テラヘルツ波発生に用いるレーザーカオス光のモードの同時性
| Project/Area Number |
20K04629
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Fukui University of Technology |
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Principal Investigator |
桑島 史欣 福井工業大学, 工学部, 准教授 (30342554)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷 正彦 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (00346181)
原口 雅宣 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20198906)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | レーザーカオス / THz波 / プラズモンアンテナ / 非線形 / カオス超越性 / プラズモン光伝導アンテナ / 同時性 / THｚ波 / モードホップ / ダウンコンバート |
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| Outline of Research at the Start |
レーザーカオス光において，縦モードが同時に発生しているかを調査するために，連続波THz発生に用いるレーザーカオス光の縦モード間の光ビート（44GHz程度の整数倍）を他の逓倍器によるTHz波源とをプラズモン光伝導アンテナ中で混合することにより，1GHz程度の信号に下方変換する。この１GHｚ程度の信号を観測することで，光ビートが安定に発生しているか，すなわち縦モードが同時に発生しているかが明確ととなる。さらに，現在入手が困難な光伝導アンテナ特に，プラズモン光伝導アンテナも試作し，信号検出の高感度化をめざす。
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザーカオスを用いた場合に、レーザーのモード間の光ビートが、通常の連続波（CW）レーザーの光ビートに比べて安定なことをUCLAのシステムを用いて示した。この時のRF信号の強度は、カオス光にすることで、CWレーザーに比べ１０ｄB増強していることから、効率よく光ビートが、戻り光を加えカオス光にすることのみで、発生していることが実証できた。モードの同時性が、実現できていることも示している。またカオス光の場合は、レーザー発振の閾値まで、動作電流を下げても、光ビートが安定に発振ことを、UCLAのダウンコンバートのシステムを用い示した。このことにより、カオス光ではレーザー発振が起きていれば常に安定な光ビート、またそれによるテラヘルツ波(THz波）を発生させられることが実証できた。これにより、カオスでないと得られない機能であるカオス超越性の実例を証明できた。プラズモンアンテナも作成中であり、SI-GaAs 基板上にプラズモン用の櫛形状の電極の作成には成功した。従来のボータイアンテナの構造も独立で作ることはできた。オーミックコンタクトのためのアニール条件や、２つの構造を重ねて作成することに現在は取り組んでいる。また、パワーの測定もボロメーターを使って行った。Si ボロメーターのために感度は悪いが、従来型の光伝導アンテナに12mWのカオスレーザー照射で信号は出てきた。通常のＣＷレーザー励起では信号は出てこなかった。12mWは、カオス光のコヒーレンスがよいため、 ６ｍｍの焦点距離のレンズの場合に、アンテナを焼かないように制限している。長焦点のレンズを用いれば、この問題は解決される。
学会発表は、招待講演も含め行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
高効率のアンテナが現在ないため、自身の研究室では、ダウンコンバートによる観測ができていないため。現在高効率のアンテナも製作途中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
高効率のアンテナも作り、自身の研究室でダウンコンバートのシステムを構築する。
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Report
(4 results)
Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Evaluation of High-Stability Optical Beats in Laser Chaos by Plasmonic Photomixing2020
Author(s)
F. Kuwashima, M. Jarrahi, S. Cakmakyapan, T. Shirao, K. Iwao, K. Kurihara, O. Morikawa, H. Kitahara, T. Furuya, K. Wada, M. Nakajima, M. Tani
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Journal Title
Optics Express
Volume: 28
Pages: 24833-24844
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] High Stability of Optical Beats in Laser Chaos2022
Author(s)
Fumiyoshi Kuwashima, Mona Jarrahi, Semih Cakmakyapan,, Osamu Morikawa, Takuya Shirao, Kazuyuki Iwao, Kazuyoshi Kurihara, Hideaki Kitahara, Takeshi Furuya, Kemji Wada, Makoto Nakajima,AND Masahiko Tani
Organizer
2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2022)
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[Presentation] Stable optical beats in laser chaos for THz wave2022
Author(s)
Fumiyoshi Kuwashima, Mona Jarrahi, Semih Cakmakyapan,, Osamu Morikawa, Takuya Shirao, Kazuyuki Iwao, Kazuyoshi Kurihara, Hideaki Kitahara, Takeshi Furuya, Kemji Wada, Makoto Nakajima,AND Masahiko Tani,
Organizer
Comference of Lasers and Electro-Optics Pacific Rim 2022
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[Presentation] Stability of optical beats between longitudinal modes near the threshold level in laser chaos2021
Author(s)
F. Kuwashima, M. Jarrahi, S. Cakmakyapan, O. Morikawa, T. Shirao, K. Iwao, K. Kurihara, H. Kitahara, T. Furuya, K. Wada, M. Nakajima, and M. Tani
Organizer
International Symposium on Physics and Applications of Laser Dynamics 2021
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[Presentation] Stability Of Optical Beats In Laser Chaos For THz Wave Generation And Detection2021
Author(s)
Kuwashima Fumiyoshi, Jarrahi Mona, Cakmakyapan Semih, Morikawa Osamu, Shirao Takuya, Iwao Kazuyuki, Kurihara Kazuyoshi, Kitahara Hideaki, Furuya Takeshi, Wada Kenji, Nakajima Makoto, Tani Masahiko
Organizer
the 2021 46th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
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[Presentation] Stability of optical beats between longitudinal modes in laser chaos2021
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Fumiyoshi Kuwashima , Mona Jarrahi , Semih Cakmakyapan , Osamu Morikawa TAKUYA SHIRAO, KAZUYUKI IWAO, KAZUYOSHI KURIHARA, HIDEAKI KITAHARA, TAKASHI FURUYA, KENJI WADA, MAKOTO NAKAJIMA, AND MASAHIKO TANI
Organizer
(The 10th Advanced Lasers and Photon Sources
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Fumiyoshi Kuwashima, Mona Jarrahi, Semih Cakmakyapan, Osamu Morikawa, Takuya Shirao, Kazuyuki Iwao, Kazuyoshi Kurihara, Hideaki Kitahara, Takashi Furuya, Kenji Wada, Makoto Nakajima, and Masahiko Tani
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[Presentation] Stability of THz Wave Using Laser Chaos2020
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Fumiyoshi Kuwashima, Takuya Shirao, Kazuyuki Iwao, Masahiko Tani, Kazuyoshi Kurihara, Osamu Morikawa, Hideaki Kitahar, Makoto Nakajima
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The 2020 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2020)
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