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2023 年度 実施状況報告書

テラヘルツ波発生に用いるレーザーカオス光のモードの同時性

研究課題

研究課題/領域番号 20K04629
研究機関福井工業大学

研究代表者

桑島 史欣  福井工業大学, 工学部, 准教授 (30342554)

研究分担者 谷 正彦  福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (00346181)
原口 雅宣  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20198906)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワードレーザーカオス / THz波 / プラズモンアンテナ / 非線形 / カオス超越性
研究実績の概要

レーザーカオスを用いた場合に、レーザーのモード間の光ビートが、通常の連続波(CW)レーザーの光ビートに比べて安定なことをUCLAのシステムを用いて示した。この時のRF信号の強度は、カオス光にすることで、CWレーザーに比べ10dB増強していることから、効率よく光ビートが、戻り光を加えカオス光にすることのみで、発生していることが実証できた。モードの同時性が、実現できていることも示している。またカオス光の場合は、レーザー発振の閾値まで、動作電流を下げても、光ビートが安定に発振ことを、UCLAのダウンコンバートのシステムを用い示した。このことにより、カオス光ではレーザー発振が起きていれば常に安定な光ビート、またそれによるテラヘルツ波(THz波)を発生させられることが実証できた。これにより、カオスでないと得られない機能であるカオス超越性の実例を証明できた。プラズモンアンテナも作成中であり、SI-GaAs 基板上にプラズモン用の櫛形状の電極の作成には成功した。従来のボータイアンテナの構造も独立で作ることはできた。オーミックコンタクトのためのアニール条件や、2つの構造を重ねて作成することに現在は取り組んでいる。また、パワーの測定もボロメーターを使って行った。Si ボロメーターのために感度は悪いが、従来型の光伝導アンテナに12mWのカオスレーザー照射で信号は出てきた。通常のCWレーザー励起では信号は出てこなかった。12mWは、カオス光のコヒーレンスがよいため、 6mmの焦点距離のレンズの場合に、アンテナを焼かないように制限している。長焦点のレンズを用いれば、この問題は解決される。
学会発表は、招待講演も含め行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

高効率のアンテナが現在ないため、自身の研究室では、ダウンコンバートによる観測ができていないため。現在高効率のアンテナも製作途中である。

今後の研究の推進方策

高効率のアンテナも作り、自身の研究室でダウンコンバートのシステムを構築する。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2024 2023

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 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Optimal Conditions for a Multimode Laser Diode with Delayed Optical Feedback in Terahertz Time-Domain Spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Wada Kenji、Kitagawa Tokihiro、Matsuyama Tetsuya、Okamoto Koichi、Kuwashima Fumiyoshi
    • 雑誌名

      Spectroscopy Journal

      巻: 1 ページ: 137~151

    • DOI

      10.3390/spectroscj1030012

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 複雑系超越性の光科学―自律的高安定THz波の生成―2024

    • 著者名/発表者名
      桑島史欣
    • 学会等名
      レーザー学会年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Highly efficient THz waves using laser chaos2023

    • 著者名/発表者名
      桑島史欣
    • 学会等名
      Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2023)
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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