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石山 新太郎; 正宗 賢*; 出原 敏孝*
日本機械学会論文集(インターネット), 82(833), p.15-00449_1 - 15-00449_14, 2016/01
BNCT/THzハイブリッド装置による量子ビーム融合化先進治療を実現するため、THz波の体内伝送技術開発を目的にPEEKとPMMAの2種類の円形樹脂ファイバー(
3mm)を用いた金属テーパ導波管/ファイバー伝送系による0.1-0.2THz伝送実験をジャイロトロンを使用して行い、この伝送系の伝送特性評価から下記結論を得た。(1)0.1-0.2THz周波数帯域におけるPEEK及びPMMA樹脂ファイバーの伝送損失係数
は150-850(dB/m)の高い値を示すとともに顕著な周波数依存性を示した。(2)また、この損失係数は誘電率の高いファイバほど小さな値を示した。(3)伝送損失解析モデルにより得られた0.1-0.2THz周波数帯域での誘電率
は素材特性によらずほぼ一定値(=1.7)を示した。(4)これに対して、0.1-0.2THz周波数帯域での誘電正接tan
は顕著な周波数依存性を示し、0.001-0.03まで大きく変化した。(5)上記(1)の損失係数の周波数依存性は主にtanの周波数依存性に起因していることが明らかとなった。(6)本伝送系により直径
長さが2.3-3mm60mmまで樹脂ファイバーにより10%以上のパワーの伝送が可能である。
越智 義浩; 永島 圭介; 圓山 桃子; 坪内 雅明; 吉田 芙美子; 河野 七瀬; 森 道昭; 杉山 僚
Optics Express (Internet), 23(11), p.15057 - 15064, 2015/06
被引用回数：25 パーセンタイル：78.49(Optics)高強度テラヘルツパルス発生を目的とした繰り返し周波数1kHzのピコ秒CPAレーザーシステムを開発した。本レーザーシステムではYb:YAG薄ディスクを増幅媒質として用いており、再生増幅器にて出力エネルギー10mJ以上、スペクトル帯域1.2nmのパルスが得られている。レーザーパルスはパルス圧縮器によりパルス幅1.3psに圧縮され、テラヘルツパルス発生に供された。結果、LiNbO
中での光整流を介して中心周波数0.3THz、パルスエネルギー4
Jのテラヘルツパルスを1kHzの繰り返しにて発生することに成功した。
坪内 雅明; 永島 圭介; 吉田 芙美子; 越智 義浩; 圓山 桃子
no journal, ,
現在、テラヘルツ(THz)光による分子回転の制御、特に分子空間配向の実現を目指して高強度THz光源の開発を行っている。高強度THz光発生では、波面傾斜された近赤外励起光をMg-sLiNbO結晶に照射する手法が主に用いられている。Heblingらは高い効率で高強度THz光を発生するための諸条件を計算し、400fs-1ps程度の比較的長いパルス幅を持つ近赤外励起光源の優位性を示した。このようなパルス幅を有する高強度近赤外光発生にはYb:YAG結晶の利用が考えられるが、彼らは繰り返し周波数10Hzの再生増幅器により200mJの励起光源を得、125Jという超高強度THz光発生に成功した。我々は高強度THzパルス光を分子制御へ応用することを考慮し、高繰り返し(1kHz)高強度近赤外励起光源を開発し、高強度THz光を発生することを試みた。
太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*; 松本 秀樹*
no journal, ,
超伝導は、その巨視的コヒーレンスに代表されるような特異な電子状態の性質を有し、その新規デバイス応用は盛んに研究されている。本研究では、層状銅酸化物超伝導体Bi
SrCaCuO
によるテラヘルツ発振について、接合数に対する発振特性を解明するための、マルチスケールシミュレーションの実装に焦点をあてる。従来の発振シミュレーションでは、超伝導メサの
軸方向に周期境界条件を課すため、接合数に応じた発振特性の分析が困難であった。この問題を解決すべく、超伝導メサ内における超伝導位相ダイナミックスにおいて境界からの寄与を陽に加えることで、メサ内で軸方向に非一様性の生成が許される、より現実的なシミュレーションを可能とする手法を開発した。得られた手法をもとに、接合数を20, 100, 200, 500と変化させて、発振ピーク強度やその角度分解の挙動を精査した。
太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*; 松本 秀樹*
no journal, ,
層状銅酸化物超伝導体BiSrCaCuOによるテラヘルツ発振の観測を契機に、その発振機構の解明は超伝導工において関心を集めるテーマとなっている。本発表では、接合数に対する発振特性を解明すべく、マルチスケールシミュレーションを実装する。接合数依存性は発振強度の原理的な限界を精査するため重要であるが、従来の単一スケール手法では困難であり、ほとんど議論されてこなかった。そこで、超伝導メサの軸方向に周期境界条件を課さず、層間相互作用とメサ境界からの影響を取り入れた手法を開発する。シミュレーションの結果、接合数の増大に伴い、低バイアス領域における主要寄与とされる基本モードに相当する発振ピークの増幅が確認され、シミュレーションが成功していることがわかった。
太田 幸宏; 町田 昌彦
no journal, ,
層状銅酸化物超伝導体Bi
SrCaCuO
によるテラヘルツ発振の観測を契機に、その発振機構の解明は理論および実験の両面から大きな関心を集めるテーマとなっている。特に、系統的なデバイス設計に役立つシミュレーション法の確立は当該分野で待望されている。シミュレーション上の困難として、デバイス内および外を含む大規模な電磁場解析が要請されることがある。そこで、我々は空間スケールに関するマルチスケールシミュレーションを実装する超並列化計算コードを開発し、その解決にあたった。本コードの特色として、固有ジョセフソン接合の接合数依存性を系統的に調べることが可能となる点があげられる。すなわち、接合数に対する発振特性が解明される。シミュレーションの結果、基本モードに相当する発振ピーク強度が接合数の二乗に比例することを見出した。さらに、同位相モードは接合数が100程度になると顕著になることを見出した。このようにデバイスに含まれる接合数に応じた発振特性の予測の基盤を構築できる。
杉山 僚
no journal, ,
平成20年度から10年プロジェクトとして実施している文部科学省による光拠点創出プロジェクトにて、原子力機構はQUADRA-Tと呼ばれる高繰り返しピコ秒レーザー励起のテラヘルツ波発生装置の開発を行っている。外部の研究者・技術者に利用を図るために、平成26年度から施設供用装置としての活用を試験的に開始した。テラヘルツ波発生装置の開発状況と、我々が主眼としている利用研究を中心に紹介する。
越智 義浩; 永島 圭介; 圓山 桃子; 坪内 雅明; 河野 七瀬; 吉田 芙美子; 杉山 僚
no journal, ,
高強度テラヘルツパルス発生のための高平均出力ピコ秒レーザーを開発した。レーザーシステムの名はQUADRA-Tである。QUADRA-Tは薄ディスク型のYb:YAG増幅器を備えてたCPAレーザーであり、1kHz繰り返しでエネルギー10mJのレーザーパルスを出力できる。レーザーパルスはパルス圧縮器にて1.3ピコ秒のパルス幅となる。このレーザーパルスを用い、Mg-LiNbO中での光整流作用によりピーク周波数0.3THzのテラヘルツパルス発生に成功した。
越智 義浩; 永島 圭介; 圓山 桃子; 坪内 雅明; 吉田 芙美子; 河野 七瀬; 杉山 僚
no journal, ,
高強度テラヘルツパルスを発生させるためのドライバーシステムとして高平均出力のピコ秒パルスレーザーを開発した。システムはYb:YAG薄ディスクを主増幅用のレーザー媒質として用いたCPAレーザーの構成となっている。Yb:YAG薄ディスクデバイスを用いた再生増幅器により、繰り返し周波数1kHzにてエネルギー10mJのパルスが出力される。出力パルスのスペクトル幅は1.2nmであり、この帯域できまる時間幅1.3psまでのパルス圧縮も達成している。この高出力ピコ秒パルスもちいて中心周波数0.3THz、エネルギー数Jのテラヘルツパルス発生に成功している。
河野 七瀬; 板倉 隆二; 坪内 雅明
no journal, ,
本研究では、シリコン内に光誘起させたキャリアに、テラヘルツ光を対向に照射し、そのドップラー反射を観測した。特に、キャリアを生成するための励起光強度依存性を調査することで、励起光強度が強くなるとともにドップラー反射による周波数シフトが増加することがわかった。さらに、周波数シフトは、ある励起光強度以上になると一定の値に近づくことを示し、上記の結果から、"有効キャリア膜厚"を定義し、光誘起キャリアとテラヘルツ光との相互作用について明らかにした。
市原 晃
no journal, ,
テラヘルツパルス列を用いて同位体選択的に回転励起させた二原子分子を、更に振動励起させるための光パルスの波形を、計算機シミュレーションを通して探った。本研究では70Kにおける
Li
Cl及びLi
Clの気体分子集団に対し、緊密結合法に基づく数値計算を実施した。スペクトルが擬矩形あるいはガウス型波形を持つパルスを使用し、同位体選択的振動励起に有効なパルスの特性を調べた。そして分子のP-及びR-枝遷移周波数を参照してパルスの周波数領域を設定することにより、分子を選択的に振動励起できる結果を得た。本研究により、P-枝遷移が低振動状態の分子励起上重要な役割を果たすとともに、P及びR-枝遷移の両者が高振動状態の励起に寄与できることを明らかにした。
横山 啓一
no journal, ,
極短THz波パルスを用いて可能となる新しい同位体選択スキームを紹介する。その原理となる量子拡散の特徴と数学的背景、また、関西光科学研究所で進められているTHz波源及び利用技術の開発の現状並びに、今後の技術開発課題も合わせて紹介する。
河野 七瀬; 板倉 隆二; 坪内 雅明
no journal, ,
半導体を光励起した際に発生するプラズマは、十分に高いキャリア密度を有する場合THz光を反射する。プラズマは半導体内部で励起光とともに進行する飛翔ミラーとして振る舞うため、対向に照射したTHz光は相対論的ドップラー反射により周波数シフトする。本研究では、飛翔ミラーとTHz光の相互作用を精査するため、ドップラー反射したTHz光の励起光強度依存性を観測した。
横山 啓一
no journal, ,
放射性廃棄物の低減技術としてこれまで関西光科学研究所で取り組んできたテラヘルツ波を使った同位体分離の研究開発について、背景、理論的検討、実証研究の現状、技術的課題を解説した。
横山 啓一; 松田 晶平
no journal, ,
テラヘルツ波を用いたセシウム同位体分離の原理実証実験では回折による伝播損失を避けるために発生直後のTHz波を利用することが考えられる。これに必要な技術開発の一つとして、発生直後のスペクトルをTHz波時間領域分光により測定するための基礎実験を行った。THz発生用有機結晶のOH1はEO効果も大きいため発生と同時に波形計測も精度よく実施できる可能性がある。OH1をTHz発生と共にEOサンプリングに用いた波形測定試験を行ったのでこの結果について報告する。実験の結果、OH1結晶内でのTHz波の内部反射を利用することで励起光パルスの影響を受けずに波形計測が可能なことを明らかにした。
山川 紘一郎; 那須 裕一*; 鈴木 菜摘*; 清水 元希*; 荒川 一郎*
no journal, ,
分子間相互作用の性質を調べる目的で、ナノサイズの分子クラスターは分光学的手法を用いて精力的に調べられてきた。赤外域に比べ、テラヘルツ域の測定は報告例が極めて少ないため、振動モードとテラヘルツ吸収との対応付けは、水の二量体についてさえ確立していなかった。本研究では、超高真空下のその場テラヘルツ・赤外吸収分光装置を開発し、アルゴン凝縮層内に生成した重水クラスターのスペクトルを測定することで、二量体,三量体,四量体のテラヘルツ吸収ピークを同定した。
