| 研究課題/領域番号 |
20K05372
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 旭川工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
松原 英一 旭川工業高等専門学校, 人文理数総合科, 准教授 (10421992)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 非線形光学 / 超光速分光 / テラヘルツ / 赤外分光 / ダイヤモンド / プラズマ / 超高速分光 / マルチプレート圧縮 / 空気プラズマ / ダイヤモンド結晶 / ファイバーレーザー / 超広帯域検出 / テラヘルツ波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
赤外領域の分光技術は、農産物の検査、医薬品の分析などの様々な産業分野で利用されているほか、物質科学の分野でも重要となっている。特に、テラヘルツ領域を含む遠赤外から近赤外までを一度に測定できる実用的な分光技術の開発は未だなされておらず、本研究はダイヤモンドナノ粒子、またはダイヤモンド基板上の金属ナノ微細構造を使ったデバイスを作製することで、この課題の解決を図ろうとするものである。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、ダイヤモンド微細構造を使った赤外領域のコヒーレントセンシング技術の開発を目的とし、特に使用する非線形媒質を気体から固体に転換することに着目した。
まず、空気に替えてダイヤモンド結晶を検出用の非線形媒質として使用することで、超広帯域コヒーレント光パルスの電場検出感度を向上させた結果をまとめて論文発表した。
また、従来の希ガス充填中空ファイバー圧縮法に替えて、5枚の石英板によるマルチプレート圧縮法により、チタンサファイアレーザー光を時間幅20fsに圧縮し、従来の約1/4の強度のレーザー光にて2色パルス励起の空気プラズマから1-200THzの帯域での赤外光の発生させることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
赤外分光は、化学物質の同定に有用であるばかりでなく、その制御にも使用することで、従来になかったデバイスの開発をもたらす重要な技術の一つである。
空気プラズマを使った広帯域赤外パルスによる物質の分光分析が行われているが、高強度のレーザー光が必要であることや、気体による高次の非線形性を利用しているため、安定性が不十分であるという問題点があった。
本研究では、プラズマ励起用のパルス光を発生させる過程と、電場検出を行う過程の2点において、気体でなく固体を使うことで、必要なレーザー光の強度を1/4以下に減らすことができた。本研究成果は赤外発生の媒質も固体化した全固体赤外分光技術の実現に向けて重要といえる。
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