| 研究課題/領域番号 |
15H05429
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
田邉 孝純 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (40393805)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 微小光共振器 / 光周波数コム |
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| 研究実績の概要 |
従来の固体レーザやファイバレーザによる光周波数コム光源と異なり，マイクロ共振器を用いたコム光源は，小型で可搬性があり，繰り返し周波数が高いという特徴を有する．外部から連続光を入力し，共振器内のパラメトリック過程を利用してスペクトルを広帯域化する．その際に共振器の自由スペクトル領域間隔の櫛状スペクトルである，光周波数コムが得られる．
今期は特に長波長帯域への波長の拡大について取り組みを行った．そのために誘導ラマン散乱過程を用いた．我々が用いているシリカ共振器は，結晶共振器とは異なり，広帯域なラマン利得を有するので，長波長帯に広帯域に光コムを拡張することが可能である．シリカ共振器内では，四光波混合による利得とラマン散乱による利得の両方が混在するので，適切に条件を合わせなくてはその両方または片方を利用できない．そこで適切な励起条件を明らかにし，四光波混合による利得を抑えつつラマン散乱による誘導光が得られることを理論的，実験的に明らかにした．具体的には励起条件を適切に選択し，四光波混合による利得のピーク周波数の位置を，縦モード間隔の間に位置するように調整することで，誘導ラマン散乱のみによる利得を利用できることを見出した．
誘導ラマン散乱を活用してスペクトルを広帯域に広げ，さらに共振器内第三高調波発生と組み合わせることで，可視光帯域のコム状スペクトルを得た．誘導ラマン散乱を組み合わせることによって，広帯域な光を得た．
一方で，共振器の分散設計を適切に施すことで，励起光波長から離れた波長で分散波を発生させ，その光を種として第三高調波発生を起こすことで，様々な波長帯の可視光を得ることにも成功した．特に短波長の青色の光の生成に成功することで，多種多様な光をオンチップで生成させることができることを示すことに成功した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初目標に掲げた誘導ラマン散乱による光コム生成に成功し，さらにはシリカトロイド微小光共振器の分散を適切に設計することで，分散波を所望の光に発生させることができた．このいずれでも共振器内第三高調波発生を利用して青から緑までの様々な色の光を得ることができた．これらの成果はOSA発行の学術論文誌に発表し，エディタ注目論文にも選ばれている．当初目標に掲げた項目が順調に進んでいるので，おおむね順調に進展していると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
結合モードを用いると分散をより任意に設計できる点に着目し，結合モード共振器における光周波数コム生成の物理現象を明らかにする．また，可視光での励起系を構築し，原子分光に用いることができる波長帯での微小光共振器による光周波数コムの生成を目指す．そのためには，シリカ共振器のみでなく，MgF2などの材料による共振器の作製も必要となるので，切削加工と研磨を組み合わせて10の7乗を超えるQ値を持つ，MgF2共振器の開発を目指す．
また結合共振器系から派生する関連技術として，微小光共振器によるブリリュアンレーザ発振をデモンストレーションする．光周波数コムと並び，周波数を正確に決定できるので，ブリリュアンレーザが実現できれば，微小光共振器の周波数軸の応用が拡がる．そのデモンストレーションも行う．
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