非線形光学波長変換を用いたコヒーレント・テラヘルツ波発生および検出に関する研究

利用非线性光学波长转换相干太赫兹波产生和检测的研究

• 批准号: 13J30003
• 负责人: 瀧田 佑馬
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J30003/
• 关键词: テラヘルツ波; 非線形光学波長変換; 高出力発生; 高感度検出; 周波数可変; 高強度; 単色; 波長可変

本研究は，受入研究チームにて独自の進展を遂げてきた非線形光学波長変換による高出力テラヘルツ波発生および高感度テラヘルツ波検出システムの高度化を目的としている．本年度では，前年度に達成した高出力テラヘルツ波発生の要素技術に基き，高ダイナミックレンジのテラヘルツ波計測システムの開発に取り組んだ．MgO:LiNbO3結晶を用いたテラヘルツ波発生および検出を行う上で，結晶自身による吸収損失が動作周波数範囲を制限する要因となっている．そのため，台形型にカットしたMgO:LiNbO3結晶による表面結合方式を用いることで，結晶内でのテラヘルツ波の伝搬距離を最小化し，吸収損失を低減することで特に2 THz以上の高周波数領域において高効率なテラヘルツ波発生および検出を狙った．実験の結果，発生側において，励起光強度が15 mJ/pulse，注入光強度が400 mWのとき，1.0~2.8 THz領域の広帯域にわたって0.1 μJ/pulse以上のテラヘルツ波出力が観測された．2 THz以上の高周波数領域においても出力が大きく減少することなく，ピークパワーで1 kW以上の高出力なテラヘルツ波が得られた．さらに，検出側においても，0.8~2.8 THz領域でノンコリニア位相整合条件を満たす検出信号光が観測された．発生の場合と同様に，高周波数領域においても0.1 mJ/pulse以上の検出信号光が得られ，フラットな検出特性が得られた．光パワーメーターを用いて本発生検出システムの性能を評価した結果，2.3 THzにおいて70 dBのダイナミックレンジを実現した．

This study aims to improve the performance of nonlinear optical wavelength conversion by increasing the power and sensitivity of optical wavelength conversion. This year, compared with the previous year, we achieved the technical basis for the development of high-output wavelength generation elements.MgO: LiNbO3 crystals are used for wavelength generation and detection, and the absorption loss of the crystals themselves is the main reason for limiting the range of operating cycles. The surface bonding mode of MgO: LiNbO3 crystals is used to minimize the propagation distance of the wave in the crystals and reduce the absorption loss, especially in the high frequency region above 2 THz. As a result, the excitation light intensity was 15 mJ/pulse, the injection light intensity was 400 mW, and the power output was measured in the band of 1.0~2.8 THz and above 0.1 μJ/pulse. The power output was greatly reduced in the band of 2 THz and above 1 kW. In the range of 0.8~2.8 THz, the phase integration condition is the detection signal light. In the same case, the detection signal light above 0.1 mJ/pulse in the high frequency field is obtained, and the detection characteristic is obtained. The results of the evaluation of the performance of the system using the optical fiber are as follows: 70 dB at 2.3 THz.

项目成果

高強度単色テラヘルツ波光源を用いた焦電検出器の特性比較

采用高强度单色太赫兹波光源的热释电探测器特性比较

• 发表时间: 2014
• 作者: 瀧田 佑馬;柴 直孝;縄田 耕二;野竹 孝志;祁 峰;范書振;林 伸一郎;廣本 宣久;南出 泰亜
• 通讯作者: 南出 泰亜

High-peak-power terahertz-wave parametric generation and highly-sensitive detection using surface-coupling configuration

使用表面耦合配置的高峰值功率太赫兹波参数生成和高灵敏度检测

• 发表时间: 2015
• 作者: Y. Takida;T. Notake;K. Nawata;Y. Tokizane;S. Hayashi;and H. Minamide
• 通讯作者: and H. Minamide

Effect of terahertz-wave interference on power calibration accuracy

太赫兹波干扰对功率校准精度的影响

• 发表时间: 2014
• 作者: Y. Takida;N. Shiba;T. Notake;K. Nawata;F. Qi;S. Fan;S. Hayashi;N. Hiromoto and H. Minamide
• 通讯作者: N. Hiromoto and H. Minamide

非線形光学波長変換による高出力テラヘルツ波光源の応用研究

非线性光学波长转换高功率太赫兹波光源的应用研究

• 发表时间: 2014
• 作者: Y. Takida;N. Shiba;T. Notake;K. Nawata;F. Qi;S. Fan;S. Hayashi;N. Hiromoto and H. Minamide;瀧田 佑馬
• 通讯作者: 瀧田 佑馬

Terahertz-wave balanced detection at room temperature for precise frequency-resolved measurement

室温下太赫兹波平衡检测，可实现精确的频率分辨测量

• 发表时间: 2014
• 作者: Y. Takida;T. Notake;K. Nawata;F. Qi;S. Fan;S. Hayashi;and H. Minamide
• 通讯作者: and H. Minamide