2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of enhanced terahertz radiation using external cavity
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26800214
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
菜嶋 茂喜 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 講師 (90347485)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波 / 外部共振器 / エンハンスメント効果 / 高繰り返し周期フェムト秒レーザー / 時間領域分光法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，共振器を用いたエンハンスメント効果を用いてTHz波を増強させることを考案し，その検討を行った．その実現の為に，共振器長が30 cmのコンパクトな高繰り返し周期フェムト秒レーザーを自作し，市販品の数倍に相当する900 mWの平均出力を達成した．その励起レーザーを用いてInAsウエハからTHz波を発生し，レンズでコリメートされたTHz波ビームをTHz波用に設計されたリング型共振器に結合させた．インプット兼アウトプットカプラーには，高抵抗シリコンウエハを採用した．外部共振器の共振器長を調整して励起レーザーと非同期（＝異なる共振器長の状態）にした際に，励起レーザーに同期したTHz波パルス列が共振器内を周回していることを時間波形で初めて確認し，それらを僅か100 ps程の（遅延）時間領域で計測することに成功した．測定された各THz波パルス列はほぼ相似形であり，即ち，共振器内の群速度分散が小さくキャリヤーエンベロープ位相が安定であることを確認することができた．また，フリーラン時の共振器長揺らぎによるタイミングジッターの影響が，THz波の1/100程度と無視できる程小さいことも別の実験で確認した．そして，共振器長を励起レーザーと同期させた時には，それらのTHz波パルス列が重畳し，検出できたTHz波スペクトル領域全域で一様に増強されたことを確認した．使用した外部共振器は，共振器内を周回するTHz波の確認と同期の制御，および増強効果の定量的な評価を主の目的とした為，比較的低フィネスの共振器になるよう設計されたが，シングルパスの励起で発生するTHz波電場よりも10%増強される結果を達成するこができた．これらの研究成果から，ウィスパリングギャラリーモードに代表される高フィネスな共振器を導入することにより，是迄の数千倍級のTHz波の増強を得る見通しが得られた．
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