2021 Fiscal Year Annual Research Report
Broadband coherent light generation by all solid hybrid photonic crystal fibers
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21H01399
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
大石 泰丈 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80360238)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 健伸 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60367828)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 非線形光学 / スーパーコンティニューム / 波長分散 / 偏波保持 / 高非線形ファイバ / 屈折率分散 / カルコゲナイドガラス / テルライトガラス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中赤外からテラヘルツ領域には、各種分子の光吸収帯があるため、この波長領域でコヒーレント光が発生できれば、環境ガスの精密計測、麻薬・劇薬物・爆薬の検出、薬品の精密解析、ガン組織・細胞の検出、さらには呼気の分析による病気の診断に利用でき、基礎科学の発展、環境対策の進展、医療技術の革新が可能になる．
本研究課題では、我々が世界に先駆けて独自に開拓してきた赤外透過特性に優れたカルコゲナイドガラスやテルライトガラス等の高非線形ガラスを用いた微細構造光ファイバ技術を発展させ、中赤外からテラヘルツ領域のスーパーコンティニューム光や光周波数コム等の新規な高コヒーレント光の発生および光増幅等の制御技術を確立することを目的とする．単一ファイバ素子を用いて実用的なファイバレーザが利用できる近赤外光励起による中赤外からテラへルツ領域をカバーできる高効率な高コヒーレント光源や光波制御技術は申請者が知る限り、世界的に例はなく本研究の独創性は極めて高い．今期は以下の項目について研究を進めた．
・四光波混合等の非線形現象を高効率に起こすために波長分散制御と偏波保持性が必要である．カルコゲナイドガラスを用いた全固体微細構造光ファイバによる波長分散と偏波保持性が制御可能な構造の探索を始めた．
・非線形シュレディンガー方程式による光パルス伝搬を広い波長域で行うには、広波長域の屈折分散データが必要になる．最小偏角法による屈折分散測定では、測定波長域に限界があるため、それに代わる広波長域測定手法の検討を行った．
・遠赤外域の透過特性の優れたファイバ素材として使用できるカルコゲナイドガラスの探索を開始した．Ge-Ga系やGe-Sb系を候補として考え、第3および第4元素の添加によるガラスの熱的安定性の改善効果の検討を開始し、一部ガラスの試作も始めた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
・波長分散および偏波保持性制御するために、コアの周囲に2つのガラスロッドを配置した構造のカルコゲナイド全固体微細構造光ファイバの波長分散と偏波保持性を解析した．その結果、コア直径が８μm、ロッド直径が10 μm、コア・ロッド間距離が12 μm程度のとき、零に近い正常分散で平坦化された波長分散を持ち偏波保持性を有したファイバ実現できることを明らかにした．また、同構造の光ファイバを実現するためAsSe系ガラスを用いて光ファイバの試作を開始した．さらにテルライト光ファイバで低波長分散および偏波保持が可能な光ファイバ構造の実現できるガラス素材の検討を進めた．
・Ge-Ga-Te，Ge-Ga-Te-Si，Ge-Te-AgI，Ge-Ga-Te-Se，Ga-Sb-Sn-S系カルコゲナイドガラスの試作を行い、その光透過特性および熱的安定性の検討を進めた．
・ガラス薄片表面のフレネル反射による光干渉縞の波長依存性を利用した屈折率分散測定を検討した結果、最小偏角法による屈折率分散の測定結果を用いて反射の次数を決めることにより、最小偏角法により測定できない広い波長域における屈折率分散の測定が可能になることを見出した．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の成果を基に、近赤外域励起による中赤外からテラヘルツ領域での高コヒーレント光の発生を検討する。さらに、研究成果を高効率広帯域波長変換や広帯域パラメトリック増幅への応用への展開を目指す。そのために下記の項目の研究を推進する。
・波長分散および偏波保持性の制御されたカルコゲナイド全固体微細構造光ファイバの実現を目指す．そのためにコア、クラッドおよびロッド素材の屈折率分散特性の最適化を図り、光ファイバの実現を目指す．
・光ファイバ素材として従来の素材のほか、より長波長域で光透過特性の改善が期待できるGe-Ga-Te，Ge-Ga-Te-Si，Ge-Te-AgI，Ge-Ga-Te-Se，Ga-Sb-Sn-S系カルコゲナイドガラスの光透過特性および熱的安定性の検討を進め、新しい光ファイバ素材の開拓を進める．
・テルライト光ファイバで低波長分散および偏波保持が可能な光ファイバ構造の解析を進める．
・ガラス薄片表面のフレネル反射による光干渉縞の波長依存性を利用した屈折率分散測定を検討を進め、最小偏角法による屈折率分散の測定結果を用いて反射の次数を決めることにより、最小偏角法により測定できない広い波長域における屈折率分散の測定が可能であることを実証する．
・遠赤外域でアイドラ光発生可能な波長分散特性の解析を進め、発生可能な波長域を解明する．
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[Journal Article] A Magnetic Field Sensor Utilizing Tellurite Fiber-Induced Sanac Loop Based on Faraday Rotation Effect and Fresnel Reflection2021
Author(s)
F. Zhang, B. Li, Y. Sun, W. Liu, X. Yan, X. Zhang, F. Wang, S. Li, T. Suzuki, Y. Ohishi, and T. Cheng
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Journal Title
IEEE Transactions on instrumentation and measurement
Volume: 70
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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