擬似位相整合素子を用いた時空間光ソリトンの発生と超短光パルス制御応用

2次元的擬似位相整合素子を用いた第2高調波発生:2次非線形媒質中の時間ソリトンは、基本波と第2高調波が互いに捕捉しあいながら伝搬する。この時間ソリトンを小さな光強度で実現するためには、非線形媒質中での基本波と第2高調波の群速度を等しくする必要がある(群速度整合)。これはすなわち、超短光パルスの第2高調波発生効率を向上させるために必要な条件と同一である。そこで、非平行な擬似位相整合配置を利用して群速度整合を達成する手法について実験と理論解析を行った。ニオブ酸リチウムの周期分極反転素子を作製し、それを用いてフェムト秒光パルスの第2高調波発生を行い、効率50%以上を達成した。擬似位相整合素子中の断熱的なソリトン生成に関する理論解析:擬似位相整合かつ群速度整合配置における断熱的ソリトン生成の理論検討を行った。擬似位相整合素子では、素子の分極反転周期を変化させることで容易に位相不整合量を制御できるが、この位相不整合量の空間分布を設計することにより、思惑の時間ソリトンを断熱的に生成できることが明らかになった。特に、分極反転周期に線形チャープをもつMgO:LiNbO_3素子の第2高調波発生配置を利用すれば、パルス幅100fsの入射基本波から、約20mmの伝搬長でともに約30fsに圧縮された基本波・第2高調波のソリトンパルスを励起できることがわかった。

2次元的擬似位相整合素子を用いた第2高調波発生:2次非線形媒質中の時間ソリトンは、基本波と第2高調波が互いに捕捉しあいながら伝搬する。この時間ソリトンを小さな光強度で実現するためには、非線形媒質中での基本波と第2高調波の群速度を等しくする必要がある(群速度整合)。これはすなわち、超短光パルスの第2高調波発生効率を向上させるために必要な条件と同一である。そこで、非平行な擬似位相整合配置を利用して群速度整合を達成する手法について実験と理論解析を行った。ニオブ酸リチウムの周期分極反転素子を作製し、それを用いてフェムト秒光パルスの第2高調波発生を行い、効率50%以上を達成した。擬似位相整合素子中の断熱的なソリトン生成に関する理論解析:擬似位相整合かつ群速度整合配置における断熱的ソリトン生成の理論検討を行った。擬似位相整合素子では、素子の分極反転周期を変化させることで容易に位相不整合量を制御できるが、この位相不整合量の空間分布を設計することにより、思惑の時間ソリトンを断熱的に生成できることが明らかになった。特に、分極反転周期に線形チャープをもつMgO:LiNbO_3素子の第2高調波発生配置を利用すれば、パルス幅100fsの入射基本波から、約20mmの伝搬長でともに約30fsに圧縮された基本波・第2高調波のソリトンパルスを励起できることがわかった。