| 研究内容トップ  | 研究全体  | 超伝導検出器  | トモグラフィー  | 分子分光  | ビーム走査  | 表面波共鳴センシング  | 分光画像解析  | 





　テラヘルツ波の周波数領域では、様々な物質で固有の吸収スペクトルを持つことから、この特徴を活用した物質の成分分析や種別の同定が可能であり、危険物の探知などへの応用が期待されています。このとき、吸収の大きい対象物の透過測定や、離れた位置にある対象物を遠隔で計測する場合には、高出力のテラヘルツ波発生装置が必要です。

　そこで本研究では、高出力テラヘルツ波発生技術の確立を目的としています。ここでは、フェムト秒光パルスで非線形光学結晶を励起してテラヘルツ波を発生させる手法をさらに発展させて、外部共振器で光パルスの尖頭値を増大させることで、テラヘルツ波の発生強度を高めます。



　
図１．テラヘルツ波強度増大実験光学系。チタンサファイアレーザーから90MHzの頻度で繰り返し発生するフェムト秒光パルスを外部共振器へ入射する。共振器内部で往復する光パルスを同期させて重ね、その尖頭値を高める。このとき、Hansch & Couillaud 法に基づき、偏光の効果を利用して共振器長をフィードバック制御する。共振器内部にニオブ酸リチウム（LiNbO₃）の非線形光学結晶を設置し、増大された光パルスで励起すると、テラヘルツ波が発生する。発生したテラヘルツ波の電界波形を電気光学サンプリング法を用いて計測する。



図２．共振器内部の光パルスピークパワー密度に対する強度増大率。光強度が最大で8倍以上増大している。



図３．テラヘルツ波時間波形。外部共振器による増大された場合（黒線）、及び共振器を利用しない場合（赤線）。挿入図のグラフは、上から表面発生素子、光伝導素子、及びニオブ酸リチウム結晶をそれぞれ利用した場合のテラヘルツ波の発生強度。

参考文献

1. K. Maki, M. Theuer, K. Kawase, R. Beigang and C. Otani, "Generation of Terahertz Radiation by using Ultrafast Laser Pumping and an Enhancement Cavity" Proceedings of Ninth International Symposium on Contemporary Photonics Technology (CPT2006), pp.114-115 (2006)
2. M. Theuer, D. Molter, K. Maki, C. Otani, J. A. L'huillier, and R. Beigang, "Terahertz generation in an actively controlled femtosecond enhancement cavity" Appl. Phys. Lett. 93, 041119 (2008)
3. M. Theuer, G. Torosyan, C. Rau, R. Beigang,　K. Maki, C. Otani, K. Kawase, "Efficient generation of Cherenkov-type terahertz radiation from a lithium niobate crystal with silicon prism output coupler" Appl. Phys. Lett., 88, 071122 (2006)
4. D. Molter, M. Theuer, G. Torosyan, R. Beigang, K. Maki, C. Otani, "Actively stabilized synchronously pumped enhancement cavity for THz generation", Conference Digest of the Joint 32nd International Conference on Infrared and Millimetre Waves, and 15th International Conference on Terahertz Electronics, vol.1, pp.462-463 (2007)
5. M. Theuer, G. Torosyan, R. Beigang, K. Maki, K. Kawase, "Terahertz Radiation From a MgO:LiNbO3 Crystal using a Femtosecond Pumped Enhancement Cavity" Proc. of The Joint 30th International Conference on Infrared and Millimeter Waves and 13th International Conference on Terahertz Electronics, pp.636-637 (2005)

共同研究者のダニエル・モルターさん（左）、ミヒャエル・トイヤーさん（中央）、と私（右）
IRMMW-THz2008国際会議にて。