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．

这项研究旨在通过非线性光波长转换来改善高功率terahertz波产生和高敏性Terahertz波检测系统，这是由接收研究团队独特地制造的。今年，我们努力根据基于元素技术来开发具有高动态范围的Terahertz Wave测量系统，该技术是为了产生上一年实现的高输出Terahertz波。当使用MGO：LINBO3晶体生成和检测Terahertz波时，由晶体本身引起的吸收损失是限制工作频率范围的因素。因此，通过使用梯形切割MGO：LINBO3晶体使用表面耦合方法，将晶体内的Terahertz波的传播距离最小化并减少吸收损失，旨在高效的Terahertz波产生和检测，尤其是在2 THz或更高较高的高频区域。该实验表明，在生成侧，当泵送光强度为15 mJ/脉冲并且注射光强度为400 mW时，在1.0-2.8 THz范围内的宽带上观察到Terahertz波输出为0.1μJ/脉冲。即使在2 THz或更高的高频范围内，输出也没有显着降低，并且在峰值功率下获得了1 kW或更多的高功率Terahertz波。此外，在0.8-2.8 THz范围内的检测侧也观察到满足非连线相匹配条件的检测信号光。与发电的情况相似，即使在高频范围内，也获得了0.1 MJ/脉冲的检测信号光，从而产生了平坦的检测特征。使用光电计评估了这一一代检测系统的性能，并在2.3 THz时达到了70 dB的动态范围。

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