100GHz帯音響レーザー共振器の創成と超高感度バイオセンサへの応用

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本研究では共振周波数が100ギガヘルツを超える超高周波共振振動子を創成し,極短パルスレーザー光により薄膜振動子の共振周波数を非接触状態で測定し,超高感度のバイオセンシングシステムの中核技術を確立することを目標とする.本年度は,フェムト秒パルスファイバレーザーを用いたブリルアン振動の観測に従事した.フェムト秒パルスファイバレーザーは安定性に極めて優れており,これまでのチタン・サファイアフェムト秒パルスレーザーとは異なり,長時間の稼働に対するベースラインの脈動を大きく低減させることが期待された.ただし,出力がチタンサファイアフェムト秒パルスレーザーに比べて低いため,これまでのように,2色を用いたポンプ・プローブ計測(800nmのポンプ光と400nmのプローブ光)を行うことが困難であった.そこで,パルス光が直線偏光であることを利用して,垂直と水平の偏光方向によってポンプ光とプローブ光を分離する手法を考案し,これに対する光学系を構築した.その結果,従来よりもS/N比の高い光学システムを構築することに成功した.これを用いて,シリコン内のブリルアン振動を観測したところ,従来の深度よりも5倍程度の深度において,シリコン内部を侵入する光の回折を観測することに成功した.この光学系を用いることにより,Si基板上に成膜した薄膜の励起も可能となり,また,出力安定性に優れていることから,超高感度バイオセンサの実用における大きな進展となった