波長変換の任意操作による超広帯域単一周波数波長可変レーザーの開発

• 研究課題/領域番号: 16H02213
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 桂川 眞幸 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (10251711)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円); 2019年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円); 2018年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2017年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円); 2016年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
• キーワード: 非線形光学 / 非線形波長変換 / 真空紫外レーザー / ラマン共鳴四波混合 / 波長変換 / 真空紫外 / 非線形光学過程 / 任意操作 / 誘導ラマン散乱 / 位相操作 / 量子コヒーレンス / 量子エレクトロニクス

研究成果の概要

非線形光学過程に関与する（一般に異なる複数の周波数を持つ）電磁場間の相対的な位相関係を任意の相互作用長において任意の値に操作することで拓かれる非線形光学の新しい可能性について、理論的な基盤を構築し、さらに、実験で原理実証した。真空紫外域において応用レベルで使用可能なレーザー技術を確立するための土台を築くことができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

60年の歴史を持つ非線形光学の体系に、非線形光学過程を様々な形態に人為的に操作するという質的に新しい可能性を付与することができた。また、真空紫外域に実用レベルで利用可能な単一周波数波長可変レーザー技術を構築するための土台をつくることができた。真空紫外域は光と物質の相互作用が極めて強い波長域である。この研究で築かれた成果を土台として、原子核遷移を用いた次々世代の光周波数標準や反水素のレーザー冷却など魅力的な学術的展開が展望される。

研究成果

• [雑誌論文] Optical technology for arbitrarily manipulating amplitudes and phases of coaxially propagating highly discrete spectra (2019)
  • 著者名/発表者名: C. Zhang, K. Yoshii, D. Tregubov, C. Ohae, J. Zheng, M. Suzuki, K. Minoshima, and M. Katsuragawa
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 100 号: 5 ページ: 053836-053836
  • DOI: 10.1103/physreva.100.053836
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tailored Raman-resonant four-wave-mixing process (2018)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Ohae, Jian Zheng, Kimihito Ito, Masaru Suzuki, Kaoru Minoshima, and Masayuki Katsuragawa
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 26 号: 2 ページ: 14521460-14521460
  • DOI: 10.1364/oe.26.001452
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Arbitrary manipulation of amplitude and phase of a set of highly discrete coherent spectra (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Katsuragawa and K. Yoshii
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 95 号: 3 ページ: 033846-033846
  • DOI: 10.1103/physreva.95.033846
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dual-frequency injection-locked continuous-wave near-infrared laser (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Gavara, T. Ohashi, Y. Sasaki, T. Kawashima, H. Hamano, R. Yoshizaki, Y. Fujimura, K. Yoshii, C. Ohae, and M. Katsuragawa
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 41 ページ: 2994-2997
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Designing nonlinear optical processes, -attractive rout to high resolution laser spectroscopy in the vacuum ultraviolet region- (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Katsuragawa, J. Zheng, and C. Ohae
  • 学会等名: 50-th Winter Colloquium on the Physics of Quantum Electronics, PQE-2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tailored nonlinear optical frequency conversion; Toward high resolution spectroscopy in the vacuum ultraviolet wavelength region (2018)
  • 著者名/発表者名: 76)M. Katsuragawa, C. Ohae, J. Zheng, W. Liu, M. Suzuki, and K. Minoshima
  • 学会等名: the International Conference on Ultrafast Optical Science (UltraFastLight)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Designability of optical processes composed of discrete spectrum (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Katsuragawa, J. Zheng, C. Ohae
  • 学会等名: 47-th Winter Colloquium on the Physics of Quantum Electronics, PQE-2017
  • 発表場所: Snowbird, Salt Lake City, Utah, USA
  • 年月日: 2017-01-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Linear and nonlinear optics with a highly-discrete optical frequency comb (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Katsuragawa, C. Ohae, J. Zheng, C. Zhang, T. Gavara, M. Suzuki, and K. Minoshima
  • 学会等名: The 24th Congress of the International Comission for Optics (ICO-24)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Generation and application of five phase-locked harmonics in the continuous wave regime (2016)
  • 著者名/発表者名: C. Ohae, N. S. Suhaimi, T. Gavara, K. Nakagawa, F. -L. Hong, K. Minoshima, and M. Katsuragawa
  • 学会等名: VI International Conference "Frontiers of Nonlinear Physics"
  • 発表場所: Nizhny Novgorod, Russia
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会 / 招待講演