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論文

Dependence on chirp rate and spectral resolution of the terahertz field pulse waveform measured by electro-optic detection using a chirped optical pulse and a spectrometer and its effect on terahertz spectroscopy

村上 洋; 清水 広平*; 桂田 雅章; 菜嶋 茂喜*

Journal of Applied Physics, 104(10), p.103111_1 - 103111_7, 2008/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:74.9(Physics, Applied)

Single-shot measurement of a terahertz field pulse waveform by electro-optic sampling using a chirped optical pulse and a spectrometer was demonstrated by Jiang et al. We have performed an experimental and theoretical investigation into the dependence of the waveform thus measured on the chirp rate and spectral resolution. It was found that the waveform exhibits multicyclic behavior at a chirped pulse width of over 10 ps for the monocyclic original terahertz field, while it approaches the monocyclic behavior with decreasing pulse width. Further, broadening of the spectral resolution of the spectrometer gives rise to a monocyclic waveform in the chirp-rate range where the waveform is expected to be multicyclic. The theoretical results were found to be consistent with measured ones. Finally, we examined the spectral bandwidth and resolution of terahertz spectroscopy using this method.

口頭

光ポンプ・テラヘルツプローブ分光システムの開発; テラヘルツ波時間波形のシングルショット計測

清水 広平; 桂田 雅章; 村上 洋; 菜島 茂喜*; 細田 誠*

no journal, , 

テラヘルツ(THz)領域に存在する蛋白質の低周波振動は蛋白質の機能に関係するのではないかと考えられており、現在、さまざまな蛋白質を対象に中性子非弾性散乱測定が行われている。しかしこれらの測定は熱平衡状態にある蛋白質を対象としており、実際に生体機能を果たしている蛋白質を対象にするものではない。そこでわれわれはTHz波パルスを用いた光ポンプ・THz プローブ分光システムを開発し、蛋白質の機能研究などに応用することを目的とし研究を行っている。光ポンプ・THz プローブ分光に従来のTHz-TDSを適用した場合、測定に膨大な時間を要することになり、さらに光励起に対して測定の繰り返し周期内で初期状態に戻らない試料の測定は困難となる。そこでZhangらが提案した方法を用いてチャープパルスを用いたTHz波シングルショット分光システムの開発を実施したので報告する。従来の時間領域測定(delay scan)により得られるTHz波時間波形はほぼモノサイクルであるのに対して、シングルショット検出では数サイクルのパルス波形が得られた。この結果を数値計算により再現できることを示した。

口頭

テラヘルツ電磁波パルスを用いたポンプ・プローブ分光,1; 時間波形シングルショット計測

村上 洋; 清水 広平; 桂田 雅章

no journal, , 

本研究の目的はフェムト秒レーザー誘起テラヘルツ電磁波(THz波)パルスを用いて、光pump-THz波probe分光装置を開発し、非平衡状態にある溶液や蛋白質などの低周波振動状態の時間変化を調べることである。従来のTHz波時間領域分光では各時刻のTHz波の電場振幅を1点ずつ測定し、その時間波形をフーリエ変換することによりTHz波スペクトルを得る。一方、THz波の時間波形のシングルショット計測ではレーザー繰り返し周期内で緩和しないような系を対象とできるだけでなく、測定時間を大幅に短縮できる。そこで、すでに提案されている方法により、チャープパルスをプローブに用い、一次元検出器付き分光器を用いることにより、シングルショット計測システムの開発を行った。モノサイクルのテラヘルツ波入力に対して分光器の分解能及びチャープレートによりモノサイクル的からマルチサイクル的なシングルショット時間波形が得られた。これらの結果は数値計算により再現することができた。

口頭

テラヘルツ波パルスを用いたポンプ・プローブ分光装置の開発と溶液系への応用,1

村上 洋; 清水 広平; 桂田 雅章

no journal, , 

本研究の目的はフェムト秒レーザー誘起テラヘルツ電磁波(THz波)パルスを用いて、光pump-THz波probe分光装置を開発し、非平衡状態にある溶液や蛋白質などの低周波振動状態の時間変化を調べることである。従来のTHz波時間領域分光では各時刻のTHz波の電場振幅を1点ずつ測定し、その時間波形をフーリエ変換することによりTHz波スペクトルを得る。一方、THz波の時間波形のシングルショット計測ではレーザー繰り返し周期内で緩和しないような系を対象とできるだけでなく、測定時間を大幅に短縮できる。そこで、すでに提案されている方法により、チャープパルスをプローブに用い、一次元検出器付き分光器を用いることにより、シングルショット計測システムの開発を行った。モノサイクルのテラヘルツ波入力に対して分光器の分解能及びチャープレートによりモノサイクル的からマルチサイクル的なシングルショット時間波形が得られた。これらの結果は数値計算により再現することができた。

口頭

テラヘルツ波パルスを用いたポンプ・プローブ分光装置の開発と溶液系への応用,2

清水 広平; 桂田 雅章; 村上 洋; 菜嶋 茂喜*; 細田 誠*

no journal, , 

本研究の目的はテラヘルツ波パルスを用いて、光ポンプ-テラヘルツプローブ分光システムを開発し、非平衡状態にある溶液や蛋白質などの低周波振動状態の時間変化を測定し、化学反応や生体機能の機構を調べることである。そのために、THz波スペクトルのシングルショット検出を目指し、チャープパルスを用いたマルチチャンネル検出システムの開発を行った。今回の発表では、(1)蛋白質ミオグロビン及びDNA薄膜についてテラヘルツ領域の吸収スペクトル信号を得るための試料条件探索,(2)試料の機能状態変化前後のスペクトル変化測定,(3)吸収スペクトル測定の信号・雑音比を改善するために実施したテラヘルツ波ダブルビーム計測装置の開発について報告する。

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