【研究分野】光工学・光量子科学

【研究領域課題番号】15K13375 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

応用光学・量子光光学 / 量子エレクトロニクス / 高性能レーザー / 光物性 / テラヘルツ／赤外材料・素子、天然ガス / テラヘルツ/赤外材料・素子、天然ガス

【研究成果の概要】

赤外域の広帯域光パラメトリック増幅器において、三次分散を利用した二波長増幅手法を提案・実証し、波長の異なる二つのパルスを発生させた。この出力をLGS結晶に集光することによって、波長５～１０ミクロン帯をカバーする位相安定な中赤外光パルス発生を実現した。得られたパルスを集光することによって、最大電場強度56 MV/cmを達成した。また、中赤外パルスの時間波形と同期した6.5フェムト秒の超短パルスを用いることにより、中赤外パルスの電場波形を直接、電気光学的に測定することにも成功した。これらの成果は、アト秒領域の超高速光科学の研究対象を、気相の原子分子から固体へと広げる上で重要な成果である。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】応用光学・量子光工学

【研究領域課題番号】23226003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アト秒科学 / 光源技術 / 光・量子ビーム / 超高速分光 / 軟X線分光 / 超精密計測 / 非線形光学 / 赤外材料・素子 / 応用光学・量子光学 / 量子エレクトロニクス / X線 / アト秒光学 / 光物性 / アト秒光科学 / 原子・分子物理 / 高性能レーザー / テラヘルツ／赤外材料・素子 / テラヘルツ/赤外材料・素子 / 量子ビーム / 放射線、X線、粒子線

【研究成果の概要】

BIBO結晶を用いた光パラメトリックチャープパルス増幅法に基づく高強度極短パルス赤外光源を開発した。得られた出力は、繰り返し1kHz、パルスエネルギー1.5mJ、パルス幅11fs、キャリアエンベロープ位相(CE位相)安定というものであり、世界的にも先端的な光源を実現した。本光源を用いた高次高調波発生実験では、高調波の最大光子エネルギーは325eVに到達した。CE位相敏感な軟X線スペクトルの振る舞いから、250～325eVにおいて孤立アト秒パルスが発生していることが示された。炭素系物質の吸収スペクトル測定にも成功し、アト秒軟X線吸収分光が可能であることが実験的に示された。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2011-04-01 - 2016-03-31

【配分額】145,340千円 (直接経費: 111,800千円、間接経費: 33,540千円)

【研究分野】無機材料・物性

【研究領域課題番号】18360311 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

微小光共振器 / 高性能レーザー / 光物性 / ガラス / 光励起 / ラマンレーザー / 微小球レーザー / 被覆微小球 / ラマン / ゾルーゲル法

【研究成果の概要】

数十ミクロンの高屈折率ガラス球に、有機・無機ハイブリッド材料からなる被覆を設ける手法を開発した。まず、液状の被覆層を設け、それが固化するまでの時間の調整により、設置面のみ平坦となる特殊形状(テラス構造と名づけた)の付与を行い、テラス部からの光導入により、誘導ラマンレーザーとして機能することを確認し、以下の検討結果を得た。
(1)テラス構造の最適化
ゾル供給用のキャピラリーをマニピュレータで操作することにより、寸法の異なるテラス微小球を作製した。ラマンレーザーとして発振させる実験から、最適な構造を明らかにした。最も低い閾値は、2mWである。
(2)高屈折率微小球のカップラーによる光励起
光回路上での動作を実現するため、シングルモード光ファイバーを研磨・加工して「光カップラー」を作製し、光励起と読み出し実験を実施した。研磨によりコア部を露出させ、高屈折率被覆を施したカップラーにより高屈折率ガラス微小球の励起が可能であり、テラス微小球と同様に数mWの閾値でラマンレーザーとして発振することを確認した。
(3)希土類添加ガラス微小球の作製と発振実験
希土類イオン(N_d)添加ガラス微小球(n_D=1.5)を作製し、共振光、レーザー発振実験を実施した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】16,680千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 1,680千円)