フェムト秒時間分解－離散時間分散光コムシングルショット過渡吸収分光法の研究

• 研究課題/領域番号: 17K19069
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物理工学およびその関連分野
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 塩田 達俊 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10376858)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 光計測

研究成果の概要

シングルショット位相計測を、200 GHzの光周波数コムのモード間の25GHzサンプリングにより、40ピコ秒の時間領域で行う光システムの研究を行ってきた。この技術を過渡応答計測に適用する場合、時間分解能と広域な時間窓の両立には、広帯域かつ高分解な位相スペクトルの計測・制御技術が求められる。本課題で時間並列計測方式を考案し、1台の位相検波回路によって位相スペクトル計測を可能とした。375GHz (25GHz 、15modes)における振幅・位相スペクトルを測定し、2.7ps分解能、40ps時間レンジの超高速光電界波形計測が可能であることを実験的に示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の目的は、既存の高速光波形計測の限界を打破し、“シングルショット”でフェムト秒時間分解できる光波形計測法を開発して、高分子重合反応や分解反応の様に一度しか生じない現象を捉えられるポンプ・プローブ過渡吸収計測を可能にする新たな光計測システムを確立することである。

研究成果

• [雑誌論文] Dispersion spectroscopy with optical frequency comb based single-shot dual-heterodyne mixing (2019)
  • 著者名/発表者名: Nasrin Sultana, Hiroaki Tada, Leona Yuda, and Tatsutoshi Shioda
  • 雑誌名: Appl. Opt. 巻: 58 号: 33 ページ: 9044-9050
  • DOI: 10.1364/ao.58.009044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axial zoomable 2D single-shot comb interferometry using spatial phase modulator for profilometry and tomography (2019)
  • 著者名/発表者名: Tuan Cong Truong, Tuan Quoc Banh, Heuihyeon Kim, Tatsutoshi Shioda
  • 雑誌名: Opt. Commun. 巻: 439 ページ: 276-283
  • DOI: 10.1016/j.optcom.2019.01.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of broadband frequency-variable laser comb allowing full-frequency sweep in the near-infrared region (2019)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kurokawa, Tatsutoshi Shioda, Motohiro Koriba, Mitsutaka Ito, Ken Kashiwagi, Takuma Serizawa, Yosuke Tanaka
  • 雑誌名: Opt. Commun. 巻: 438 ページ: 13-17
  • DOI: 10.1016/j.optcom.2018.12.086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of discrete frequency swept laser for 2D single-shot pseudo comb interferometry (2019)
  • 著者名/発表者名: Tuan Cong Truong, Tuan Quoc Banh and Tatsutoshi Shioda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 58 号: 5 ページ: 056503-056503
  • DOI: 10.7567/1347-4065/ab0a7f
  • NAID: 210000135496
  • 査読あり
• [雑誌論文] 液晶共振器を用いた2 次元高速広範囲のシングルショット物体形状計測法 (2019)
  • 著者名/発表者名: 塩田達俊，木村宗弘
  • 雑誌名: Journal of the Japanese Liquid Crystal Society 巻: 23 ページ: 152-157
  • NAID: 40021982047
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光周波数コム合成／解析法による超高速光波形計測と分散計測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 塩田 達俊
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 46 ページ: 73-79
  • NAID: 130007957407
• [学会発表] 1020-1064 nm wavelength-tunable all polarization maintaining mode-locked fiber laser with a programmable optical filter (2020)
  • 著者名/発表者名: Masanori Nishiura and Tatsutoshi Shioda
  • 学会等名: PHOTONICS WEST LASE2020
  • 国際学会
• [学会発表] 波長フレキシブル全PMモード同期Ybファイバレーザ (2020)
  • 著者名/発表者名: 西浦 匡則、塩田 達俊
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第40回年次大会
• [学会発表] シングルショット超高速波形計測のための高速光周波数コムアナライザ （講演奨励賞受賞記念講演） (2020)
  • 著者名/発表者名: 多田 浩明、湯田 怜央奈、今井 颯、三木 真人、塩田 達俊
  • 学会等名: 第67回応用物理学会春季学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 振動環境下での高速・非接触２次元シングルショット表面形状計測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 阿波根 稔季、トゥアン バン、塩田 達俊
  • 学会等名: 第67回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 高速光波形計測のための周波数領域光相関法の提案と基礎検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 八木 達椰、三木 真人、多田 浩明、今井 颯、塩田 達俊
  • 学会等名: 第67回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] High-speed 2D Single-shot Surface Profilometry for Industrial Inspection under Vibrational Environment (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Awane, Tuan Q. Banh, Tatsutoshi Shioda
  • 学会等名: OSA Laser Congress
  • 国際学会
• [学会発表] High-speed and Single-shot Waveform Measurement for Elucidation of Irreversible Chemical Reaction Dynamics (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Tada, Leona Yuda, Tatsutoshi Shioda
  • 学会等名: OSA Laser Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Dispersion Spectrum Measurement using Scan-less Dual-heterodyne Mixing (2019)
  • 著者名/発表者名: NASRIN SULTANA, Tada Hiroaki, Shioda Tatsutoshi
  • 学会等名: OSA Laser Congress
  • 国際学会
• [学会発表] 低コヒーレンス干渉計を用いたトモグラフィック位相屈折率スペクトル計測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 唐澤 悠太朗、郡司 翔平、塩田 達俊
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 振動環境下での安定な高速２次元シングルショット表面形状計測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 阿波根 稔季、塩田 達俊、バン トゥアン
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 光周波数コムアナライザを用いた超高速光波形計測のシングルショット計測化に向けた基礎検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 多田 浩明、湯田 怜央奈、塩田 達俊
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] High-speed 2D Single-shot Surface Profilometry for Industrial Inspection under Vibrational Environment (2019)
  • 著者名/発表者名: 西浦 匡則、塩田 達俊
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 周波数軸上での相関を利用した高速波形計測法についての基礎検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三木 真人、多田 浩明、八木 達椰、塩田 達俊
  • 学会等名: 第６４回 光波センシング技術研究会講演会
• [学会発表] 低コヒーレンス干渉計によるトモグラフィック屈折率計測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 唐澤 悠太朗、郡司 翔平、塩田 達俊
  • 学会等名: 第66回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Optical Frequency Comb Based Ultrafast Waveform Synthesis and Analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsutoshi Shioda
  • 学会等名: International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Variety on time-domain waveforms with optical frequency comb synthesizer and analyzer (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsutoshi Shioda
  • 学会等名: ASIA PACIFIC LASER SYMPOSIUM2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Leona Yuda, Hiroaki Tada, Takashi Hasegawa, Nasrin Sultana, and Tatsutoshi Shioda (2018)
  • 著者名/発表者名: High-speed Optical Frequency Comb Analyzer with single-detector technique for Ultrafast Waveform Measurement
  • 学会等名: ASIA PACIFIC LASER SYMPOSIUM2018
  • 国際学会
• [学会発表] Develop a high energy efficiency swept source optical frequency comb for tomography (2018)
  • 著者名/発表者名: ASIA PACIFIC LASER SYMPOSIUM2018
  • 学会等名: The 7th Asia-Pacific Optical Sensors Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Frequency Domain 2D Incoherent Comb Interferometry for Single-shot Tomographic Imaging (2018)
  • 著者名/発表者名: Futoshi Kokubun, Tatsutoshi Shioda
  • 学会等名: CLEO Pacific Rim 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Improvement of Frequency Accuracy of Spatially-resolved Spectroscopy / Tomographic Spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Shohei Gunji, Tatsutoshi Shioda
  • 学会等名: CLEO Pacific Rim 2018
  • 国際学会
• [学会発表] High-speed Optical Frequency Comb Analyzer with Single-detection Technique for Ultrafast Waveform Measurement (2018)
  • 著者名/発表者名: Leona Yuda, Tatsutoshi Shioda
  • 学会等名: CLEO Pacific Rim 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 光コム合成／解析法による超高速光波形計測と分散計測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 塩田達俊
  • 学会等名: 一般社団法人レーザー学会学術講演会第39回年次大会（招待講演）
  • 招待講演
• [学会発表] 超高速光波形計測へ向けた時間並列方式による光周波数コムアナライザの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 湯田怜央奈、長谷川尊士、多田浩明、Nasrin Sultana、塩田達俊
  • 学会等名: 第61回光波センシング技術研究会講演会
• [学会発表] VIPA／エタロン直列共振器による周波数領域 2次元光コム干渉の シングルショット断層計測の範囲拡大 (2018)
  • 著者名/発表者名: 國分太志、塩田達俊
  • 学会等名: 第61回光波センシング技術研究会講演会
• [学会発表] 時間並列方式を用いた超高速光周波数コムアナライザ開 発の基礎検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 湯田 怜央奈, 長谷川 尊士, 多田 浩明, 塩 田 達俊
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] トモグラフィック分光計測法の周波数精度改善 (2018)
  • 著者名/発表者名: 郡司 翔平, 塩田 達俊
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 広帯域光源を用いた簡易な波長可変光源の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 唐澤 悠太朗、郡司 翔平、塩田 達俊
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2018
• [学会発表] 時間並列位相検波による光周波数コムアナ ライザの基礎検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 湯田 怜央奈、サルタナ ナスリン、多田 浩明、 塩田 達俊
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2018
• [学会発表] Scan-less dual-heterodyne mixing for dispersion spectrum measurement (2018)
  • 著者名/発表者名: Nasrin Sultana, Leona Yuda, Tatsutoshi Shioda
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2018
• [学会発表] 偏波保持ファイバを用いた 1μm 帯光コヒーレンストモグラフィの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西浦匡則、塩田達俊
  • 学会等名: 第62回光波センシング技術研究会講演会
• [学会発表] Time Range Extension of Ultrafast Waveform Measurement by Using Optical Frequency Comb Synthesizer/Analyzer (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Hasegawa, Takayuki Miyamoto, Tatsutoshi Shioda
  • 学会等名: CLEO2017
  • 国際学会
• [学会発表] Improvement of Time Resolution with Range Expaned Ultrafast Waveform Measurement by Using Optical Frequency Comb Synthesizer/Analyzer (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Hasegawa, Tatsutoshi Shioda
  • 学会等名: The 24th Congress of the International Commission for Optics
  • 国際学会
• [学会発表] 距離計測へ向けたDFB-LDの低周波直接変調によるギガヘルツ変調光の生成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金 熹賢、杉本 裕晃、塩田 達俊
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 光位相スペクトルの時間領域並列計測へ向 けた新規遅延回路システムの基礎検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 湯田 怜央奈、長谷川 尊士、塩田 達俊
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2017
• [学会発表] LD の低周波変調と遅延干渉計による高周波 光マイクロ波の生成と距離計測への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金 熹賢、杉本 裕晃、塩田 達俊
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2017
• [学会発表] GA によるギガヘルツ光マイクロ波生成へ向けた半導体レーザー変調波形の最適化の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉本 裕晃、金 熹賢、塩田 達俊
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2017
• [備考] 埼玉大学塩田研究室ホームページ
  • URL: http://optel.ees.saitama-u.ac.jp/
• [備考] 埼玉大学塩田研究室
  • URL: http://optel.ees.saitama-u.ac.jp/index.html
• [備考] 埼玉大学研究者総覧
  • URL: http://s-read.saitama-u.ac.jp/researchers/pages/researcher/vTsgrVyk
• [備考] 埼玉大学先端フォトニクス＆光波センシングシステム研究室
  • URL: http://optel.ees.saitama-u.ac.jp/
• [産業財産権] 干渉計 (2019)
  • 発明者名: 塩田達俊
  • 権利者名: 埼玉大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019