• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

位相の自在な操作を組込むことによる非線形光学過程の新しい可能性の開拓

Research Project

Project/Area Number 20H01837
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

大饗 千彰  電気通信大学, 量子科学研究センター, 助教 (80787664)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Keywords非線形光学過程の操作 / 真空紫外レーザー / 真空紫外域非線形分光学 / 非線形光学過程の自在操作 / 真空紫外レーザー分光 / 真空紫外 / 非線形分光
Outline of Research at the Start

レーザーの発明以来、短パルス化・短波長化などの様々なレーザー技術の極限化が行われ、それを基盤にして様々な光科学が発展した。その中で短波長かつ単一周波数の領域は未だにフロンティアとして残されている。真空紫外域における波長可変単一周波数レーザー技術はその代表例と言える。
本研究の目的は、非線形光波長変換の途中段階において人為的に任意に光位相を制御することで自在に非線形光学過程を操作するというユニークな手法を用いて、真空紫外域における波長可変単一周波数レーザー技術を確立することにある。

Outline of Annual Research Achievements

非線形光学過程はその過程に関係する光の位相関係に強く依存する。位相整合においては光の伝搬に伴って各位置における光生成がコヒーレントに積算されることで巨視的な光生成が達成される。このような伝搬に伴う積算効果とは別に、光の位相関係を任意に操作することで、それぞれの位置における非線形光学過程自身の進行方向を自在に操作することができる。本研究の目的は、このような自在な操作によって拓かれる非線形光学過程の新たな可能性を追求することにある。
本研究ではパラ水素分子による高次の4光波混合過程を自在に操作することで、未踏のレーザー技術である、100-200 nmの真空紫外全域で波長可変な単一周波数レーザーを実現する。当初の研究計画では、①非線形光学過程の自在操作技術の確立、②真空紫外レーザー生成の要素技術の開発、③真空紫外・波長可変・単一周波数レーザーの生成、の3ステップで行う計画であった。
初年度(2020年度)は、4光波混合過程による-2から+3次までの光生成について、特定次数の選択生成、光スペクトルの広帯域化など多様な形態の非線形光学過程の操作を実現した。当初の計画である、①の非線形光学過程の自在操作技術の確立は十分に達成できたといえる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2019年度までの研究において、光生成の効率が低く高次光がほとんど生成されない単純な状況では非線形光学過程の自在な操作が可能であることを示した。2020年度(初年度)は、より高効率な光生成が可能な条件下において、多様な非線形光学過程の操作が可能であることを実証した。
具体的には以下に記述することを行った。まず、非線形光学過程による光生成の高効率化を行った。光生成の高効率化は非線形光学過程に用いる非線形媒質を低温化(液体窒素温度、77 K)することで達成できる。このような低温環境下に光位相関係を自在に操作可能な機構を組み込んだ実験系を構築した。さらに、構築した実験系を用いて非線形媒質中の6か所で自在に光の位相関係を制御することで、特定次数の選択生成、光スペクトルの広帯域化など多様な形態の非線形光学過程の操作を実現した。

Strategy for Future Research Activity

今後は、より高い効率で特定次数の選択生成が可能であることを示しつつ、②の真空紫外レーザー生成の要素技術の開発を進める。
今までの実験系では光位相の操作位置については固定していたが、光位相の操作位置も自在に制御することで、より高い選択生成の効率を達成できる。このような位相操作位置を自在に操作可能な新たな実験系を構築する。
また、真空紫外レーザー生成の要素技術として、真空紫外レーザー生成の起点となるレーザー(波長210 nm)の生成、4光波混合過程によって生成される光に光周波数標準精度を付与するシステムの構築を行っていく。

Report

(1 results)
  • 2020 Annual Research Report

Research Products

(10 results)

All 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 10 W injection-locked single-frequency continuous-wave titanium:sapphire laser2021

    • Author(s)
      Tetsushi Takano, Hisashi Ogawa, Chiaki Ohae, and Masayuki Katsuragawa
    • Journal Title

      optical express

      Volume: 29 Pages: 6927-6927

    • DOI

      10.1364/oe.415583

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 任意な位相・振幅操作による光波形生成とその再現性2021

    • Author(s)
      戸村 暁廣、大饗 千彰、美濃島 薫、桂川 眞幸
    • Organizer
      応用物理学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 高層大気中の中性原子およびイオンの同時計測を可能にする二波長発振注入同期チタンサファイアレーザーの開発2021

    • Author(s)
      音瀬 めぐみ、渡邊 哲人、大久保 直幸、佐藤 昂大、豊永 大貴、大饗 千彰、桂川 眞幸、江尻 省、中村 卓司
    • Organizer
      レーザー学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 高効率・高品質な波長変換による深紫外光の生成2021

    • Author(s)
      永野 正統、大饗 千彰、大久保 直幸、豊永 大貴、桂川 眞幸
    • Organizer
      レーザー学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Engineered generation of a specfic Stokes order in stimulated Raman scattering process2020

    • Author(s)
      Weiyong Liu, Chiaki Ohae, Jian Zheng, Soma Tahara, Masaru Suzuki, Kaoru Minoshima, Masayuki Katsuragawa
    • Organizer
      The 2020 CLEO, CLEO Technical Digest
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光位相の自在な操作が拓く線形・非線形光学過程の新たな道2020

    • Author(s)
      大饗 千彰、桂川 眞幸
    • Organizer
      超高速光エレクトロニクス研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 能動的に様々な形態に操作される非線形光学過程2020

    • Author(s)
      大饗 千彰、鄭 健、劉 衛永、田原 壮馬、鈴木 勝、美濃島 薫、桂川 眞幸
    • Organizer
      レーザー学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Ca^+とCaのLiDAR計測が可能な二波長注入同期ナノ秒ハ?ルスレーサ?ーの開発2020

    • Author(s)
      音瀬 めぐみ、渡邊 哲人、林 湧斗、大饗 千彰、桂川 眞幸、江尻 省、中村 卓司
    • Organizer
      応用物理学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ秒パルスレーザー光の高効率かつ高ビーム品質な波長変換2020

    • Author(s)
      永野 正統、長谷川 健司、田原 壮馬、大饗 千彰、桂川 眞幸
    • Organizer
      レーザー学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 注入同期ナノ秒パルスチタンサファイアレーザーの出力スケーリング2020

    • Author(s)
      音瀬 めぐみ、大饗 千彰、桂川 眞幸
    • Organizer
      レーザー学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2022-04-19  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi