微小光共振器を用いたデュアルコム分光

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本研究課題は，小型・高繰り返し周波数（数10 GHz程度）のデュアルコム光源に向けて，微小光共振器から低ノイズのマイクロコムを発生する研究である．マイクロコムとは，微小光共振器内の四光波混合を介して，１周波数入力から発生する多周波数出力の光を指す．本年度の研究実施状況は主に，（１）単一微小光共振器を用いた新たなデュアルコム発生法の提案，（２）ソリトンマイクロコム発生，であった．下記の（１）と（２）の技術を組み合わせることで，デュアルコム分光やLiDARに必要となる光源の開発が実現される事が期待できる．（１）デュアルコム応用では，繰り返し周波数のわずかに異なる二つのパルス列を利用するが，これに繰り返し周波数の高いマイクロコムを用いると，分光やLiDARにおいて速いスキャン速度が可能となる．本研究では，単一微小光共振器の二つの異なる横モードをポンプすることで，デュアルコムを発生させる系を提案した．この系では，二つのコムが同じ共振器(機械的振動や熱的揺らぎ)とフィードバック機構を共有することで，コム同士の相対的なコヒーレンスが維持される．本研究では，結合Lugiato-Lefever方程式を用いて，単一共振器中のデュアルコム発生についてシミュレーションと解析を行い，特にデュアルコム間のソリトン補足について詳細に調べた．（２）マイクロコムは微小光共振器から発生する多周波数出力の光を指すが，この各周波数成分の位相関係が揃っていれば，パルスレーザとして用いることが出来る．この光パルスは，共振器内でソリトン伝搬することからソリトンマイクロコムなどと呼ばれる．デュアルコム分光などの応用で，高い感度を得るためには，この光パルスの発生が必要となる．そこで，フッ化マグネシウム材料で作製された微小光共振器を用いることで，その発生を確認し，発生安定化のためのフィードバック系の構築を行った．