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新しいモード同期法による超高性能光ファイバレーザの実現とその応用

新型锁模方法超高性能光纤激光器的实现及其应用

基本信息

批准号：
21360162
负责人：
山下真司
金额：
$ 11.48万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、研究代表者が最近進めてきた独創的な新しいモード同期法により、超高性能な光ファイバレーザを実現し、さらにその応用を図るものである。ここでの新しいモード同期法とは、カーボンナノチューブ可飽和吸収素子による受動モード同期による短パルス発生、および共振器内の分散を利用した分散チューニング法による超高速・広帯域波長可変光発生、である。これまでカーボンナノチューブ(CNT)の超高速光学非線形応答を光ファイバレーザ用のモード同期素子として利用してきたが、最近、グラフェンも同様の超高速光学非線形応答を持つことが見出された。グラフェンはCNTと比較すると、波長無依存な可飽和吸収特性を持つという特長がある。本研究では、グラフェンとCNTのモード同期素子としての比較を世界で初めて行い、ほぼ同様の特性が得られることを示した。また、長さ5mmで繰り返し周波数20GHzの世界最速の光ファイバモード同期光ファイバレーザを実現した。それを高非線形光ファイバ(HNLF)に入力することにより、300nm以上の広帯域なスーパーコンティニウム(SC)光発生にも成功した。分散チューニングによる超高速・超広帯域波長可変モード同期光ファイバレーザについては、分散媒質としてこれまでは分散補償ファイバ(DCF)を用いていたため共振器長が100m以上になり掃引速度制限要因となっていたが、今年度はその代わりに広帯域チャープ光ファイバグレーティング(CFBG)を用いることにより共振器長を10m以下にしたレーザを試作した。その結果、500kHz以上での超高速波長掃引が可能となった。これは単一の波長掃引光源の速度としては世界記録である。また、これらの波長可変モード同期光ファイバレーザを光コヒーレンストモグラフィ(OCT)システムの光源として用い、断層画像を得ることにも初めて成功した。

The purpose of this study is to develop a new and innovative synchronization method for ultra-high performance optical systems. This new monitor synchronization method can generate short pulses during the synchronization of the driven monitor with the saturated absorber, and can generate ultra-high-speed and wide-band wavelength variable light by utilizing the dispersion in the resonator. The ultra-high-speed optical nonlinear response of CNT is realized by using synchronous elements of CNT and ultra-high-speed optical nonlinear response. The wavelength independent saturable absorption characteristic is very long. This study shows the characteristics of CNT synchronization in the world. The world's fastest optical fiber with a wavelength of 5mm and a frequency of 20GHz is realized. High non-linear optical fiber (HNLF) light emission in the band above 300nm Dispersion medium is used for dispersion compensation, and the resonator length is more than 100m, and the sweep speed is limited due to the wavelength change of the dispersion medium. This year, the frequency range of the resonator is below 10m. As a result, ultra-high-speed wavelength scanning above 500kHz is possible. The speed of a wavelength sweep light source is a world record. The wavelength of the image can be changed to match the wavelength of the image.