中赤外サイクルパルス光波の発生と波形制御

中红外周期脉冲光波产生和波形控制

基本信息

批准号：
18686007
负责人：
芦原聡
金额：
$ 13.89万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

中赤外波長域において、パルス中の光電場が数周期しか存在しないような短パルス光波の発生とその波形制御技術の開発を目的とした。本研究は、凝縮相における高速な分子振動ダイナミクスの解明や振動波束ダイナミクスの量子制御のための強力なツールを与えるという意味で、その意義は重要である。具体的には以下の三つのトピックについて研究を行った。1.波長3-4um域での短パルス発生:周期分極反転マグネシウム添加ニオブ酸リチウムを利用した光パラメトリック増幅器を構築し、非常に広帯域な位相整合条件を利用することで、中心波長3.5 um、バンド幅0.7umの中赤外パルスを得た。光電場波形の精密な評価を行うため、中赤外域での周波数分解光ゲート(FROG)計測を行った。シリコン板による二次分散補償により、時間幅<50 fsを実現した。2.中〜遠赤外域への波長域の拡大:非線形有機結晶DASTを利用した中〜遠赤外域の短パルス発生を行った。フェムト秒光パラメトリック増幅器から得られるシグナル光・アイトラ光をもととし、DASTにおいて差周波混合を行うことで、パルスエネルギー約100 nJの中・遠赤外パルスを発生した。位相整合配置を工夫することで10〜30umの広帯域なスペクトルを得た。3.自己位相変調効果による中赤外域でのスペクトル広帯域化:波長3-5umの高エネルギー中赤外パルスを種とし、赤外域で透明な非線形光学材料に集光することで自己位相変調を誘起した。半導体材料Germanium, Si, ZnSe, GaAsをそれぞれ利用し、スペクトル広帯域化を観測した。集光条件などを最適化することで、スペクトルの広帯域化(250→1000 cm^<-1>)を実現した。今後は精緻な分散補償による極限的な短パルス化と任意波形制御を行う。

在中红外波长范围内，我们的目标是产生短脉冲光波，其中脉冲中的光电场仅存在几个周期，并开发一种控制波形的技术。这项研究的意义在于，它为阐明凝聚相中的快速分子振动动力学和振动波包动力学的量子控制提供了有力的工具。具体来说，我们开展了以下三个课题的研究。 1. 3-4 um波长范围内的短脉冲产生：通过使用周期性极化的镁掺杂铌酸锂构建光学参量放大器并使用极宽带相位匹配条件，我们可以产生中心波长为3.5的短脉冲um 和 3.5 um 的波段，获得宽度为 0.7 um 的中红外脉冲。为了精确评估光电场波形，在中红外区域进行了频率分辨光闸（FROG）测量。使用硅板通过二次色散补偿实现了<50 fs 的时间宽度。 2.将波长范围扩展到中远红外区域：我们使用非线性有机晶体DAST产生中远红外区域的短脉冲。基于飞秒光参量放大器获得的信号光/Itra光，在DAST中进行差频混频，产生脉冲能量约为100nJ的中远红外脉冲。通过设计相位匹配布置，我们获得了 10 至 30 um 的宽带光谱。 3、由于自相位调制效应，在中红外区域产生宽带光谱：以波长3-5um的高能中红外脉冲作为种子，通过将光聚焦在上引起自相位调制红外区域的透明非线性光学材料做到了。使用半导体材料锗、硅、硒化锌和砷化镓，我们观察到光谱变宽。通过优化聚焦条件，我们获得了更宽的光谱（250→1000 cm^<-1>）。未来，我们将通过精确的色散补偿来实现极短脉冲长度和任意波形控制。