2012 Fiscal Year Annual Research Report
超広帯域コヒーレント中赤外光を用いた新しい分光法の開拓
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24360030
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
藤 貴夫 分子科学研究所, 分子制御レーザー開発研究センター, 准教授 (20313207)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 応用光学・量子光工学 / 高性能レーザー / 量子エレクトロニクス / 超短光パルス |
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| Research Abstract |
中赤外領域(3-20μm)は、多くの分子振動に共鳴しており、分子の指紋領域といわれている。分子分光にとって、極めて重要な波長領域であるが、ラマン分光と比べて、低レベルな分光しか行われてこなかった。その大きな理由は、中赤外領域の検出器の性能が、可視光領域のものと比べて非常に低いことである。
本研究では、研究代表者の研究室で独自に開発した超広帯域単一サイクル中赤外光パルスを光源とした新しい中赤外分光法を開拓することを目的としている。本研究で提案している超広帯域コヒーレント中赤外光と可視光用検出器を使った分光法により、いままでの中赤外分光ではできなかった、桁違いに高速なデータ取得が可能となるという結果を期待している。
本年度は、光源のビーム品質向上とともに、超広帯域中赤外光パルスの線形吸収分光への応用を行った。研究代表者が開発した超広帯域中赤外コヒーレント光の発生装置から発生したスペクトルは、2μmから20μmまでバンド幅が広がっており、従来のインコヒーレント光のスペクトル幅に比べて、遜色のない幅である。
この装置で発生する超広帯域コヒーレント中赤外光が試料を通過したあとに、スペクトルの情報を保ったまま可視光へ波長変換し、可視光用分光器で検出することを行った。そのような超広帯域中赤外光パルスのスペクトル幅を保ったまま、可視光に変換するためには、気体を非線形媒質として用いることが必要であった。
その手法によって、1msの計測時間で、200-5500cm^<-1>程度の周波数範囲のスペクトルを、2cm^<-1>程度の分解能で計測することができた。インコヒーレント光を光源としたときと比べて、中赤外スペクトル測定にかかる時間が大幅に短縮されることを確認した。この結果から、中赤外分光が、新たな展開を迎えることに期待している。
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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
今年度の目標は、中赤外光パルスの線形吸収分光への応用であったが、今年度の研究により、これまでにない高速な中赤外吸収分光を行うことができた。よって、今年度の目標は達成され、当初の計画どおり、順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度達成した線形分光を、全反射吸収分光へ応用することを行う。全反射プリズムを用意し、反射した赤外光スペクトルの高速な計測を行う。プリズムに試料をのせることで、試料の赤外吸収スペクトルを測定することができるが、その空間的な分布を計測することを行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
線形分光で利用しようとしていたカセグレン対物鏡を使わなくても、空間分解してイメージを計測する実験ができる可能性がでてきた。そのための予算を次年度に繰り越すことにした。次年度は、高速な画像計測を行うことを考えており、光源の繰り返し周波数を上げるために必要な部品を購入する予定である。
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