真空紫外コヒ-レント光の高効率発生法の開発

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03554008
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 白田 耕藏 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (80164771)
• 研究分担者: 足立 肇 東芝, 原子力技術研究所, 主査 ; 渡辺 信一 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (60210902) ; 大谷 俊介 電気通信大学, レーザー極限技術研究センター, 教授 (60023735)
• キーワード: 水素原子 / 量子干渉効果 / 四光波混合 / 真空紫外 / 非線形光学

研究概要

本年度は計画初年度であり、基本レ-ザ-システムの製作、高密度水素原子ビ-ム装置の製作を主として行なった。同時に、既存のシステムを用いて電場下での水素原子の二倍高調波発生(SHG)の基礎実験を行なった。理論面ではSHG過程のスケ-リングの基礎特性の定式化を行なった。以下、各項目についてまとめる。
基本レ-ザ-としては、時間的にも空間的にもスム-ズな波形を持ち広い波長範囲で同調可能な単一モ-ドのパルス色素レ-ザ-を製作することが要点である。また非線形光学実験のため十分な出力も必要である。この仕様を満たすレ-ザ-として短共振器長の斜入射グレ-ティングの方式(Littman方式)の発振段と3段からなる増幅器システムの製作を行なっている。現在既に仕様を十分に満たすシステムが完成しつつある。
高密度水素原子源としてマイクロ波放電方式とRF放電方式を検討した。マイクロ波方式も有効であるが、水素原子のみの放電ではRF方式が優れていることが明かになり、パルス変調を併用することにより、不必要な加熱無しに十分な密度の水素原子が得られることを確認した。現在、放電のための共振器等を作成している。
既存システムによる基礎実験の結果は量子干渉効果を非線形光学過程に適用することにより高効率の波長変換の新しい手法となり得ることを示すものであった。その結果は複数の論文としてすでに公表されつつあり、また国際会議等で数件の招待を受けている。一方、SHG過程のスケ-リングの理論より実際に高効率を得るには現在開発しつつある高精度のレ-ザ-システムが不可欠であることが明かになり、現在開発中のシステムの重要性が確認された。

研究成果

• [文献書誌] K.Hakuta: "Electric-Field-Induced Second-Harmonic Generation with Reduced Absorption in Atomic Hydrogen" Physical Review Letters. 66. 596-599 (1991)
• [文献書誌] L.Marmet: "Second-Harmonic Generation at Lyman-α in Atomic Hydrogen" Optics Letters. 16. 261-263 (1991)
• [文献書誌] K.Hakuta: "Nonlinear Optical Generation with Reduced Absorption Using Electric-Field Coupling in Atomic Hydrogen" Physical Review(A).
• [文献書誌] L.Marmet: "Second-Harmonic Generation in Atomic Hydrogen Induced by a Charge-Separation Field" Journal of Optical Society of America(B).
• [文献書誌] G.Z.Zhang: "Scanning Geometry for Broadly Tunable Single-Mode Pulsed Dye Lasers" Optics Letters.
• [文献書誌] 白田 耕藏: "反転分布の無いレ-ザ-の概念と原子の非線形光学" 日本物理学会誌. 47. (1992)
• [文献書誌] K.Hakuta: "Second-Harmonic Generation with Reduced Absorption in Atomic Hydrogen,in“Laser Spectroscopy X:Proceedings of Tenth International Conference on Laser Spectroscopy"in press" World Scientific Inc.Editor,M.Ducloy,