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光波とミリ波を周波数接続するバウンダリーフォトニクスの技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H01906
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分30020:光工学および光量子科学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

縄田 耕二  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (90586405)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2018年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワードテラヘルツ波発生 / バックワード光パラメトリック発振 / カスケード過程 / 光注入 / 非破壊検査 / 非破壊イメージング / テラヘルツ / 非線形波長変換 / 周期分極反転ニオブ酸リチウム結晶 / 非線形光学 / レーザー / 周期分極反転素子 / ミラーレス発振 / 波長可変 / カスケード / テラヘルツ波 / センシング / 分光装置 / ニオブ酸リチウム結晶 / モードホップ・フリー / 高出力 / テラフォトニクス / ミリ波
研究成果の概要

本研究では、後進波テラヘルツ波パラメトリック発振の基礎研究を行い、高効率・高出力なカスケードサブテラヘルツ波発生を行った。発振現象の入出力特性を詳しく検証し、高出力化のためには発振閾値の低下と量子変換効率向上が重要だと考え、光注入によるカスケード後進波テラヘルツ波パラメトリック発振を提案した。実験の結果、テラヘルツ波出力エネルギーを100倍以上高めることに成功し、中心周波数0.3 THzで100Wを超える尖頭出力を達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

サブテラヘルツ波は、様々な物質を透過する電波的な特徴とレーザー光のように直進する光波的な特徴を併せ持つため、外から見ることができない内部を非破壊に検査する電磁波として期待されている。本研究の後進波テラヘルツ波パラメトリック発振器は小型で機械的に安定であり、これまで難しかった実験室外でのテラヘルツ波非破壊検査に適した特徴を有している。本成果は、インフラメンテナンス検査など社会の安全安心につながる非破壊検査応用に資すると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 9件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Injection-seeded backward terahertz-wave parametric oscillator2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Takida, K. Nawata, and H. Minamide
    • 雑誌名

      APL Photonics

      巻: 5 号: 6 ページ: 061301-061301

    • DOI

      10.1063/5.0007306

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Leading-edge terahertz-wave parametric sources and their applications2020

    • 著者名/発表者名
      Minamide Hiroaki、Nawata Kouji、Takida Yuma
    • 雑誌名

      Proc. SPIE 11499, Terahertz Emitters, Receivers, and Applications XI

      巻: 11499 ページ: 04-04

    • DOI

      10.1117/12.2568479

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunable Backward Terahertz-wave Parametric Oscillation2019

    • 著者名/発表者名
      Nawata Kouji、Tokizane Yu、Takida Yuma、Minamide Hiroaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1038/s41598-018-37068-7

    • NAID

      120006952372

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 高平均出力テラヘルツ波光源の開発と広がる応用2021

    • 著者名/発表者名
      南出泰亜
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Extreme Terahertz-wave Parametric Oscillator And Its Application2020

    • 著者名/発表者名
      H. Minamide and K. Nawata
    • 学会等名
      5th International Conference on Infrared, Millimeter and THz waves (IRMMW-THz 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Leading-edge terahertz-wave parametric sources and their applications2020

    • 著者名/発表者名
      H. Minamide, K. Nawata, and Y. Takida
    • 学会等名
      SPIE Optical Engineering + Applications, 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Backward terahertz-wave parametric oscillator with optical injection seeding,2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Takida, K. Nawata, and H. Minamide
    • 学会等名
      CLEO:2020, SF3R.6
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新原理による非線形波長変換テラヘルツ光源の研究と将来展開2020

    • 著者名/発表者名
      南出泰亜
    • 学会等名
      第5回フォトニクスワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高輝度・波長可変テラヘルツ波光源の開発2020

    • 著者名/発表者名
      南出泰亜
    • 学会等名
      可視赤外線観測装置技術ワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光注入によるバックワードテラヘルツ波パラメトリック発振の高効率化2020

    • 著者名/発表者名
      瀧田 佑馬,縄田 耕二,南出 泰亜
    • 学会等名
      シンポジウム テラヘルツ科学の最先端Ⅶ,Con3
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] (再講演)第4回フォトニクス奨励賞受賞記念講演 ]波長可変バックワードテラヘルツ波パラメトリック発振の実現2020

    • 著者名/発表者名
      縄田 耕二,南出 泰亜
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カスケードバックワードテラヘルツ波パラメトリック発振の基礎検討2020

    • 著者名/発表者名
      縄田 耕二,瀧田 佑馬,野竹 孝志,南出 泰亜
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Palmtop, tunable backward terahertz-wave parametric oscillator2020

    • 著者名/発表者名
      Kouji Nawata, Yuma Takida, Takashi Notake, and Hiroaki Minamide
    • 学会等名
      The 9th International Workshop on Terahertz Technology and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Security screening system based on spectral detection of gas molecules by tunable terahertz-wave2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nawata, Y. Takida, Y. Tokizane, T. Notake, Z. Han, and H. Minamide
    • 学会等名
      44th International Conference on Infrared, Millimeter and THz waves (IRMMW-THz 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Security screening system with an injection-seeded terahertz-wave parametric generator2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Minamide, Kouji Nawata, and Yuma Takida
    • 学会等名
      The 7th Laser Ignition and Giant-microphotonics Conference 2019 (LIC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 後進波光パラメトリック発振による光-テラヘルツ波波長変換2019

    • 著者名/発表者名
      縄田耕二, 南出泰亜
    • 学会等名
      第39回レーザー学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cavityless terahertz-wave parametric oscillator using slant-stripe-type periodically poled lithium niobate2018

    • 著者名/発表者名
      Kouji Nawata, Hiroaki Minamide
    • 学会等名
      5th RIKEN-NICT Joint Workshop on Terahertz Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A mirrorless terahertz-wave parametric oscillator,2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nawata, Y. Tokizane, Y. Takida, T. Notake, Z. Han, A. Karsaklian Dal Bosco, M. Koyama, H. Minamide
    • 学会等名
      43rd International Conference on Infrared, Millimeter and THz waves (IRMMW-THz 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tunable backward THz-wave parametric oscillation using a periodically poled lithium niobate,2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nawata, Y. Tokizane, Y. Takida, and H. Minamide
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO:2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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