室温動作超小型広帯域波長可変テラヘルツパラメトリック光源の試作研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555105
• 研究機関: 特殊法人理化学研究所
• 研究代表者: 川瀬 晃道 理化学研究所, 川瀬独立主幹研究ユニット, 独立主幹研究員 (00296013)
• 研究分担者: 南出 泰亜 理化学研究所, 光発生・計測研究チーム, フロンティア研究員 (10322687) ; 今井 一宏 理化学研究所, 光発生・計測研究チーム, 基礎科学特別研究員 (90322685)
• キーワード: テラヘルツ / 非線形光学 / パラメトリック / LiNbO_3結晶

研究概要

広帯域波長可変かつコヒーレントなTHz波光源は、物性、分子分光、生命科学、薬学、化学などの基礎分野から大気計測、ガスモニタリング、材料検査、食品検査、診断などの広範囲な応用分野への展開が期待される。
我々はTHz波パラメトリック発振器(THz-wave parametric oscillator : TPO)および、THz波パラメトリック発生器(THz-wave parametric generator : TPG)に関する研究を進めてきた。これらは、ナノ秒パルスレーザーを光源とし、高い時間的・空間的コヒーレンシーを有する広帯域波長可変THz波光源であり、室温動作と小型・簡便性が特色である。TPOとTPGの違いは、結晶中で発生するアイドラー光(近赤外光)に対する共振器の有無である。TPGは周波数選択機構を持たないため発生するTHz波線幅は500GHz以上あり、出力もTPOよりはるかに小さかった。そのため、我々はTPOの開発を中心に進めてきたが、従来型のTPOも線幅が数十GHzあり応用範囲が限られていた。
我々はTPGに光注入を導入し、THz波の線幅が数百GHzからフーリエ限界の約100MHzへ、出力が数pJから1.3nJへと大幅に性能向上し、さらに120〜460μm(0.7〜2.5THz)の超広帯域波長可変性も実現した。さらに励起用の半導体励起YAGレーザーを最適条件で試作し、TPGと組み合わせることで、室温動作の超小型テラヘルツパラメトリック光源開発に成功した。

研究成果

• [文献書誌] K.Kawase, J.Shikata, K.Imai, H.Ito: "A Transform-limited, Narrow-Linewidth, THz-wave Parametric Generator"Applied Physics Letters. vol.78 no.19. 2819-2821 (2001)
• [文献書誌] K.Imai, K.K., H.Ito: "A frequency-agile terahertz-wave parametric oscillator"Optics Express. vol.8, no.13. 699-704 (2001)
• [文献書誌] 今井一宏, 菅原郷史, 四方潤一, 川瀬晃道, 南出泰亜, 伊藤弘昌: "テラヘルツパラメトリック発振の光注入動作"電子情報通信学会論文誌. vol.J84-C, no.3. 184-191 (2001)
• [文献書誌] 川瀬晃道, 四方潤一, 今井一宏, 伊藤弘昌: "光注入型THz波パラメトリック発生器"レーザー研究. vol.29, no.7. 452-456 (2001)
• [文献書誌] A.Sato, K.Kawase, H.Minamide, S.Wada, H.Ito: "Tabletop terahertz-wave parametric generator using a compact, diode-pumped Nd : YAG laser"Review of Scientific Instruments. vol.72, no.9. 3501-3504 (2001)
• [文献書誌] 南出泰亜, 川瀬晃道, 今井一宏, 佐藤 篤, 伊藤弘昌: "連続周波数可変リング型THz波パラメトリック発振器"レーザー研究. vol.29, no.11. 744-748 (2001)
• [文献書誌] K.Kawase, H.Minamide, K.Imai, J.Shikata, H.Ito: "Injection-seeded terahertz-wave parametric generator with wide tunability"Applied Physics Letters. vol.80, no.2. 195-197 (2001)
• [文献書誌] K.Kawase, J.Shikata, H.Ito: "Terahertz wave parametric source(Topical Review)"Journal of Physics D : Applied Physics. vol.35, no.3. R1-R14 (2001)