量子固体を用いた高強度中赤外・テラヘルツ光源の開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25820144
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 宮本 祐樹 岡山大学, 極限量子研究コア, 助教 (00559586)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: テラヘルツ / 固体水素

Outline of Annual Research Achievements

光と電波の中間に位置し、両者の特性を併せ持つテラヘルツ領域の光は、近年、様々な分野への応用が進められている。光源開発を含めた各種の技術研究も盛んにおこなわれており、特に光源の高出力化は今後のさらなる応用に向けて期待されている。本研究の目的は固体水素ラマンシフターによる高強度波長可変中赤外～テラヘルツ光源の開発である。量子固体である固体水素の性質を利用し、媒質の振動状態を高コヒーレンス・高密度に励起することで、高効率な誘導ラマン散乱を発生させることができる。これにより光領域からの効率よい波長変換が可能である。
昨年度には、テラヘルツ領域で透明かつ熱伝導率の高いダイアモンド窓を持つセルを用い、高圧液体水素から固体を生成することで、テラヘルツ～可視領域において透明で、かつ高い損傷閾値を持つ固体水素の簡便な作成法を確立した。
本年度は、まず昨年度に開発した手法により作成した固体水素にレーザー光を入射し、固体水素の品質を確認するとともに、誘導ラマン散乱による中赤外、テラヘルツ光の発生を試みた。本研究では、二本の可視レーザーによる誘導ラマン散乱によって固体水素の振動状態の重ね合わせ状態を用意し、そこに近赤外レーザーを照射することで、たとえば近赤外光の一次ストークス光として中赤外光、二次ストークス光としてテラヘルツ光が得られる。作成した固体水素の損傷閾値はダイアモンド窓の損傷閾値より高く、当面の実験には充分な品質であることがわかった。さらに一次ストークス光として中赤外光の発生を確認した。今後はテラヘルツ光を分離、確認し、最適な条件を探るとともに、分光などに応用していきたい。

Research Products

• [Journal Article] Observation of coherent two-photon emission from the first vibrationally excited state of hydrogen molecules (2014)
  • Author(s): Yuki Miyamoto, Hideaki Hara, Susumu Kuma, Takahiko Masuda, Itsuo Nakano, Chiaki Ohae, Noboru Sasao, Minoru Tanaka, Satoshi Uetake, Akihiro Yoshimi,Koji Yoshimura,Motohiko Yoshimura
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2014 Pages: 113C01
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu152
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant