波長可変フェムト秒ファイバレーザーを用いた近接場顕微分光測定による基板表面観察

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13875011
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 堀 勝 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80242824)
• 研究分担者: 西澤 典彦 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30273288)
• キーワード: 超短パルス / ソリトン / 非線形光学効果 / 光ファイバ / 近接場光学顕微鏡 / ファイバレーザー / スーパーコンティニューム光 / ファイバ増幅器

研究概要

1.高力波長可変超短パルス光源の開発
近接場光学顕微鏡用の光源として、高出力波長可変超短パルス光源の開発を行った。ここでは、超短パルスファイバレーザーの出力を光ファイバ増幅器を用いて増幅し、分散補償を行うことにより、平均出力200mW、ピーク強度44kW、時間幅78fsの高出力な超短パルス光を生成することに成功した。
2.波長可変超短パルス光を用いたガウス型スーパーコンティニューム光の生成
上記1において開発した高出力超短パルス光源を用いて、干渉計測や分光計測において有用なガウス型の広帯域スーパーコンティニューム光を開発した。ここでは、特性の異なる高非線形ファイバを組み合わせることにより、スペクトル幅300nmで平坦且つ低雑音のスーパーコンティニューム光を生成することに成功した。
3.スーパーコンティニューム光によるたんぱく質等の計測
上記の広帯域スーパーコンティニューム光を用いた光計測によって、たんぱく質であるグルコースのCOOHに注目して。そのスペクトルを計測した結果、同スペクトルの検知に成功した。水分子の検出にも成功し、スーパーコンティニューム光を用いることによって有機高分子や水分子を計測できることが明らかになった。今後の課題としては、同スペクトルのカバーする近赤外領域に対して有機分子に特徴を有する基の感度が低いため、分子層の観察を行なうためには、感度の向上が必要である。本スーパーコンティニューム光と反射光学系を組み合わせた高感度検出系の開発が必要である。
4.研究の総括
これまでの研究結果を解析、検討し、研究の総括を行うとともに、課題を整理した。これらの知見を基にして、今後は高感度化を目指したシステムを構築する予定であるが、萌芽的研究としての成果は得られたと考えている。

研究成果

• [文献書誌] T.Hori, J.Takayanagi, N.Nishizawa, T.Goto: "Flatly broadened, wideband and low noise super continuum generation in highly nonlinear hybrid fiber"Optics Express. Vol.12, No.2. 317-324 (2004)
• [文献書誌] T.Hori, N.Nishizawa, et al.: "Wideband and nonmechanical sonogram measurement by use of an electronically controlled wavelength tunable femtosecond soliton pulse"Journal of Optical Society of America B. Vol.20, No.11. 2410-2417 (2003)
• [文献書誌] T.Hori, N.Nishizawa, et al.: "Experimental and numerical analysis of widely broadened super continuum generation in highly nonlinear dispersion shifted fiber"Technical digest of Conference on Laser Electro Optics 2003. CWA53 (2003)
• [文献書誌] J.Takayanagi, N.Nishizawa, et al.: "0.9〜2.7um over one octave spanning ultrabroad supercontinuum generation based on all fiber system"Technical digest of Conference on Laser Electro Optics 2004. CTuP27 (2004)
• [文献書誌] T.Hori, N.Nishizawa, T.Goto: "Generation of flatly broadened wideband and low noise supercontinuum by use of highly nonlinear hybrid fiber"Technical digest of Conference on Laser Electro Optics 2004. CWA58 (2004)