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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Terahertz-wave measurement system using feedback of electric signals

Research Project

Project/Area Number 26390106
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

四方 潤一  日本大学, 工学部, 准教授 (50302237)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 南出 泰亜  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, チームリーダー (10322687)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsテラヘルツ波 / 高感度計測 / フィードバック制御 / 電子回路
Outline of Annual Research Achievements

前年度に感度校正を行った常温パイロ検出器を用い、本年度はパルス動作のテラヘルツ波パラメトリック発振器の出力特性を実験的に調査し、約25dBのダイナミックレンジを得た。これに基づきパルス動作テラヘルツ波パラメトリック発振器および連続テラヘルツ波光源についてファブリ・ペロー干渉計による波長計測を行い、0.1~1.5THz領域のテラヘルツ波長を0.1%以下の周波数精度で測定することに成功した。これらのテラヘルツ波光源を用いてテラヘルツ分光計測およびテラヘルツイメージングを行い、得られた分光スペクトルおよび2次元透過像からシステム動作の安定性を確認した。また、フィードバック制御システムに不可欠なテラヘルツ波強度の高速制御機構として光学ビームスキャナを用いたテラヘルツ波ビーム制御系を構築し、さらに検出系についても微弱信号増幅に関する電子回路製作を行った。これを透過像計測に応用して動作の安定性を確認し、応答性についても実験的評価を行った。一方、常温テラヘルツ波検出器を遥かに超える高感度や感度可変制御が可能な光読出し法として、本年度は非線形光学波長変換であるアップコンバージョンを用いたテラヘルツ波検出系の高感度化に取り組んだ。前年度までに得られたテラヘルツ波パルス出力をニオブ酸リチウム結晶に集光し、近赤外の励起光を用いたアップコンバージョンによってテラヘルツ波を近赤外光に波長変換した。励起エネルギー密度などの励起条件の最適化を行った結果、1.14THzにおいて110dBのダイナミックレンジおよび2 aJ/pulseの最小検出可能パルスエネルギーを達成し、これまでの結果と比較して2桁程度の高感度化を実現した。以上より、フィードバック制御を用いたテラヘルツ波計測システムにおいてテラヘルツ波光学系・電子回路系の技術基盤に関する知見と超高感度テラヘルツ波計測応用への見通しを得た。

  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 7 results)

  • [Journal Article] Terahertz-wave parametric gain of stimulated polariton scattering2016

    • Author(s)
      Y. Takida, J. Shikata, K. Nawata, Y. Tokizane, Z. Han, M. Koyama, T. Notake, S. Hayashi, and H. Minamide
    • Journal Title

      Phys. Rev. A

      Volume: 93 Pages: 043836-1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.93.043836

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] レーザ励起テラヘルツ波発生とテラヘルツ波計測応用2017

    • Author(s)
      四方潤一
    • Organizer
      ヘテロ・ニューロ・アナリシス研究会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形県米沢市)
    • Year and Date
      2017-03-22
    • Invited
  • [Presentation] 通信波長帯光デバイスによる周波数可変連続テラヘルツ波発生2017

    • Author(s)
      四方潤一, 芦間健太, 石塚友彰, 小玉貴大
    • Organizer
      平成28年度日本表面科学会東北・北海道支部学術講演会
    • Place of Presentation
      秋田大学(秋田県秋田市)
    • Year and Date
      2017-03-09
  • [Presentation] 波長可変・高輝度テラヘルツ波に関する技術開発と将来発展2017

    • Author(s)
      南出泰亜
    • Organizer
      第23回FELとHigh-Power Radiation研究会 と第14回高輝度・高周波電子銃研究会
    • Place of Presentation
      東北大学電子光理学研究センター(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2017-02-23 – 2017-02-24
    • Invited
  • [Presentation] パワーレーザーによる高出力THz波の発生・検出とセキュリティ応用2017

    • Author(s)
      南出泰亜, 縄田耕二, 瀧田佑馬
    • Organizer
      レーザー学会第37回年次大会
    • Place of Presentation
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • Year and Date
      2017-01-07
  • [Presentation] RIKEN Tera-photonics research and THz-wave metamaterial to real-time imaging2016

    • Author(s)
      H. Minamide
    • Organizer
      The 1st RIKEN-ERC Joint symposium & RIKEN Metamaterials Symposium 2016
    • Place of Presentation
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • Year and Date
      2016-12-12
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非線形光学に基づくテラフォトニクス研究の最先端2016

    • Author(s)
      南出 泰亜
    • Organizer
      第13回エクストリームフォトニクス研究会
    • Place of Presentation
      ホテル竹島(愛知県蒲郡市)
    • Year and Date
      2016-11-15
  • [Presentation] Nonlinear photonics for efficient terahertz-wave technology2016

    • Author(s)
      Y. Takida and H. Minamide
    • Organizer
      5th Russia-Japan-USA-Europe Symposium on Fundamental & Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies (RJUSE TeraTech-2016)
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-11-02
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] パラメトリック発振による高出力周波数可変テラヘルツ波発生2016

    • Author(s)
      四方潤一, 青山博紀, 羽田悟, 渡邉篤知, 南出泰亜
    • Organizer
      2016年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-09-21
  • [Presentation] Development of Terahertz-wave technology based on nonlinear optical effect2016

    • Author(s)
      H. Minamide
    • Organizer
      The 37th PIERS (Progress in Electromagnetic Research Symposium)
    • Place of Presentation
      Shanghai, China
    • Year and Date
      2016-08-08 – 2016-08-11
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] セキュリティ応用に向けたテラヘルツ波センシング技術の開発2016

    • Author(s)
      南出泰亜
    • Organizer
      ImPACTプログラム「ユビキタス・パワーレーザーによる安全・安心・長寿社会の実現」第2回シンポジウム
    • Place of Presentation
      JST東京本部(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-06-13
  • [Presentation] NONLINEAR PHOTONICS FOR EFFICIENT TERAHERTZ-WAVE GENERATION AND DETECTION2016

    • Author(s)
      H. Minamide
    • Organizer
      The IEEE local chapter seminars
    • Place of Presentation
      Tempe, USA
    • Year and Date
      2016-06-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Terahertz-wave technology based on nonlinear optical effect and sub-nanosecond pulse laser2016

    • Author(s)
      Y. Takida and H. Minamide
    • Organizer
      The 4th Laser Ignition Conference 2016 (LIC’16)
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-05-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Sensitive THz-wave detection and imaging using nonlinear optical up-conversion2016

    • Author(s)
      H. Minamide
    • Organizer
      SPIE Defense + Commercial Sensing
    • Place of Presentation
      Baltimore, USA
    • Year and Date
      2016-04-17 – 2016-04-21
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

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