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テラヘルツ-キャビティエンハンスト分光システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K05599
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関大阪市立大学

研究代表者

菜嶋 茂喜  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 講師 (90347485)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードテラヘルツ波 / エンハンスメント共振器 / テラヘルツ時間領域分光法 / キャビティ増強吸収分光法 / テラヘルツ-キャビティエンハンスト分光 / 分光センシング / 増強効果 / フェムト秒レーザー / エンハンスメント共振 / 高繰り返し周期フェムト秒レーザー / 時間領域分光法
研究成果の概要

指紋スペクトルが存在するテラヘルツ波(THz波)領域では,それを活かした様々な分光応用が期待されている.従来の分光法ではシングルパスでの測定が殆どであり,微量な物質や吸収率の小さい物質の応答を得るのが困難であった.この技術課題に対し本研究では,テラヘルツ時間領域分光法(THz-Time domain spectroscopy,THz-TDS)にエンハンスメント共振器を作製・導入し,分光感度の向上に取り組んだ.その成果として,非同期状態の共振器外部に取り出されたTHz波を測定した結果,共振器を7周回したTHz波を観測し,0.29 THzで20倍を超える増強度を達成し分光感度の高感度化に成功した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

共振器で閉じ込められたテラヘルツ波(電磁波)は増強されるだけでなく,同じ光路を何往復もすることから伝搬中の媒質との相互作用が増える為,分光センシングにも応用することができる.この技術を用いて光の領域では,高感度なレーザー吸収分光法として近年利用が進められている.しかしながら,テラヘルツ波領域では未だこの様な分光技術は確立されていない.指紋スペクトルや低エネルギー領域の特徴的な吸収がTHz波領域では見られることから,本研究の技術が確立されれば微量な分子分光や生化学反応などが求められる学術的な研究や同位体分析や呼気検査などの分光センシングへの応用が期待される.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] リング型共振器によるInAsから発生したテラヘルツ波の増強2018

    • 著者名/発表者名
      三山恭弘,村岡勇宜,中川慶一,菜嶋茂喜,瀧田佑馬,熊谷寛
    • 雑誌名

      日本赤外線学会誌

      巻: 28 ページ: 83-90

    • NAID

      40021653013

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ウィスパリングギャラリーモード共振器を用いたテラヘルツ時間領域全反射減衰分光2019

    • 著者名/発表者名
      岡田大河,中川 慶一,三山 恭弘,植村 祥伍,菜嶋 茂喜
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] WGM共振器を用いたテラヘルツATR法の高感度化2019

    • 著者名/発表者名
      岡田大河,中川慶一,三山恭弘,植村祥伍,菜嶋茂喜
    • 学会等名
      第28回日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 内部型エンハンスメント共振器によるテラヘルツ波の増強2018

    • 著者名/発表者名
      三山恭弘,植村祥伍,菜嶋茂喜,瀧田佑馬,熊谷寛
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 外部型エンハンスメント共振器によるテラヘルツ波の増強2018

    • 著者名/発表者名
      植村祥伍,村岡勇宜,中川慶一,三山恭弘,菜嶋茂喜,瀧田佑馬,熊谷寛
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] エンハスメト共振器を用いたテラヘルツ分光の高感度化2018

    • 著者名/発表者名
      植村祥伍,村岡勇宜,中川慶一,三山恭弘,菜嶋茂喜,瀧田佑馬,熊谷寛
    • 学会等名
      レーザー学会研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] リングキャビティによるInAsから発生したテラヘルツ波の増強2018

    • 著者名/発表者名
      三山恭弘,村岡勇宜,中川慶一,菜嶋茂喜,瀧田佑馬,熊谷寛
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] リング型共振器によるInAsから発生したテラヘルツ波の増強2018

    • 著者名/発表者名
      三山恭弘,村岡勇宜,中川慶一,菜嶋茂喜,瀧田佑馬,熊谷寛
    • 学会等名
      第27回日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] テラヘルツ波における外部型エンハンスメント共振器の作製と評価2018

    • 著者名/発表者名
      植村祥伍,村岡勇宣,三山恭弘,中川慶一,菜嶋茂喜,瀧田佑馬,熊谷寛
    • 学会等名
      第27回日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 全反射プリズムを用いたウィスパリングギャラリーモードとの結合効率2018

    • 著者名/発表者名
      中川慶一,三山恭弘,村岡勇宜,菜嶋茂喜
    • 学会等名
      第27回日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 電子情報系専攻の岡田大河君が 第28回日本赤外線学会研究発表会で優秀発表賞を受賞しました

    • URL

      https://www.eng.osaka-cu.ac.jp/news/research-prize/2019/11/18/2698/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 第8回(令和元年度)優秀発表賞(2名)第28回研究発表会(令和元年11月15日) 於 福井大学

    • URL

      http://www.jsir.org/wp/?page_id=1727

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 電子情報系専攻の三山恭弘君が第27回日本赤外線学会研究発表会で優秀発表賞を受賞しました

    • URL

      https://www.eng.osaka-cu.ac.jp/news/research-prize/2017/10/30/1944/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 第3回(平成29年度)日本赤外線学会学会誌論文賞

    • URL

      http://www.jsir.org/wp/?page_id=5787

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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