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メゾスコピック計測研究センター藤グループ

藤グループ_メインイメージ
場所:明大寺キャンパス レーザー棟2F
Annual Review : こちら

レーザー,超短光パルス,超高速現象

超短光パルスの研究

光は電磁波の一種ですが、その波の形を実際に観測するということは、容易ではありません。目に見える光(可視光)の周波数は数百テラヘルツ(THz=1012Hz)であり、その周期は1,2フェムト秒(fs=10-15s)と、非常に高速だからです。

藤グループにおいて、2013年に、光の波の振動する様子を直接計測する新しい光技術を開発しました1)-3)。この光電場計測技術は、測定したい光波そのものを利用して、光の波を計測できる技術です。実験において、数フェムト秒の周期で振動する光電場を明瞭に観測することができました。

現在、光ファイバーによる通信では、光の振幅や位相の変調によって、情報をのせています。もし、光電場の波形そのものに情報をのせた通信を行うことができれば、今よりも3桁以上高速に通信ができるようになります。そのような通信技術の実現において、藤グループで開発された光電場の計測技術は極めて重要になると考えられます。

このように、藤グループでは、最先端の光の計測や制御技術、特にフェムト秒やアト秒のような超高速に関する技術を開発します4)-6)
 

fuji_fig.jpg

Infrared light waveforms measured with FROG-CEP. The phase difference between
the two infrared pulses was clearly measured.

参考文献

  1. Y. Nomura, H. Shirai, and T. Fuji, “Frequency-resolved optical gating capable of carrier-envelope phase determination,” Nat. Commun. 4, 2820 (2013).
  2. T. Fuji, Y. Nomura, and H. Shirai, “Generation and characterization of phase-stable sub-single-cycle pulses at 3000 cm-1,” IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 21, 8700612 (2015)
  3. H Shirai, Y Nomura, T Fuji, “Self-referenced measurement of light waves,” Laser Photon. Rev. 11, 1600244 (2017).
  4. T. Fuji, H. Shirai, and Y. Nomura, “Ultrabroadband mid- infrared spectroscopy with four-wave difference frequency generation,” J. Opt. 17, 094004 (2015), Highlight of 2015.  
  5. Y. Nomura, T. Fuji, “Generation of watt-class, sub-50 fs pulses through nonlinear spectral broadening within a thulium-doped fiber amplifier,” Opt. Express 25, 13691-13696 (2017). 
  6. T Fuji, H Shirai, Y Nomura, “Development and application of sub-cycle mid-infrared source based on laser filamentation,” Appl. Sci. 7, 857 (2017).