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LD直接励起レーザーを用いた高強度高周波テラヘルツ波発生とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K15462
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分30020:光工学および光量子科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

神田 夏輝  東京大学, 物性研究所, 助教 (60631778)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードテラヘルツ・中赤外 / 非線形光学 / テラヘルツ・中赤外光 / テラヘルツ / 非線形光学効果
研究開始時の研究の概要

本研究では、この高周波テラヘルツ帯に着目し、周期が数十fsの高強度光電場による物性制御を目指して、位相安定な高周波テラヘルツ光源の開発を行う。従来は広い帯域が利用可能なチタンサファイアレーザーをベースとしたものが主流であったが、近年レーザーダイオード直接励起の高安定なYbレーザーが利用できるようになってきた。この高い安定性と高繰返し性を活用しつつ、バンド幅の狭さを克服した、新たな高強度高周波テラヘルツ光源の実現を目指す。

研究成果の概要

周波数が数十テラヘルツの高周波テラヘルツ領域では、高強度光源を用いた高速な物性制御への応用が注目を集めており、位相安定な高強度光源が求められている。本研究では近年利用可能となってきた安定なLD直接励起Yb系レーザーを用いて位相安定な高周波テラヘルツパルスの発生を行った。さらにこの周波数帯を光パラメトリック増幅過程により直接増幅できる技術を開発し、位相安定な高強度光源を実現した。本研究の手法を用いた光源による超高速分光や物性制御への応用が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では高周波テラヘルツ領域における位相安定な高強度光源を実現した。この光源は超高速分光や物性制御の研究への応用が期待される。また、本研究で開発したLD直接励起Yb系レーザーのパルス幅圧縮技術やパルス内差周波発生技術、および光パラメトリック増幅による高周波テラヘルツパルス増幅技術などの要素技術は、今後この分野における重要な技術となるものである。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] UC Santa Barbara(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] The Johns Hopkins University/University of California(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Time-domain spectroscopy of optical parametric amplification for phase-stable terahertz-to-midinfrared pulses2021

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Kanda, Nobuhisa Ishii, Jiro Itatani, Ryusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      arXiv:2005.03538

      巻: 2005 号: 3 ページ: 03538-03538

    • DOI

      10.1364/oe.413200

    • 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] Efficient Terahertz Harmonic Generation with Coherent Acceleration of Electrons in the Dirac Semimetal Cd3As22020

    • 著者名/発表者名
      Bing Cheng, Natsuki Kanda, Tatsuhiko N. Ikeda, Takuya Matsuda, Peiyu Xia, Timo Schumann, Susanne Stemmer, Jiro Itatani, N. P. Armitage, and Ryusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 号: 11 ページ: 117402-117402

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.117402

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Time-domain spectroscopy of optical parametric amplification for phase-stable terahertz-to-midinfrared pulses2020

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Kanda, Nobuhisa Ishii, Jiro Itatani, and Ryusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      arXiv (Optics)

      巻: arXiv:2005.03538

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 3次元ディラック半金属Cd3As2薄膜の中赤外光励起ダイナミクス2021

    • 著者名/発表者名
      神田夏輝,室谷悠太,Timo Schumann,Susanne Stemmer,吉信淳,松永隆佑
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 3次元ディラック半金属Cd3As2薄膜における室温高効率テラヘルツ高次高調波発生と非平衡ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      神田夏輝,Bing Cheng,池田達彦,松田拓也,夏沛宇,Timo Schumann,Susanne Stemmer,板谷治郎,N. P. Armitage,松永隆佑
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ディラック半金属におけるテラヘルツ高次高調波の発生機構と電子の散乱・緩和時間依存性2020

    • 著者名/発表者名
      池田達彦,神田夏輝,Bing Cheng,松田拓也,夏沛宇,Timo Schumann,Susanne Stemmer,板谷治郎,N. P. Armitage,松永隆佑
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ディラック半金属Cd3As2薄膜における超高効率テラヘルツ高調波発生2020

    • 著者名/発表者名
      神田夏輝,Bing Cheng,池田達彦,松田拓也,夏沛宇,Timo Schumann,Susanne Stemmer,板谷治郎,N. P. Armitage,松永隆佑
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Yb系レーザーによるテラヘルツポンプ-テラヘルツプローブ分光系開発とディラック半金属のサブサイクル分光2020

    • 著者名/発表者名
      松永隆佑,神田夏輝,松田拓也
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ディラック半金属におけるテラヘルツ高次高調波発生の理論2020

    • 著者名/発表者名
      池田達彦,神田夏輝,Bing Cheng,松田拓也,夏沛宇,Timo Schumann,Susanne Stemmer,板谷治郎,N. P. Armitage,松永隆佑
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ディラック半金属Cd3As2薄膜における高効率テラヘルツ高調波発生の観測とサブサイクル分光2020

    • 著者名/発表者名
      神田夏輝,Bing Cheng,池田達彦,松田拓也,夏沛宇,Timo Schumann,Susanne Stemmer,板谷治郎,N. P. Armitage,松永隆佑
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Subcycle time-resolved study for efficient terahertz high harmonic generation in Dirac semimetal Cd3As22020

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Kanda, Bing Cheng, Tatsuhiko N. Ikeda, Takuya Matsuda, Peiyu Xia, Timo Schumann, Susanne Stemmer, Jiro Itatani, N. P. Armitage, and Ryusuke Matsunaga
    • 学会等名
      SPIE OPTO Ultrafast Phenomena and Nanophotonics XXIV
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチプレートブロードニングによる高周波テラヘルツ時間領域分光2019

    • 著者名/発表者名
      神田夏輝, 石井順久, 板谷治郎, 松永隆佑
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高周波テラヘルツ帯における光パラメトリック増幅2019

    • 著者名/発表者名
      神田夏輝, 石井順久, 板谷治郎, 松永隆佑
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] ディラック半金属における高効率テラヘルツ高調波発生2019

    • 著者名/発表者名
      神田夏輝,Bing Cheng,池田達彦,松田拓也,夏沛宇,Timo Schumann,Susanne Stemmer,板谷治郎,N. P. Armitage,松永隆佑
    • 学会等名
      シンポジウム テラヘルツ科学の最先端Ⅵ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 東京大学物性研究所松永研究室ホームページ

    • URL

      https://matsunaga.issp.u-tokyo.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 東京大学物性研究所松永研究室

    • URL

      https://matsunaga.issp.u-tokyo.ac.jp/publications.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2022-01-27  

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