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

基本信息

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

项目摘要

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．

本研究旨在改进宿主研究团队自主研发的利用非线性光学波长转换的高功率太赫兹波发生和高灵敏度太赫兹波探测系统。今年，我们基于去年实现的高输出太赫兹波产生的基本技术，致力于开发高动态范围太赫兹波测量系统。当使用MgO:LiNbO3晶体产生和检测太赫兹波时，晶体本身引起的吸收损耗是限制工作频率范围的因素。因此，通过使用切割成梯形形状的MgO:LiNbO3晶体的表面接合方法，使太赫兹波在晶体内的传播距离最小化，并减少吸收损耗，目的是有效地产生和检测太赫兹波。实验的结果是，在产生侧，当激发光强度为15mJ/脉冲并且注入光强度为400mW时，在1.0的宽频带内观察到超过0.1μJ/脉冲的太赫兹波输出。至 2.8 太赫兹区域。即使在2 THz或更高的高频范围内，也获得了峰值功率超过1 kW的高输出太赫兹波，而输出没有明显下降。另外，在检测侧，在0.8～2.8THz区域观察到满足非共线相位匹配条件的检测信号光。与生成的情况相同，即使在高频区域中也获得0.1mJ/脉冲或更高的检测信号光，并且获得平坦的检测特性。使用光功率计评估这一代检测系统的性能后，我们在 2.3 THz 下实现了 70 dB 的动态范围。

项目成果

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专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Takida;T. Notake;K. Nawata;F. Qi;S. Fan;S. Hayashi;and H. Minamide
通讯作者：
and H. Minamide

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通讯作者：
瀧田佑馬