非線形光学効果を用いたコヒーレントテラヘルツ波センシングの研究

利用非线性光学效应的相干太赫兹波传感研究

• 批准号: 11231201
• 负责人: 谷内 哲夫
• 金额: $ 32.38万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11231201/
• 关键词: 非線形光学; テラヘルツ波; 光ミキシング; 差周波発生; 光パラメトリック発振; ニオブ酸リチウム

1.DFGを用いたコヒーレントTHz波の広帯域化と出力向上(分担:谷内哲夫)THz波センシングのためには5THz以上の高周波域のTHz波発生が要求される。そこで,DAST結晶の位相整合特性と吸収特性を考慮したシミュレーションに基づき,位相整合波長である1.1〜1.2μm域における2波長光パラメトリック発振器(OPO)と厚み0.1〜0.5mmのDAST結晶を用いたDFG特性を測定した結果,厚み0.2mmのDAST結晶において1.5〜6.5THzの広い周波数範囲にわたるコヒーレントTHz波発生に成功した。周波数4.3THzにおいてピークパワーはほぼ10mWが得られており,これらのTHz波はコリニア位相整合状態で発生するために,周波数によらず同一方向に出射するために各種センシングに有利である。これらの結果から,DAST結晶はきわめて広い周波数範囲のTHz波発生が可能であり,コヒーレントmz波センシングに有効であることを見出した。2.THz波分光センシングの研究(四方潤一)DFGにより発生したナノ秒パルスのTHz波の検出に室温動作のDTGS焦電素子(日本分光製)を用いた結果,0.2〜6THz域にわたり十分なS/Nで検出が可能であることを確認した。ノイズレベルは0.1mW程度であり,DFGにより得られる1〜10mW程度のピークパワーを有するTHz波はS/N10〜20dBで測定可能である。これらの結果より,小型532nmパルス光源を励起光源とした2波長光パラメトリック発振器とDAST結晶を用いたTHz波発生系とDTGS検出系を組み合わせることにより,小型で実用的な0.2〜6.5THz域のセンシングシステムの実現に見通しを得ることができた。また,THz波域におけるフーリエ変換型分光器であるMaltin-Puple就分光器を作製することによりTHz波分光の基礎検討を行った。

1. The DFG を with い た コ ヒ ー レ ン ト THz wave の hiroo 帯 domain change と output (share: valleys ZheFu) THz wave upward セ ン シ ン グ の た め に は high above 5 THz の Zhou Boyu の THz wave 発 raw が requirements さ れ る. そ こ で, の DAST crystallization phase integration と 収 absorption characteristics を consider し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に base づ き, phase integration wavelength で あ る 1.1 ~ 1.2 mu m domain に お け る 2 wavelengths パ ラ メ ト リ ッ ク 発 oscillator (OPO) と み 0.1 ~ 0.5 mm thick の DAST crystallization を with い た DFG を determined し た results, thick み 0.2 mm の DAST crystallization に お い て 1.5 ~ 6.5 THz の hiroo い cycle for van 囲 に わ た る コ ヒ ー レ ン ト THz wave 発 life に success し た. Cycle for 4.3 THz に お い て ピ ー ク パ ワ ー は ほ ぼ 10 mw が ら れ て お り, こ れ ら の THz wave は コ リ ニ ア phase integration state で 発 raw す る た め に, cycle for に よ ら ず same direction に emergent す る た め に various セ ン シ ン グ に favorable で あ る. こ れ ら の results か ら, crystallization DAST は き わ め て hiroo い cycle for van 囲 の THz wave 発 が で possible あ り, コ ヒ ー レ ン ト mz wave セ ン シ ン グ に have sharper で あ る こ と を shows し た. 2. THz light wavelength division セ ン シ ン グ の research (sifang embellish a DFG に よ り 発 raw し た ナ ノ seconds パ ル ス の THz wave の 検 に room-temperature action の DTGS focal electrical element child (Japan) spectroscopic を with い た result, 0.2 ~ 6 THz domain に わ た り very な S/N で 検 out が may で あ る こ と を confirm し た. ノ イ ズ レ ベ ル は degree of 0.1 mW で あ り, DFG に よ り have ら れ る degree of 1 ~ 10 mW の ピ ー ク パ ワ ー を have す る THz wave は S/N10 ~ 20 db で determination may で あ る. こ れ ら の results よ り, small 532 - nm パ ル ス light since を excitation light と し た 2 wavelengths パ ラ メ ト リ ッ ク 発 oscillator と DAST crystallization を with い た THz wave 発 born department と DTGS 検 out department を group み close わ せ る こ と に よ り, small で な be use 0.2 ~ 6.5 THz domain の セ ン シ ン グ シ ス テ ム の be に now see tong し を る Youdaoplaceholder0 とがで た. ま た, THz wave field に お け る フ ー リ エ - HuanXing optical splitter で あ る Maltin - Puple optical splitter を cropping す る こ と に よ り THz light wavelength division based line beg を 検 っ の た.

项目成果

T.Taniuchi: "Continuously tunable THz-wave generation from GaP crystal by difference frequency mixing with dual-wavelength KTP-OPO"8th IEEE International Conference on Terahertz Electronics,P-8. 225-228 (2000)

T.Taniuchi：“通过双波长 KTP-OPO 的差频混合，从 GaP 晶体中连续调谐太赫兹波”，第 8 届 IEEE 太赫兹电子国际会议，P-8。

Jun-ichi Shikata: "Fourier-transform spectrometer with a terahertz-wave parametric generation"Jpn. J. Appl. Phys.. 41・1. 134-138 (2002)

Jun-ichi Shikata：“具有太赫兹波参数生成的傅里叶变换光谱仪”Jpn. J. Phys. 134-138 (2002)

谷内哲夫: "非線形光ミキシングを用いた光波・テラヘルツ波変換技術"電子情報通信学会技術研究報告,レーザ・量子エレクトロニクス研究会. LQE2000・40. 13-18 (2000)

Tetsuo Taniuchi：“使用非线性光学混合的光波/太赫兹波转换技术”IEICE技术报告，激光和量子电子学研究组13-18（2000）。

T.Taniuchi: "Tunable terahertz-wave generation in DAST crystal with dual-wavelength KTP optical parametric oscillator"Electronics Letters. 36・16. 1414-1416 (2000)

T.Taniuchi：“使用双波长 KTP 光学参量振荡器在 DAST 晶体中产生可调谐太赫兹波”《电子快报》36・16 (2000)。

Hiromasa Ito: "Tunable Tera-Hertz Wave Generation and its Applications"The Fifth International Symposium on Contemporary Photonics Technology. 5. 163-166 (2002)

伊藤博正：“可调谐太赫兹波的产生及其应用”第五届当代光子技术国际研讨会。