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非線形光学効果を用いた波長可変コヒーヘントテラヘルツ光源の研究

研究課題

研究課題/領域番号 08455028
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用光学・量子光工学
研究機関東北大学

研究代表者

谷内 哲夫  東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (80260446)

研究分担者 佐藤 学  東北大学, 電気通信研究所, 助手 (50226007)
伊藤 弘昌  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20006274)
研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
7,400千円 (直接経費: 7,400千円)
1997年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1996年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
キーワード非線形光学 / テラヘルツ波 / 光パラメトリック発振 / ニオブ酸リチウム / 二オブ酸リチウム / ラマン効果 / グレーティング
研究概要

非線形光学効果によるテラヘルツ波光源として、LiNbO_3結晶を用いた光パラメトリック発振器(OPO)の基礎特性の解明、デバイス特性の向上および分光への応用に関する研究を行った。
LiNbO_3におけるフォノンポラリトンを介したOPOにより、Nd:YAGレーザを励起光源としたノンコリニア位相整合によりTHz波の発生が可能である。LiNbO_3結晶内で発生したテラヘルツ波を効率よく空気中に取り出すために、グレーティングカプラーとプリズムカプラーによる出射方法の検討を行った。グレーティングカプラーはLiNbO_3の側面に周期125μmの凸凹を形成することにより、結晶中で発生したテラヘルツ電磁波をグレーディングによる回折により効率よく結晶外に取り出すことができることを見出した。また、プリズムカプラーとして、テラヘルツ波の吸収の小さなSiを材料として用いた結果、出射角の波長依存性がきわめて小さく、コヒーレンス性、指向性、波長可変性等の点で優れていることを見出した。Nd:YAGレーザー光とストークス光の角度を約1度変化させるとテラヘルツ電磁波の波長を140〜310μm(0.97〜2.15THz)の範囲で連続的に変化させることが可能であり、34.5mJのNd:YAGレーザ励起時に最大3mWのテラヘルツ波が得られた。
また、光パラメトリック発振の特性向上を図るために、クライオ冷却装置を用いてLiNbO_3結晶を18〜291Kの範囲を変化させることによりテラヘルツ波出力の温度特性を測定した結果、窒素温度(78K)において室温時の役125倍の出力向上が図れることを新たに発見した。これは、フォノンモードのバンド幅の減少に伴う吸収の低下によるものであり、テラヘルツ波の高出力化および高コヒーレンス化に不可欠な基礎データを得ることができた。
本研究のテラヘルツ波光源は、YAGレーザと共振器のみから構成されるきわめて簡便な広域波長可変光源であり、テラヘルツ波域の分光等種々の応用が可能である。そこで、金属製ライトパイプに水蒸気を封入してテラヘルツ波の透過強度を測定することにより水の吸収スペクトルの分光測定が可能であることを見出した。また、2波長テラヘルツ差分分光計測により遮蔽物中に隠された金属格子のイメージングに成功し、波長可変テラヘルツ波光源としての有効性を実証した。

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (35件)

  • [文献書誌] K, Kawase: "Coherent Tunable THz-wave generation from LiNbO_3 with monolithic grating coupler" Appl.Phys.Lett. 68・18. 2483-2485 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H, Ito: "Coherent Tunable THz-wave generation from LiNbO_3 OPO using monolithic grating coupler" The 21st International Conference on Infrared and Millimeter Waves,Invited paper,Th-C15. 21. 15- (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K, Kawase: "Characteristics of THz-wave radiation using a monolithic grating coulier on a LiNbO_3 crystal" International Journal of INfrared and Millimeter Waves. 17・11. 1839-1849 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K, Kawase: "Uni-directional radiation of widely tunable THz wave using a prism coupler under noncollinear phase matching condition" Appl.Phys.Lett. 71・6. 753-755 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 川瀬 晃道: "非線形光学効果を用いた広帯域波長可変コヒーレントTHz波発生" 電子情報通信学会論文誌. J81-C-I・2. 66-73 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K, Kawase: "Widely tunable THz-wave source using LiNbO_3 OPO with a prism coupler for spectroscopic measurement" Conference on Lasers and Electro-Optics(CLEO'97),CThY1. 11. 454 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J, Shikata: "Enhancement of THz output from LiNbO_3 OPO by cryogenic cooling" The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics(CREO/PR'97),ThG6. 2. 137-138 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 四方 潤一: "LiNbO_3を用いた光パラメトリック発振によるコヒーレントTHz波発生の基礎特性" 電子情報通信学会,レーザ・量子エレクトロニクス研究会. LQE97・6. 31-36 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K, Kawase: "Differential imaging using a widely tunable THz-wave source" International Topical Workshop on Contemporary Photonic Technologies(CPT'98),Pd-11. CRT・98. 243-244 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 谷内 哲夫: "台形LiNbO_3結晶を用いたOPOによるTHz波発生" 平成10年電子情報通信学会 総合大会講演論文集. 1・SC-4-4. 480 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 四方 潤一: "LiNbO_3を用いた光パラメトリック発振によるコヒーレントTHz波発生の基礎特性" 電子情報通信学会 論文誌. 受理・印刷中. (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kawase, M.Sato, T.Taniuchi, and H.Ito: ""Coherent tunable THz-wave generation from LiNbO_3 with monolithic grating coupler"" Appl.Phys.Lett.Vol.68, No.18. 2483-2485 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ito, K.Kawase, M.Sato, and T.Taniuchi: ""Coherent tunable THz-wave generation from LiNbO_3 OPO using monolithic grating coupler"" The 21st International Conference on Infrared and Millimeter Waves, Invited paper. (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kawase, M.Sato, T.Taniuchi, and H.Ito: ""Characteristics of THz-wave radiation using a monolithic grating coupler on a LiNbO_3 crystal"" International Journal of Infrared and Millimeter Waves. Vol.17, No.11. 1839-1849 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kawase, M.Sto, T.Taniuchi, and H.Ito: ""Uni-directional radiation of widely tunable THz wave using a prism coupler under noncollinear phase matching condition"" Appl.Phys.Lett.Vol.71, No.6. 753-755 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kawase, M.Machida, M.Sato, T.Taniuchi, and H.Ito: ""Widely tunable THz-wave source using LiNbO_3 OPO with a prism coupler for spectroscopic measurement"" Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO'97), CThY1. (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Shikata, M.Sato, T.Taniuchi, and H.Ito: ""Enhancement of THz output from LiNbO_3 OPO by cryogenic cooling"" The Pacific Rim Conferemce on Lasers and Electro-Optics (CLEO/PR'97), ThG6. (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kawase, J.Shikata, M.Sato, T.Taniuchi, and H.Ito: ""Widely tunable coherent THz-wave generation using nonlimear optical effect"" I.E.I.C.E.(C-I). Vol.J81-C-I,No.2. 66-73 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kawase, M.Machida, T.Taniuchi, H.Ito: ""Differential imaging using a widely tunable THz-wave source"" International Topical Workshop on Contemporary Photonic Technologies (CPT'98). Pd-11. (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kawase, J.Shikata, T.Taniuchi and H.Ito: ""Widely tunable THz-wave generation using optical parametric oscillator and its application to differential imaging"" 4th Internatinal Conference on Millimeter and Submillimeter Waves and Applications. (accepted). (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Shikata, K.Kawase, T.Taniuchi, and H.Ito: ""Characteristics of coherent THz-wave geneneration from LiNbO_3 optical parametric oscillation"" I.E.I.C.E.(accepted, in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kawase: "Uni-directional radiation of widely tunable THz wave using a prism coupler under noncollinear phase matching condition" Appl.Phys.Lett. 71・6. 753-755 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 川瀬 昇道: "非線形光学効果を用いた広帯域波長可変コヒーレントTHz波発生" 電子情報通信学会論文誌. J81-C-I-・2. 66-73 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kawase: "Widely tunable Thz-wave source using LiNbO_3 OPO with a prism coupler for spectroscopic measurement" Conference on Lasers and Electro-Optic (CLEO'97), CThY1. 11. 454 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] J.Shikata: "Enhancement of THz output from LiNbO_3opo by cryogenic cooling" The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optic (CLEO/PR'97),ThG6. 2. 137-138 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 四方 潤一: "LiNbO_3を用いた光パラメトリック発振によるコヒーレントTHz発生の基礎特性" 電子情報通信学会,量子エレクトロニクス研究会. LQE97・6. 31-36 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kawase: "Differential imaging using a widely tunable THz-wave source" International Topical Workshop on Contemporary Photonic Technologies (CPT7'98),pd-11. CPT・98. 234-244 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 谷内 哲夫: "台形LiNbO_3結晶を用いたOPOによるTHz波発生" 平成10年電子情報通信学会 総合大会講演論文集. 1・SC-4-4. 480 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 四方 潤一: "LiNbO_3を用いた光パラメトリック発振によるコヒーレントTHz発生の基礎特性" 電子情報通信学会論文誌 受理・印刷中. (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H. Ito: "Coherent tunable THz-wave generation from LiNbO_3 OPO using monolithic grating coupler" The 21st International Conference on Infrared and Millimeter Waves, Berlin, Germany, Th-C15. 15- (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K. Kawase: "Coherent tunable THz-wave generation from LiNbO_3 with monolithic grating coupler" Appl. Phys. Lett.68・18. 2483-2485 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K. Kawase: "Coherent tunable THz-wave generation from LiNbO_3 OPO using grating coupler" International conference on Lasers and Electro-Optics. 439- (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K. Kawase: "Characteristics of THz-wave radiation using a monolithic grating coupler on a LiNbO_3 crystal," Int. J. of Infrared and Millimeter waves. 17・11. 1839-1850 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴木丈司: "LiNbO_3周期ドメイン構造による光パラメトリック相互作用" 平成9年第44回応用物理学関係連合講演会,29pNC/III-18. 3. (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤弘昌: "新しいコヒーレントTHz波発生と検出" フェムト秒オプトエレクトロニクスシンポジウム. 1. 9-10 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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