超広帯域誘導ラマン散乱光高次系列の生成

超宽带受激拉曼散射光高阶系列的产生

• 批准号: 11740242
• 负责人: 桂川 眞幸
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11740242/
• 关键词: 誘導ラマン散乱; コヒーレンス; 高次; 固体水素; ローカルオシレーター; 広帯域; 量子干渉効果

本研究の目的は、固体水素をラマン媒質として、超広帯域にわたる高次ラマン散乱光系列を発生させることにある。通常の高次ラマン散乱光発生と異なる点は、全てのストークス、アンチストークス光が位相整合条件に束縛されずに励起光と全く同軸に発生することにある。以下、本研究期間のこの2年間に得られた成果をまとめる。1、バルクの結晶で確立した固体水素高品質結晶作成法(液相加圧結晶作成法)の技術を、薄膜結晶(1mm以下)に応用した。常温から液体He温度に向かう材料の熱収縮を考慮して、高圧(30気圧)下でも光学窓がシールされるように試料セルを設計し、1mm以下、数μmの薄さまで任意の厚みの薄膜結晶を作成する技術を確立した。2、ラマンコヒーレンス生成用の励起レーザーとして、738nm及び、832nm(二倍波:416nm)を中心波長として発振する注入同期単一縦モードパルスチタンサファイアレーザーを製作した。パルス幅20ns〜90nsのロングパルスに対して、ほぼフーリエトランスフォームリミットの線幅(20ns->〜15MHz、90ns->〜3MHz)をもったパルス出力光を得ることができた。出力エネルギーは、最大13mJ(励起エネルギー45mJ)であった。3、固体水素のQ_1(0)遷移(ν=1←0,J=0←0)にほぼラマン共鳴する単一縦モードパルスレーザー対((1)YAGレーザー基本波:1.064μm, Ti:Al_2O_3レーザー:738nm;(2)YAGレーザー三倍波:355nm,Ti:Al_2O_3レーザー二倍波:416nm)を時間空間的にオーバーラップさせて、厚み250〜300μmに用意した薄膜固体水素結晶に入射した。(1)の励起条件に対して、アンチストークス光の1次、(565nm)2次(458nm)3次(385nm)及びストークス光の2次(1.9μm)が、(2)の励起条件に対して、アンチストークス光の1次、(309nm)2次(274nm)3次(246nm)及びストークス光の2次(503nm)3次(635nm)4次(862nm)が、位相整合条件に束縛されずに励起光と全く同軸に(ガウス分布した空間パターン)をもって放射されるのが観測された。200MW/cm^2の励起強度に対して現状で得られている最大の変換効率は、アンチストークスの1次、ストークスの1次ともに15%程度であった。研究を通して、当初計画した実験システムを確立し、また、パラメトリックな高次のラマン系列の発生が、位相整合条件に束縛されずに励起光と全く同軸に放射されるという現象の基本を確認することができた。より高次の光を効率よく発生させるために、固体水素結晶の損傷しきい値をあげなければいけないということが課題として残った。

这项研究的目的是使用固体氢作为拉曼介质在超宽带上产生高度有序的拉曼散射光序列。与正常的高阶拉曼散射光生产生的差异在于，所有Stokes和Anti-Stokes Light都是用激发光完全同轴产生的，而不会受相匹配条件的结合。下面，我们总结了本研究期间的最后两年中获得的结果。 1。将固体氢高质量晶体生产方法（液相压力晶体生产方法）的技术应用于散装晶体（1 mm或更少）的薄膜晶体。考虑到从室温到液体温度的材料的热收缩，设计了一个样品单元，以便即使在高压下（30个大气）也将光窗密封，并建立了一项技术，以创建最高1毫米或更低厚度的薄膜晶体，最多1毫米或更少。 2。注射锁定的单个纵向模式脉冲钛蓝宝石激光被制造为拉曼连贯产生的激发激光器，振荡738 nm和832 nm（双波：416 nm）作为中央波长。对于脉冲宽度为20 ns至90 ns的长脉冲，可获得脉冲输出灯的脉冲输出灯，其线宽度约为傅立叶变换极限（20 ns-> -15 MHz，90 ns-> -3 MHz）。输出能最大为13 MJ（激发能45 MJ）。 3。一对单个纵向模式脉冲激光器（（（1）YAG激光基本：1.064μm，Ti：al_2o_3激光器：738 nm;（2）yag laser trim：355 nm，ti：355 nm，ti：al_2o_3 laser doublem：al_2o_3 laser doublem：416 nm） （ν= 1←0，j = 0←0）固体氢的固体在时间空间上被重叠，并在薄膜固体氢晶体上入射，厚度为250-300μm。观察到的是，一阶（565nm）二阶（458nm）三阶（385nm）和二阶（1.9μm）的反螺旋光和第一阶和一阶（309nm）二阶（274nm）二阶（274nm）第三阶（246nm）抗Stokes Light（246nm）抗Stokes Light（246nm）（246nm）的次数（5NM）（5NM）（5NM）（5N）（5N）（5N）（5N）（5N）（5N）（5N）抗孔的光完全同轴发射（高斯分布的空间模式），并具有激发光，而不会受相匹配条件的约束。对于一阶反stokes和Stokes的一阶，激发强度为200 mW/cm^2的激发强度的当前最大转化效率均约为15％。通过这项研究，我们建立了最初计划的实验系统，并且我们还能够确认基本现象，其中参数高阶拉曼序列的产生完全同时发生了激发光，而不会受相匹配条件的束缚。剩下的问题仍然是，为了有效产生高阶光，必须提高固体氢晶体的损伤阈值。

项目成果

S.Vetake,M.Katsuragawa M.Suzuki,and K.Hakuta: "Stimulated Raman Scattering in liguid hydrogen droplet"Physical Review A. 61. 011803R-011806R (2000)

S.Vetake、M.Katsurakawa M.Suzuki 和 K.Hakuta：“液态氢液滴中的受激拉曼散射”物理评论 A. 61. 011803R-011806R (2000)

J.Q.Liang,M.Katsuragawa,Fam Lekian,and K.Hakuta: "Sideband Generation using strongly driven Raman Coherence in solid hydrogen"Phys.Rev.Lett.. 85. 2474-2478 (2000)

J.Q.Liang、M.Katsurakawa、Fam Lekian 和 K.Hakuta：“在固体氢中使用强驱动拉曼相干性生成边带”Phys.Rev.Lett.. 85. 2474-2478 (2000)

S.Uetake,M.Katsuragawa,M.Suzuki and K.Hakuta: "Stimulated Raman scattering in a liquid-hydrogen droplet"Physical Review A. (2000)

S.Uetake、M.Katsurakawa、M.Suzuki 和 K.Hakuta：“液氢液滴中的受激拉曼散射”物理评论 A. (2000)

J.Z.Li,M.Katsuragawa,and K.Hakuta: "Single-Longditudinal-Mode Pulsed Dye Laser with Coaxial End-Pumping and Self-Seeding"Opt.Rev.. 7. 275-276 (2000)

J.Z.Li、M.Katsurakawa 和 K.Hakuta：“具有同轴端泵浦和自播种的单长模脉冲染料激光器”Opt.Rev.. 7. 275-276 (2000)

M.Katsuragawa and K.Hakuta: "Raman Gain measurement in solid parahydrogen"Optics Letter. (2000)

M.Katsurakawa 和 K.Hakuta：“固体仲氢中的拉曼增益测量”光学通讯。