高フィネス外部共振器による単一周波数・高出力CWテラヘルツ波源の開発

利用高精度外部谐振器开发单频、高功率连续波太赫兹波源

• 批准号: 10J09594
• 负责人: 前田 真吾
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J09594/
• 关键词: テラヘルツ波パラメトリック発振; 外部共振器; 非線形光学効果; LiNbO_3(LN); モード同期ピコ秒パルスTi:Sapphireレーザー; テラヘルツ波; フォノンポラリトン散乱; 低閾値

高フィネス外部共振器の光閉じ込め効果と非線形光学効果を用いて新たな光源開発を行った。本研究は、分光学、情報通信、セキュリティ、光エレクトロニクス、生体分析といった基礎物理学から応用物理学、応用技術まで様々な分野への応用が期待され、実用的なコヒーレント波源の開発は、これら分野で応用される際に、極めて重要である。このテラヘルツ波領域とはラジオ周波数と遠赤外光との中間に位置し、電子的・光学的にも利用が困難とされており、それは非線形光学結晶を用いてテラヘルツ波の発生の際の利得が小さいからである。そこで、本研究では、その中でもLiNbO_3(LN)のフォノンポラリトン散乱を利用したテラヘルツ波パラメトリック発振(TPO)によるテラヘルツ波発生をより効率的に行うために、テラヘルツ波とともに発生するアイドラー波ストークス光をポンプ光と同じ外部共振器内で共振させノンコリニア位相整合条件を満たすという手法で、発生閾値を下げることができた。その際、モード同期ピコ秒パルスTi:Sapphireレーザー(最大出力1W)を用い、中心波長は780nm、パルス幅は1.0ps、繰り返し周波数は約82MHzであった。ピコ秒パルス光源を直接ポンプ光に用いたテラヘルツ波はこれまでのところ報告されておらず、同光源は、結晶やミラーによる分散を考慮する必要がなくシンプルな外部共振器でエンハンスメントが可能で、これにより励起され発生するテラヘルツ波も同等程度の性能を保持することが考えられ、より精密な分光を可能にするなど新たな分野の開拓や貢献につながる。以上を意義とし、1.0THz付近のテラヘルツ波を50MW/cm2という低閾値で得た。結晶による吸収を考慮すれば出力強度170nWで、その光波変換効率は10^<-8>程度で、先行列に匹敵するものである。

我们利用高精细外腔的光学限制效应和非线性光学效应开发了一种新光源。这项研究有望应用于各个领域，从光谱学、信息通信、安全、光电子学和生物分析等基础物理到应用物理和应用技术，这在应用时极其重要。该太赫兹波区域位于射频和远红外光之间，并且难以以电子和光学方式利用，因为它很小。因此，在本研究中，为了利用LiNbO_3（LN）的声子极化子散射通过太赫兹波参量振荡（TPO）更有效地产生太赫兹波，我们泵浦与太赫兹波一起产生的闲散波斯托克斯光。与光在同一外部谐振器中谐振并满足非共线相位匹配条件，我们能够降低生成阈值。当时使用的是锁模皮秒脉冲钛宝石激光器（最大输出1W），中心波长为780 nm，脉冲宽度为1.0 ps，重复频率约为82 MHz。迄今为止，还没有直接使用皮秒脉冲光源作为泵浦光的太赫兹波的报道，并且这种光源可以通过简单的外部谐振器来增强，而无需考虑由于晶体或镜子引起的色散。这种激发产生的性能将保持相同水平，这将导致新领域的发展和贡献，例如实现更精确的光谱学。考虑到上述意义，我们获得了1.0 THz左右的太赫兹波，低阈值为50 MW/cm2。考虑到晶体的吸收，输出强度为170nW，光波转换效率约为10^<-8>，与之前的矩阵相当。

项目成果

CW及び疑似CWチタンサファイヤレーザーの高効率波長変換による3He偏極用389nm紫外コヒーレント光発生

通过连续波和准连续波钛蓝宝石激光器的高效波长转换，产生 3He 偏振的 389nm 紫外相干光

• 发表时间: 2010
• 作者: 瀧田佑馬;前田真吾;大平達也;熊谷寛;小林中
• 通讯作者: 小林中

Parametric generation of terahertz wave pumped by picosecond Ti : Sapphire laser with MgO-doped LiNbO3 installed in external enhancement cavity

皮秒 Ti 泵浦太赫兹波的参数生成：外部增强腔中安装有 MgO 掺杂 LiNbO3 的蓝宝石激光器

• 发表时间: 2011
• 作者: Y.Takida;S.Maeda;T.Ohira;H.Kumagai;S.Nashima
• 通讯作者: S.Nashima

BiBO外部共振器によるピコ秒パルスの高効率第二高調波発生

使用 BiBO 外部谐振器高效生成皮秒脉冲的二次谐波

• 发表时间: 2010
• 作者: 大平達也;前田真吾;瀧田佑馬;熊谷寛;小林中
• 通讯作者: 小林中

ピコ秒エンハンスメントキャビティによるテラヘルツパラメトリック発生

皮秒增强腔太赫兹参数生成

• 发表时间: 2011
• 作者: 前田真吾;大平達也;瀧田佑馬;熊谷寛;菜嶋茂喜
• 通讯作者: 菜嶋茂喜

Low-threshold, quasi-cw terahertz parametric amplification in an external ring cavity with an MgO:LiNbO3 Crystal

使用 MgO:LiNbO3 晶体在外环腔中进行低阈值、准连续波太赫兹参量放大

• 发表时间: 2011
• 作者: S.Maeda;T.Ohira;Y.takida;H.Kumagai;S.Nashima
• 通讯作者: S.Nashima