【研究領域課題番号】18K19030 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高次高調波発生 / 超短パルスレーザー / 非線形光学 / 強電場現象 / プラズモニクス / アト秒科学 / ナノマテリアル

【研究成果の概要】

高次高調波発生(HHG)とは，超短パルスの強い光電場によって物質から次数の高い高調波が発生する現象である．本研究では，プラズモニクスによる光のナノ局在を用いて，固体物質のナノ空間からのHHGを実現すること，また，HHGを用いた物性計測法の創出に資する知見を得ることを目的とした．前者に関しては，誘電体結晶中に強い増強電場が形成されるような金属-誘電体素子を設計・作製し，ナノ増強場によるHHGを実現した．後者に関しては，GaSe結晶を用いてバンドギャップを大きく超える波長域のHHG観測に成功し，理論解析を通して発生機構および高調波波形に関する知見を得た．

【研究の社会的意義】

固体物質における高強度場現象は，光電場に追随するほどの超高速性と，バンド構造に由来する応答の多彩さおよび巨大さゆえ，21世紀の非線形光学として豊かな学術分野を形成し，新規光源や超高速光エレクトロニクスなどの応用を生み出すと期待される．
本研究で得られた知見は，固体物質における高強度場現象の学理構築に貢献するとともに，固体物質の電子状態・結晶構造の全光学的計測法の創出に資するものである．また，プラズモンナノ増強場によるHHGの達成は，広帯域な超短パルス・ナノ光源やHHGの小型化・高繰り返し化への道筋を示した点で応用上も重要である．以上の通り，本研究成果は学術的および応用上も大きな意義を有する．

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2018-06-29 - 2020-03-31

【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)

【研究分野】光工学・光量子科学

【研究領域課題番号】26600113 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

プラズモニクス / 非線形光学 / 超短パルスレーザー / 量子エレクトロニクス / 強電磁場現象 / 赤外分光 / プラズモン / 強光場現象

【研究成果の概要】

中赤外超短パルスのプラズモニックナノ増強場の生成と、増強場を生かした非線形現象の制御を目的とした。具体的には、（１）金属界面の光電界電子放出と（２）振動分光の高感度化を達成した。金ナノアンテナに中赤外フェムト秒パルスを照射したところ、増強場による光電界電子放出が起こった。これは、光電場による電子のトンネルイオン化であり、超短パルス電子源としての応用が期待される。また、放出電子数の励起光強度依存性から、近接場電場強度の非破壊測定に成功した。分子性薄膜試料を対象に透過配置での線形および非線形分光計測を行い、共鳴アンテナアレイにより信号強度が顕著に増大することを確認した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】応用光学・量子光工学

【研究領域課題番号】20686006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超短パルスレーザー / レーザー制御 / 光源技術 / 超高速分光 / 非線形光学 / 振動分光 / 非線形光学効果 / パルス圧縮 / 波形整形

【研究成果の概要】

様々な周波数の光を準備し, それらの位相を揃えて重ね合わせると, 超短パルス光を生成できる．各周波数成分の位相を自由に制御できれば, 光の電場波形を自由に操ることができる．また, そのスペクトルを広げることができれば, 波形整形の自由度が向上する．本研究では, 中赤外光のスペクトルを広帯域化する技術, および, 光電場波形を整形するシステムを開発した．この技術は, 分子反応ダイナミクスの観察と反応制御に役立つと期待される．

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)