最先端非線形光学を駆使したテラヘルツ波発生・検出の新技術開拓

使用尖端非线性光学开发太赫兹波生成和检测新技术

• 批准号: 22H00212
• 负责人: 川瀬 晃道
• 金额: $ 26.54万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00212/
• 关键词: テラヘルツ波; 非線形光学; パラメトリック; パラメトリック発振; 分光

非線形光学効果を用いたTHz波発生は世界的に発展を続けているが、未だ遅れている実用化を実現するためには、発生・検出技術のさらなる進化が不可欠である。マイクロチップ（μ-chip）レーザーは小型高輝度かつis-TPGに最適なパルス幅を有する励起光であり、それを活かした非線形光学効果の開拓はTHz波技術に新展開をもたらすものである。本研究は、革新的新技術の提案により既存のTHz波発生／検出の限界を突破し、世界最高のダイナミックレンジを有する小型THz分光装置およびリアルタイム分光システムの実現を達成目標とする。その目的に沿って、高次ストークス光を用いたカスケード型高強度THz波発生について研究した。LiNbO3結晶をμ-chipレーザーで高強度励起すると高次ストークス光まで発生することを確認した。 カスケードプロセスで発生したTHz波を効率よく取り出すことで出力向上を得た。さらに高強度励起により、各次ストークス光が飽和し、パラメトリック利得の食い合いが起きない安定したTHzパルス発生が得られた。また、注入光をパルス化することで、変換効率の増大および、THz波発生に要する相互作用長の大幅な短縮が得られた。すなわち、既存is-TPGによるTHz波発生にはLiNbO3結晶長が数十㎜必要であるが、パラメトリック波長変換が結晶の前部で集中的に起きるため結晶長もわずか数㎜で足り、高次ストークス光も数mm以内のほぼ同一位置で発生した。

The development of THz wave generation in nonlinear optical effects is indispensable for the development and development of technology in the world. The micro-chip (μ-chip) laser can provide light with the optimal aperture for small, high-brightness, is-TPG, and its development of non-linear optical effects is also a new development in THz wave technology. This research aims to achieve the goal of a novel and innovative technology proposal to break through the existing THz wave generation/detection limits and achieve the world's highest THz spectroscopic system with a compact THz spectrometer. The purpose of this paper is to study the generation of high-intensity THz waves along the high-order optical spectrum. LiNbO3 crystals are highly excited and light generated. The THz wave rate is determined by the output of the THz wave. High intensity excitation, saturation of light, stability of THz emission The increase in the conversion rate of the injected light and the decrease in the interaction length of the THz wave are obtained. The THz wave generation of LiNbO3 crystals is several tens of millimeters long, and it is necessary to change the wavelength of LiNbO3 crystals. The crystal length of LiNbO3 crystals is concentrated in the front part of LiNbO3 crystals, and the THz wave generation is within several millimeters of LiNbO3 crystals.

项目成果

Terahertz Spectroscopy Applied to Estimation of Firing Temperatures of Ancient Ceramics

太赫兹光谱应用于估算古陶瓷的烧成温度

• DOI: 10.1109/tthz.2022.3153554
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology
• 影响因子: 3.2
• 作者: Seiji Niijima;H. Taniguchi;Kosuke Murate;and Kodo Kawase
• 通讯作者: and Kodo Kawase

Multi-Wavelength Terahertz Parametric Generator Using a Seed Laser Based on Four-Wave Mixing

基于四波混频的使用种子激光器的多波长太赫兹参数发生器

• DOI: 10.3390/photonics9040258
• 发表时间: 2022
• 期刊: Photonics, vol. 9, no. 4, 258 (2022)
• 作者: Sota Mine;Kodo Kawase;Kosuke Murate
• 通讯作者: Kosuke Murate

Terahertz technology using nonlinear optical effects and its applications (Award lecture)

利用非线性光学效应的太赫兹技术及其应用（奖励讲座）

• 发表时间: 2022
• 作者: Seiji Niijima;H. Taniguchi;Kosuke Murate;and Kodo Kawase;Kodo Kawase;Kodo Kawase
• 通讯作者: Kodo Kawase

Transmission THz spectroscopy through thick shielding (Invited)

透过厚屏蔽的透射太赫兹光谱（特邀）

• 发表时间: 2022
• 作者: Seiji Niijima;H. Taniguchi;Kosuke Murate;and Kodo Kawase;Kodo Kawase;Kodo Kawase;Kodo Kawase
• 通讯作者: Kodo Kawase