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2016 年度 実績報告書

可搬型,広帯域波長分散型テラヘルツ分光器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25286075
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

縄田 耕二  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 基礎科学特別研究員 (90586405)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード光学素子・装置・材料 / 非線形光学 / レーザー
研究実績の概要

本研究課題は、非線形結晶を用いた広帯域なテラヘルツ周波数領域において分光測定できる技術を開発することを目的としている。様々な分光測定対象の中にはテラヘルツ波に対して大きな吸収あるいは反射などの損失を有するものもあり、テラヘルツ波分光測定の障害となってきた。そのような物質に対する測定のためには高いシグナルノイズ比を実現するテラヘルツ波技術開発が必要不可欠である。特にシグナルノイズ比の改善には室温下における高効率なテラヘルツ波発生・検出技術の開発が重要と考えている。非線形光学波長変換による室温動作テラヘルツ波発生・検出技術は今後のテラヘルツ応用に対して重要な基盤技術であり、さらなる発展が期待される。
本年度は有機非線形光学結晶を用いた差周波テラヘルツ波発生におけるテラヘルツ波周波数領域の広帯域化を図り、特に低周波領域において、これまでの最小周波数(最長波長)を約1桁改善し、0.3THzからテラヘルツ波発生を実現した。この成果によって広帯域なテラヘルツ波周波数分光特性の測定が可能となった。同一光学系でメカニカルな調整を必要としない周波数可変性を実現しており、ユーザビリティの高いシステムと考えている。また最大周波数は4THzまで連続的に周波数可変であり、結果としてテラヘルツ帯を網羅する3オクターブ以上に渡る広帯域分光測定可能なシステムの構築に成功した。周波数可変帯域は差周波励起光源の波長可変帯域で現在は決まっており、有機非線形光学結晶の位相整合の問題によるものではないため、励起光源の改善により高周波領域をさらに開拓することも可能であることが分かった。
また本研究期間を通して、研究成果の一部を学術論文発表だけでなく3件の特許出願に至ったことからも本研究による技術の高い新規性を示すことができたと考えられる。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

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

  • [雑誌論文] Tunable terahertz waves from 4-dimethylamino-N’-methyl-4’-stibazolium tosylate pumped with dual-wavelength injection-seeded optical parametric generation2017

    • 著者名/発表者名
      1.Yu Tokizane, Kouji Nawata, Zhengli Han, Mio Koyama, Takashi Notake, Yuma Takida, and Hiroaki Minamide
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 ページ: 022101

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/APEX.10.022101

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Terahertz-wave differential detection based on simultaneous dual-wavelength up-conversion2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Takida, K. Nawata, S. Suzuki, M. Asada, and H. Minamide
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 7 ページ: 035020

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4979405

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nonlinear optical detection of terahertz-wave radiation from resonant tunneling diodes2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Takida, K. Nawata, S. Suzuki, M. Asada, and H. Minamide
    • 雑誌名

      Opt. Express

      巻: 25 ページ: 5389-5396

    • DOI

      https://doi.org/10.1364/OE.25.005389

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] THz-wave parametric gain of stimulated polariton scattering2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takida, J. Shikata, K. Nawata, Y. Tokizane, Z. Han, M. Koyama, T. Notake, S. Hayashi, and H. Minamide
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 93 ページ: 043836

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevA.93.043836

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Brightness Continuously Tunable Narrowband Subterahertz Wave Generation2016

    • 著者名/発表者名
      S. Hayashi, K. Nawata, Y. Takida, Y. Tokizane, K. Kawase, H. Minamide
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology

      巻: 6 ページ: 858-861

    • DOI

      doi:10.1109/TTHZ.2016.2611939.

    • 査読あり
  • [学会発表] Nonlinear Optical Wavelength-Conversion using periodically poled LiNbO3 for Sensitive Terahertz-Wave Detection2016

    • 著者名/発表者名
      Kouji Nawata, Hiroaki Minamide
    • 学会等名
      EMN Meeting on Terahertz 2016
    • 発表場所
      San Sebastian, Spain
    • 年月日
      2016-05-17 – 2016-05-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] テラヘルツ波生成装置、光パラメトリック増幅器、テラヘルツ波検出器、および非線形光学素子2016

    • 発明者名
      縄田耕二,時実悠,南出泰亜
    • 権利者名
      縄田耕二,時実悠,南出泰亜
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-192374
    • 出願年月日
      2016-09-30

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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