狭帯域時間領域テラヘルツ光源の開発と応用

• 研究課題/領域番号: 25249049
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 斗内 政吉 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (40207593)
• 連携研究者: 川山 巌 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (10332264)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 46,800千円 (直接経費: 36,000千円、間接経費: 10,800千円); 2015年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2014年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2013年度: 32,110千円 (直接経費: 24,700千円、間接経費: 7,410千円)
• キーワード: テラヘルツ波 / 狭帯域 / 周波数可変 / 時間領域 / 時間領域分光 / メタマテリアル / デバイス検査 / 物性計測 / 周期分極反転 / チェレンコフ位相整合

研究成果の概要

レーザービームを位相制御することにより、反転分極を用いない手法により、狭帯域時間領域テラヘルツ光源を開発した。また、位相変調周期をLiNbO3 結晶上でのレーザー集光条件により転写パターンの周期を変えることで、中心波長制御が可能であることを実証した。このシステムを用いて、テラヘルツカメラの感度評価を行い、テラヘルツデバイス評価に有用であることを実証した。さらに、メタマテリアルを用いたテラヘルツ波制御を可能とするために、スプリットリング型共振器アレイのテラヘルツ波応答を、局所励起レーザーテラヘルツ発生・イメージングシステムおよび平行平板導波路がたテラヘルツ波分光システムで計測した。

研究成果

• [国際共同研究] ライス大学(米国)
• [雑誌論文] Magnetic resonance of terahertz metamaterials in parallel plate waveguide (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Razanoelina, K. Serita, E. Matsuda, I. Kawayama, H. Murakami, M. Tonouchi
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 9 号: 3 ページ: 032002-032002
  • DOI: 10.7567/apex.9.032002
  • NAID: 210000137812
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Parallel-Plate Waveguide Terahertz Time Domain Spectroscopy for Ultrathin Conductive Films (2015)
  • 著者名/発表者名: M Razanoelina, R. Kinjo, K. Takayama, I. Kawayama, H. Murakami, D. Mittleman, M. Tonouchi
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 巻: 36 号: 12 ページ: 1182-1194
  • DOI: 10.1007/s10762-015-0194-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of Terahertz Imagers Using a Narrowband Time-Domain Terahertz Radiation and Detection System (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Sourav, K.Serita, I. Kawayama, H. Murakami, M. Tonouchi
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E98.C 号: 12 ページ: 1128-1130
  • DOI: 10.1587/transele.E98.C.1128
  • NAID: 130005112306
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 高密度テラヘルツ波励起メタマテリアルによる微量液体の測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松田栄輝、芹田和則、岡田航介、村上博成、川山 巌、斗内政吉
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 115（387） ページ: 83-88
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Scanning laser THz imaging system (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Murakami, K. Serita, E. Matsuda, I. Kawayama, M. Tonouchi
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 47 号: 37 ページ: 374007-374007
  • DOI: 10.1088/0022-3727/47/37/374007
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of Surface Carrier Recombination of Optically Excited Silicon using Terahertz Time-Domain Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: K. A. Salek, K. Takayama, I. Kawayama*, H. Murakami, M. Tonouchi
  • 雑誌名: Terahertz Science and Technology 巻: 7 ページ: 100-107
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Laser terahertz emission microscopy studies of a polysilicon solar cell under the illumination of continuous laser light (2014)
  • 著者名/発表者名: Khandoker Abu Salek, Hidetoshi Nakanishi, Akira Ito, Iwao Kawayama, Hironaru Murakami, Masayoshi Tonouchi
  • 雑誌名: Optical Engineering 巻: 53 号: 3 ページ: 31204-31204
  • DOI: 10.1117/1.oe.53.3.031204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of human hairs with terahertz wave (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Serita, H. Murakami, I. Kawayama, Y. Takahashi, M. Yoshimura, Y. Mori, M. Tonouchi
  • 雑誌名: Optical Engineering 巻: Vol.53 号: 3 ページ: 31205-31205
  • DOI: 10.1117/1.oe.53.3.031205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable narrowband terahertz generation in lithium niobate crystal using a binary phase mask (2013)
  • 著者名/発表者名: Caihong Zhang
  • 雑誌名: Optics Letter 巻: 38 号: 6 ページ: 953-955
  • DOI: 10.1364/ol.38.000953
  • 査読あり
• [学会発表] 高密度テラヘルツ波励起メタマテリアルによる微量液体の測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松田栄輝、芹田和則、岡田航介、村上博成、川山 巌、斗内政吉
  • 学会等名: 電子情報通信学会 電子デバイス研究会（ED）
  • 発表場所: 東北大学電気通信研究所片平北キャンパス
  • 年月日: 2015-12-21
• [学会発表] Laser Terahertz Emission Microscope for Industrial Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Tonouchi
  • 学会等名: Optics & Photonics Taiwan, the International Conference (OPTIC 2015)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-12-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Parallel Plate Waveguide Terahertz Time Domain Spectroscopy for Ultrathin Metallic Films (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Razanoelina, I. Kawayama, H. Murakami, and M. Tonouchi
  • 学会等名: East Asian Symposium on Superconductive Electronics 2015
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2015-11-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] テラヘルツ波技術の概要 (2015)
  • 著者名/発表者名: 斗内政吉
  • 学会等名: URSI-C委員会 第23期 第3回公開研究会(東京)
  • 発表場所: 日立製作所中央研究所
  • 年月日: 2015-10-19
  • 招待講演
• [学会発表] テラヘルツ波集光メタマテリアルによる微量液体の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松田 栄輝、芹田 和則、岡田 航介、村上 博成、川山 巌、斗内 政吉
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Laser Terahertz Emission Microscope And Its Application (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Tonouchi
  • 学会等名: IRMMW-THz2015
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Laser Terahertz Emission Microscope (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Tonouchi
  • 学会等名: Shenzhen International Conference on Advanced Science and Technology 2015
  • 発表場所: Shenzhen, China
  • 年月日: 2015-08-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Introduction to terahertz nanoscience (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Tonouchi
  • 学会等名: Nanotechnology congress & Expo
  • 発表場所: Fleming's Conference Hotel Frankfurt, Germany
  • 年月日: 2015-08-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Narrowband Terahertz Time Domain Spectroscopy System for Characterization of Terahertz Devices (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Sourav, K. Serita, I. Kawayama, H. Murakami, M. Tonouchi
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Terahertz Nanoscience
  • 発表場所: OIST, Okinawa, Japan
  • 年月日: 2015-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of Ultrathin Conductive Film by Terahertz Parallel Plate Waveguide (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Razanoelina, R.Kinjo, K. Takayama, I. Kawayama, H. Murakami, Daniel M. Mittleman and M. Tonouchi, D. M. Mittleman
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Terahertz Nanoscience
  • 発表場所: OIST, Okinawa, Japan
  • 年月日: 2015-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Laser terahertz emission microscope (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Tonouchi
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Terahertz Nanoscience
  • 発表場所: OIST, Okinawa, Japan
  • 年月日: 2015-07-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Laser Terahertz Emission Microscope (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Tonouchi
  • 学会等名: MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2015-04-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Parallel Plate Waveguide Terahertz – Time Domain Spectroscopy performance for gold nanosheet characterization (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Razanoelina, R. Kinjo, K. Takayama, I. Kawayama, H. Murakami, and M. Tonouchi
  • 学会等名: Optical Terahertz Sciences and Technology conference
  • 発表場所: Catamaran Resort Hotel and spa, San Diego
  • 年月日: 2015-03-08 – 2015-03-13
• [学会発表] Gold Ultrathin film for Terahertz antireflection coating (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Razanoelina, R. Kinjo, I. Kawayama, H. Murakami, and M. Tonouchi
  • 学会等名: Optical Terahertz Sciences and Technology conference
  • 発表場所: Catamaran Resort Hotel and spa, San Diego
  • 年月日: 2015-03-08 – 2015-03-13
• [学会発表] Development of Time Domain Narrow Band Terahertz Wave Generation System (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Sourav, C.H. Zhang, Y. Avestisyan, I. Kawayama, H. Murakami and M. Tonouchi
  • 学会等名: Optical Terahertz Sciences and Technology conference
  • 発表場所: Catamaran Resort Hotel and spa, San Diego
  • 年月日: 2015-03-08 – 2015-03-13
• [学会発表] Development of Frequency-Tunable Narrowband Time-Domain Terahertz Wave Generation System (2014)
  • 著者名/発表者名: Roy Sourav, Zhang Caihong, Yuri Avetisyan, Iwao Kawayama, Hironaru Murakami, Masayoshi Tonouchi
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子デバイス研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-12-22 – 2014-12-23
• [学会発表] Terahertz waveguide for gold nanosheet analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Razanoelina, R. Kinjo, K. Takayama, I. Kawayama, H. Murakami, M. Tonouchi
  • 学会等名: The 18th SANKEN International Symposium, ISIR, Osaka University
  • 発表場所: Knowledge Capital, Osaka
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-11
• [学会発表] Nonlinear responses of superconducting thin films induced by intense terahertz pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwao Kawayama, Caihong Zhang, Roy Sourav, Biaobing Jinb, Hironaru Murakami, Jingbo Wub, Lin Kang, Jian Chen, Peiheng Wu, Jiaguang Han and Masayoshi Tonouchi
  • 学会等名: The 9th International Symposium on Intrinsic Josephson Effects and THz Plasma Oscillations in High-Tc Superconductors
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] Terahertz conductivity of gold nanosheet using Parallel Plate Dielectric Waveguide (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Razanoelina, R. Kinjo, K. Takayama, I. Kawayama, M. Murakami, M. Tonouchi
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Surface Science
  • 発表場所: Matsue, Japan
  • 年月日: 2014-11-03 – 2014-11-06
• [学会発表] Nonlinear THz Response of Superconductive Thin Films and Metamaterials (2014)
  • 著者名/発表者名: Masayoshi Tonouchi
  • 学会等名: Second Yonezawa Conference: Superconducting Electronics, Materials and Physics
  • 発表場所: Yamagata University
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] Gas Molecules Absorption to Graphene Studied by Laser Terahertz Emission Microscope. Track and Sub track Name: Materials Science and Engineering, Graphene (2014)
  • 著者名/発表者名: Masayoshi Tonouchi
  • 学会等名: 3rd International Conference and Exhibition on Materials Science and Engineering
  • 発表場所: Hilton San Antonio Airport, USA
  • 年月日: 2014-10-06 – 2014-10-08
  • 招待講演
• [学会発表] Laser scanning terahertz imaging system for material science and industrial applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Masayoshi Tonouchi
  • 学会等名: The 31th URSI General Assembly of the International Union of Radio Science
  • 発表場所: Beijing Conference Center
  • 年月日: 2014-08-16 – 2014-08-22
  • 招待講演
• [学会発表] Tunable Narrowband Terahertz Generation by Optical Rectification in Single Domain Lithium Niobate Crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwao Kawayama, Zhang Caihong, Yuri Avetisyan, Hironaru Murakami, Masayoshi Tonouchi
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics
  • 発表場所: San Jose Convention Center, San Jose
  • 年月日: 2014-06-08 – 2014-06-13
• [学会発表] 高強度テラヘルツ波による超伝導電子対破壊とメタマテリアル特性制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川山 巌, Caihong Zhang, Biaobing Jin, Jiaguang Han, 村上博成, Jingbo Wu, Lin Kang, Jian Chen, Peiheng Wu, 斗内政吉（阪大）
  • 学会等名: 電子情報通信学会超伝導エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-04-17
• [学会発表] Frequency Tunable Narrow Band Time Domain THz Source (2014)
  • 著者名/発表者名: Masayoshi Tonouchi
  • 学会等名: 5th International THz-Bio Workshop 2014
  • 発表場所: Seoul National University
  • 年月日: 2014-04-02 – 2014-04-05
  • 招待講演
• [学会発表] Tunable narrowband terahertz generation by optical rectification in single domain lithium niobate crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwao Kawayama, Caihong Zhang, Yuri Avetisyan, Hironaru Murakami, Masayoshi Tonouchi
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2014)
  • 発表場所: San Jone, USA