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2022 年度 実績報告書

真空紫外高分解能レーザー分光学の基盤の構築と反水素レーザー冷却への展開

研究課題

研究課題/領域番号 20H05642
研究機関電気通信大学

研究代表者

桂川 眞幸  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (10251711)

研究期間 (年度) 2020-08-31 – 2025-03-31
キーワード真空紫外 / 高分解能レーザー分光 / 誘導ラマン散乱
研究実績の概要

これまでに可視域における±3次までの誘導ラマン散乱光発生を対象にした原理実証実験を完了し、高次の非線形光学過程も含めて着想したコンセプトが現実に機能することを確かめてきた。また、位相の操作のために挿入する分散板の金属プラズマに起因する光損傷の問題も解決し、長期間安定に真空紫外発生実験を実施できる環境を構築した。
今年度は、真空紫外レーザー光発生実験を本格的に開始した。発生した真空紫外レーザー光を定量的に正確に評価できる計測系を整備し、それを実施た。また、それをもとに、非線形光学媒質の密度、相互作用長、励起光およびシード光の励起エネルギー、集光レイアウト等を系統的に変えつつ、発生に関わる基本的な特性の計測と定量評価をおこなった。可視域でなく真空紫外域の短波長に移行したことでイオン化による緩和が重要なファクターとなることが明確になり、それに関する計測とそれを定量的に組み込んだ数値計算を実施した。

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

計画に沿って真空紫外レーザー光発生実験を本格的に開始し、発生した真空紫外レーザー光の定量評価をおこなう計測系も整備した。また、その発生・計測システムを土台として、発生に密接に関連するパラメーター、非線形光学媒質の密度、相互作用長、励起光およびシード光の励起エネルギー、集光レイアウトに関する基本的な特性の定量評価をおこなうことができた。さらに、真空紫外に移行したことでイオン化による緩和が重要なファクターとなることが明確になり、それを定量的に組み込んだ数値計算も実施し、基本的な発生として、最適な媒質密度、励起強度に関する考察を進めた。ここまで、おおむね順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

これまで、光位相の任意操作技術を非線形光学過程に組み込むことで、非線形光学過程を自在に操作する研究を進めてきた。今年度は、この成果をもとに、真空紫外単一周波数波長可変レーザー光を発生させる実験を進め、実際に発生を定量的に計測・評価するところまで進めることができた。次年度以降は、これを発展させ、真空紫外単一周波数波長可変レーザーを実用レベルで使うことができる技術として基盤を固める作業を進める。そのためには、実験と数値計算の様々な側面からの系統的な比較と考察が重要と考えられ、それも並行して進めていく。また、実際に得られた光源を用いて、真空紫外における高分解能レーザー分光のデモ実験を進めるためのハード的な部分の準備を進めていく。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Engineering nonlinear optical phenomena by arbitrarily manipulating the phase relationships among the relevant optical fields2022

    • 著者名/発表者名
      W. Liu, C. Ohae, J. Zheng, S. Tahara, M. Suzuki, K. Minoshima, H. Ogawa, T. Takano, and M. Katsuragawa
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 5 ページ: 179

    • DOI

      10.1038/s42005-022-00956-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Progress in engineering nonlinear optical phenomena by arbitrarily manipulating the relevant optical phase2022

    • 著者名/発表者名
      C. Ohae, W. Liu, J. Zheng and M. Katsuragawa
    • 学会等名
      30th International Laser Physics Workshop (LPHYS’22)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Engineering of nonlinear optical processes by arbitrarily manipulating the relevant optical phases2022

    • 著者名/発表者名
      W. Liu, C. Ohae, J. Zheng, S. Tahara, M. Suzuki, K. Minoshima, and M. Katsuragawa
    • 学会等名
      Optical and Photonic Metrology, CLEO-PR
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous synthesis of arbitrary optical waveforms on a sub-femtosecond timescale2022

    • 著者名/発表者名
      A. Tomura, C. Ohae, K. Nakagawa, K. Minoshima, and M. Katsuragawa
    • 学会等名
      CLEO-PR
    • 国際学会
  • [学会発表] Arbitrary phase-manipulation of highly-discrete spectra and its application to linear and nonlinear optical processes2022

    • 著者名/発表者名
      C. Ohae, W. Liu, J. Zheng, A. Tomura, and M. Katsuragawa
    • 学会等名
      15th Asia Pacific Physics Conference (APPC15)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Proof-of-principle experiment of engineering in nonlinear optical process by arbitrarily manipulating phase relationships of the relevant optical fields2022

    • 著者名/発表者名
      C. Ohae, W. Liu, J. Zheng, and M. Katsuragawa
    • 学会等名
      53-th Winter Colloquium on the Physics of Quantum Electronics, PQE-2023
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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