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論文

High-efficiency contact grating fabricated on the basis of a Fabry-Perot type resonator for terahertz wave generation

吉田 芙美子; 永島 圭介; 坪内 雅明; 越智 義浩; 圓山 桃子; 杉山 僚

Japanese Journal of Applied Physics, 55(1), p.012201_1 - 012201_5, 2016/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:37.08(Physics, Applied)

We have designed and fabricated a contact grating device to increase diffraction efficiency on the basis of the principle of the Fabry-Perot resonator. The grating structure and layer thicknesses were carefully determined by considering the electric field strength in the device and the fabrication accuracy of the grating. The prototype device had a peak diffraction efficiency of 71% at an incident angle of 42$$^{circ}$$; these values were slightly different from the design values of 78% and 44.5$$^{circ}$$, respectively. Numerical calculations revealed that this deviation was caused by the fabricated grating structure. A higher terahertz power will be expected with a device as per the design.

論文

Yb:YAG thin-disk chirped pulse amplification laser system for intense terahertz pulse generation

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:20 パーセンタイル:79.2(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$$_{3}$$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$$mu$$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。

論文

Contact grating device with Fabry-Perot resonator for effective terahertz light generation

坪内 雅明; 永島 圭介; 吉田 芙美子; 越智 義浩; 圓山 桃子

Optics Letters, 39(18), p.5439 - 5442, 2014/09

 被引用回数:28 パーセンタイル:84.76(Optics)

Heblingらによって概念が提唱された接触型回折格子を実現し、高品質高強度なTHz光発生を目指した。波面傾斜させる回折格子をTHz光発生デバイス(結晶)上に形成することにより、THz光の結晶内光路長が増大することなく大口径化が実現される。本デバイスでは、(a)波面傾斜光を生成する回折光を高効率で得る、(b)高強度励起光照射に耐えうる高いダメージ閾値を有する、の2点を満たすことが特に重要である。Mg-sLiNbO$$_{3}$$結晶は比較的高いダメージ閾値を有するが、回折効率は最大2割程度と低く、高効率なTHz光発生は期待できない。そこでダメージ閾値が高く、かつ高効率な回折が期待されるようなデバイスとして、結晶上に多層膜を蒸着し、その多層膜の表層に回折格子を工作することを考案した。本デバイスにより入射角44.5度で波長1030nmの励起光を照射した場合、回折効率は80%と高い値が得られると期待された。

論文

Preparation of a dense TiO$$_{2}$$ thin film by oxidizing metallic titanium

吉田 芙美子; 田中 桃子; 永島 圭介

Thin Solid Films, 537, p.23 - 27, 2013/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:11.91(Materials Science, Multidisciplinary)

We prepared a dense rutile TiO$$_{2}$$ thin film that has a refractive index as high as that of the bulk crystal by oxidizing metallic Ti thin film. The TiO$$_{2}$$ thin film with a thickness of 260 nm is optically transparent and has low coefficients of absorption and scattering. We annealed a Ti thin film at 1000$$^{circ}$$C for oxidation and crystallization after deposition of metallic Ti by electron-beam evaporation. By optimizing the annealing conditions, we obtained a rutile TiO$$_{2}$$ thin film with a refractive index of 2.72 at a wavelength of 1030 nm, the highest refractive index ever reported.

論文

Development of LBB assessment method for Japan Sodium Cooled Fast Reactor (JSFR) pipes, 4; Verification of crack opening displacement assessment method for thin wall pipes made of Mod.9Cr-1Mo steel

若井 隆純; 町田 秀夫*; 吉田 伸司*; 川島 芙美子*; 菊地 浩一*; Xu, Y.*; 月森 和之

Proceedings of 2011 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2011) (CD-ROM), 10 Pages, 2011/07

き裂開口変位評価法の改良と改良9Cr-1Mo鋼製薄肉管の高温4点曲げ破壊試験結果による妥当性検証について述べる。溶接継手を有しない管のき裂開口変位評価結果は、実験結果とよく一致したが、き裂が溶接金属又は溶接熱影響部にある場合には、き裂開口変位は過大評価された。この結果を踏まえ、LBB評価に適用する合理的な漏えい評価法が提案された。

口頭

kHz繰り返しYb:YAG薄膜ディスク再生増幅器の開発

越智 義浩; 岡田 大; 永島 圭介; 小菅 淳; 田中 桃子; 桐山 博光; 森 道昭; 吉田 芙美子; Kong, W.*; 平等 拓範*

no journal, , 

原子力機構・関西光科学研究所において、高出力THz波発生のためのドライバーレーザーとしてYb:YAG(室温)を増幅デバイスとした波長1030nmのCPAレーザーシステム開発を進めている。目標性能は1kHz繰り返し、出力100mJ、パルス幅1psである。増幅段は薄膜ディスクによる再生増幅とマルチパス増幅の2段構成とし、再生増幅部では出力15mJ以上を目標としている。現在までに励起パワー150W(励起強度:2.4kW/cm$$^{2}$$)に対して出力パルスエネルギー約10mJが得られており、高出力, 高安定化へ向けた調整を進めている。講演では、詳細なシステム構成及び特性について報告する。

口頭

高時間・空間品質、高強度レーザーシステムの開発

桐山 博光; 越智 義浩; 森 道昭; 田中 桃子; 岡田 大; 小菅 淳; 吉田 芙美子; 下村 拓也; 笹尾 一; 中井 善基*; et al.

no journal, , 

高強度場物理研究や非線形光学への応用を目的とした高強度レーザーについて報告する。ペタワット級高強度レーザーにおいては、可飽和吸収体を用いたサブns領域の高コントラスト化、分散音響光学フィルタを用いた数十ps領域の高コントラスト化について報告する。また、ペタワットレベルの増幅のために、光パラメトリックチャープパルス前置増幅器を用いた広スペクトル帯域化についても報告する。併せて、高強度レーザーの小型化,高繰り返し化を目指して開発を進めている半導体レーザー励起Yb:YAGチャープパルス増幅器についても同様に詳しい動作特性を報告する。

口頭

テラヘルツ波発生デバイスのための高屈折率材料TiO$$_{2}$$薄膜の作成

吉田 芙美子; 田中 桃子; 永島 圭介

no journal, , 

放射性廃棄物内に含まれるCs中の$$^{133}$$Csを、$$^{135}$$Cs等の放射性同位体から高純度・高効率で分離回収するために、振動励起準位を利用した同位体分離の研究が進められている。励起にはテラヘルツ領域の光源が必要となるため、高い変換効率を持つ新しいデバイスの設計がなされた。しかし、デバイスの製作には、高い屈折率を持つ薄膜をLiNbO$$_{3}$$上に作成し、その上に回折格子を刻む必要がある。屈折率の高い材料として、ルチル構造のTiO$$_{2}$$薄膜は有望な材料の一つとしてあげられる。本研究では、屈折率が1030nmで2.5以上を持つTiO$$_{2}$$薄膜を作成することを目標とした。ルチル型のTiO$$_{2}$$薄膜は高い屈折率を持つことから光学薄膜としての応用が期待され、これまで多くの方法で膜が作成されてきた。しかし、どの方法もわれわれの目標である2.5以上の屈折率を持っていない。そこで、従来の方法とは異なる方法で膜を作成した。金属Tiを基板上に蒸着し、それを高温で酸化・結晶化することで、TiO$$_{2}$$薄膜の密度を上げた。条件を最適化した結果、1030nmで2.7の屈折率を持つ薄膜の作成に成功した。

口頭

放射性廃棄物の分別を目指した分子内カスケード同位体分離法の研究

吉田 芙美子

no journal, , 

最先端の光技術と物質の持つ量子性を組合せることにより、同位体選択的分布移動という新しい同位体選択原理を考案している。これは二原子分子の回転量子状態が等間隔の吸収スペクトルを示すことを利用する。これにより放射性廃棄物に含まれるセシウム133と長寿命核種セシウム135の分離性能の飛躍的向上が見込まれる。本研究では、考案した同位体分離の原理実証を目指し、既存の近赤外光源によるラマン散乱を利用した同位体選択的分布移動の実証実験に取り組んでいる。

口頭

Coherent anti-Stokes Raman scattering from aligned nitrogen molecules

吉田 芙美子; 松岡 雷士; 横山 啓一

no journal, , 

Alignment of molecules is a hot topic in the study of quantum control. In many cases, molecules are aligned by rotational coherence created with short laser pulses. Then, aligned molecules lose their coherence through the collision. The de-coherence rate is often measured by the decay of the coherent signal, such as, four-wave mixing, optical Kerr effect, orientation-dependent ionization. However, all these measurements give information only on the coherent state, i.e., off-diagonal elements of the density matrix. To understand the de-coherence process completely, information both on the coherent and incoherent states is required, i.e., whole density matrix including diagonal elements. Therefore, it is worthwhile to develop a technique for measuring both the off-diagonal and diagonal elements simultaneously. As a candidate of such a technique, we explore the potential of the vibrational coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) spectroscopy of aligned molecules.

口頭

Displacement of rotational-state distribution in diatomic molecules with a train of femtosecond laser pulses

吉田 芙美子; 笠島 辰也*; 松岡 雷士; 横山 啓一

no journal, , 

Displacement of rotational-state distribution is demonstrated for atmospheric nitrogen using an eight-pulse train of femtosecond laser pulses. To measure the rotational-state distribution, time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) spectroscopy is employed. The population parameters obtained from the CARS transient clearly shows that rotational-state distribution has been significantly displaced with the eight-pulse train field.

口頭

関西光科学研究所におけるテラヘルツ光高強度化計画とその現状

坪内 雅明; 越智 義浩; 田中 桃子; 吉田 芙美子; 永島 圭介

no journal, , 

現在関西光科学研究所において行われている高強度テラヘルツ光源開発について、テラヘルツ光発生のための励起光源開発、テラヘルツ光発生試験についての現状とその問題点について議論する。また近年開発が進められているテラヘルツパルス光源の産業応用に向けてパルスを自在に整形する技術を開発する必要がある。本研究ではその基盤技術の一つとして、テラヘルツ周波数領域で動作する小型のエタロン素子を開発した。エタロンを構成する高反射板として、シリコン単結晶薄板、及び酸化インジウムスズ薄膜付きガラスの対を用いた。テラヘルツ光をキャビティに入射後、シリコンに紫外光を照射することで光スイッチを動作させ、非常に高い変換効率でTHz光のパルス列化を実現した。

口頭

高強度テラヘルツ光発生装置の開発,2; テラヘルツ光発生部

坪内 雅明; 越智 義浩; 田中 桃子; 吉田 芙美子; 永島 圭介

no journal, , 

現在関西光科学研究所において行われている高強度テラヘルツ光源開発について、テラヘルツ光発生のための励起光源開発、テラヘルツ光発生試験についての現状とその問題点について議論する。また近年開発が進められているテラヘルツパルス光源の産業応用に向けてパルスを自在に整形する技術を開発する必要がある。本研究ではその基盤技術の一つとして、テラヘルツ周波数領域で動作する小型のエタロン素子を開発した。エタロンを構成する高反射板として、シリコン単結晶薄板、及び酸化インジウムスズ薄膜付きガラスの対を用いた。テラヘルツ光をキャビティに入射後、シリコンに紫外光を照射することで光スイッチを動作させ、非常に高い変換効率でTHz光のパルス列化を実現した。

口頭

Coherent anti-Stokes Raman scattering from aligned nitrogen molecules

吉田 芙美子; 横山 啓一

no journal, , 

Molecules are aligned by rotational coherence created with short laser pulses. Then, aligned molecules lose their coherence through the collision. The de-coherence rate is often measured by the decay of the coherent signal, such as four-wave mixing and orientation-dependent ionization. However, all these measurements give information only on the coherent state, i.e., off-diagonal elements of the density matrix. To understand the decoherence process completely, information both on the coherent and incoherent states is required, i.e., whole density matrix including diagonal elements. Therefore, it is worthwhile to develop a technique for measuring both the off-diagonal and diagonal elements simultaneously. As a candidate of such a technique, we explore the potential of the time-resolved vibrational coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) spectroscopy of aligned molecules.

口頭

分子回転制御実験のための高強度テラヘルツ光の発生

坪内 雅明; 越智 義浩; 田中 桃子; 吉田 芙美子; 永島 圭介

no journal, , 

現在我々は、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$$_{3}$$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、125$$mu$$J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。

口頭

高強度テラヘルツ光発生装置の開発,1; ドライバー部&プローブ光生成部

越智 義浩; 坪内 雅明; 田中 桃子; 吉田 芙美子; 永島 圭介; 杉山 僚

no journal, , 

高繰り返し(1kHz)、高強度(10$$mu$$J)テラヘルツパルス光発生装置のレーザーベースでの開発を目指している。本講演では、テラヘルツ光発生に用いる励起光源として開発を進めているYb:YAG薄ディスクを増幅媒質とした繰り返し1kHz、パルス幅1psの高平均出力CPAレーザーシステム(QUADRA-T)の現状と今後の展開について報告する。

口頭

Development of intense THz laser light for control of molecules

坪内 雅明; 越智 義浩; 田中 桃子; 吉田 芙美子; 永島 圭介

no journal, , 

テラヘルツ光を用いた物質制御の実現を目指して、高強度テラヘルツ光源の開発と、その分子科学的研究への展開を行っている。本講演では、テラヘルツ光の特性を概観した後に、高強度テラヘルツ光発生装置の構成とその現状について説明する。続いて、並行して行っているテラヘルツ光の応用研究について、半導体結晶内キャリアダイナミクス、イオン水溶液の水和ダイナミクスの観測結果を例に説明し、今後の物質制御研究に向けた展開について概観する。

口頭

Development of intense THz light for control of molecules

坪内 雅明; 越智 義浩; 圓山 桃子; 吉田 芙美子; 永島 圭介

no journal, , 

現在我々は、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$$_{3}$$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、125$$mu$$J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。

口頭

High average power laser from Yb:YAG thin-disk amplifiers and its applications

越智 義浩; 永島 圭介; 圓山 桃子; 坪内 雅明; 吉田 芙美子; 杉山 僚

no journal, , 

Yb:YAG薄ディスク増幅器をもちいた高平均出力レーザーの開発を行っている。現在までに再生増幅器によりエネルギー10mJ、パルス幅約1ピコ秒のパルスが1kHz繰り返しで出力されている。また、マルチパス増幅器を用いたエネルギー100mJまでの高出力化も現在進行中である。このピコ秒パルスは高強度テラヘルツ光発生や光学薄膜の損傷試験などの応用研究に実用されている。講演ではレーザーシステムの詳細と応用研究成果について発表する。

口頭

接触型回折格子法による高強度テラヘルツ光の発生

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$$_{3}$$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、125$$mu$$J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。

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