器からの透過光を、コムモードごとに分離検出するための分光検出部の開発に取り組む。一方、光周波数コムを直接プローブ光としてではなく、プローブレーザーの周波数リファレンスとして利用する方向性の研究についても並行して実施し、最終的な複数分子種の分析実証につなげる方針である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの感染拡大に伴い実験室への入構が制限されるなど、予定していた実験が実施できない状況が数カ月続き、計画に遅れが生じるとともに、予定していた出張等を実施することができなかったため、次年度使用額が発生した。
次年度より、研究代表者の所属機関変更を伴い、予定していた実験遂行のため、次年度所属機関から今年度所属機関への出張を、当初計画に加え数回新たに計画している。次年度は、今年度に引き続き、2μm帯レーザー分光システムを用いて、中赤外光周波数コムと光共振器のカップリングに取り組む。また、光共振器からの透過光を、コムモードごとに分離検出するための分光検出部の開発に取り組む。
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[Presentation] 放射性炭素分析のための光フィードバック－キャビティリングダウン分光法の開発2020
Author(s)
齊藤 圭亮, 寺林 稜平, Volker Sonnenschein, 奥山 雄貴, 富田 英生,吉田 賢二, 二宮 真一,真野 和音, 池原 辰也, 川嶋 悠太, 古宮 哲夫, 神谷 直浩
Organizer
日本原子力学会2020秋の大会
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