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ロチェスタ大学、新しいチャープパルス、従来技術に挑戦

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June, 30, 2021, Rochester--ロチェスタ大学オプティクス研究所の研究チームは、比較的低品質、安価な装置でも動作する方法で、チャープトパルスとして知られるハイパワーパルスを作り出した。

新研究は、以下の点に道を開く。
・より優れた大容量通信システム
・太陽系外惑星探査に利用される天体物理学的キャリブレーションの改善
・より高精度の原子時計
・大気中の化学汚染を計測する精密デバイス

Opticaに発表された論文で研究チームは、Kerr共振器(増幅なしで動作する一種の簡素な光キャビティ)に特殊フィルタを使うことで、高チャープパルスの初の実証について説明している。「これらのキャビティは、研究者の間で幅広い関心をかき立てている。それらが、「有用な光のブロードバンドバーストを含め、多くの複雑な挙動をサポートできるからである」とオプティクス准教授、William Renningerは説明している。

その特殊フィルタを加えることで、研究チームは、共振器内のレーザパルスを操作し、ビームの色を分離することでその波面を広げることができる。

その新方法は、有用である。「パルスを広げると、パルスピークが低減し、問題を起こすピークパワーに達する前に、全体的により多くのエネルギーをそれに入れることができからである」とRenningerはコメントしている。

その新研究は、ノーベル賞を受賞したDonna Strickland ’89 (PhD) and Gerard Mourouのアプローチに関係している。両氏は、大学のレーザエネルギー研究所で研究中にチャープパルス増幅を開発した際、レーザ技術の利用に大変革を採り入れた。

その研究は、光が光学キャビティを通過する時に散乱する仕方を利用する。ほとんどの以前のキャビティは、稀な「異常」分散を必要としている。つまり、青色光は、赤色光よりも進行が速い。

しかし、チャープパルスは、赤色光の進行が速い「正常」分散キャビティに生存する。その分散は、それが極めて一般的であるので「正常」と言われており、パルスを生成できるキャビティ数を著しく増やすことになる。

以前のキャビティも1%以下の損失となるように設計されているが、チャープパルスは、高エネルギー損失にも関わらずキャビティ内で残存可能である
「われわれは、90%以上のエネルギー損失でも安定しているチャープパルスを示している。これは、従来の知見には実に挑戦的である」とRenningerは話している。

「簡単な特殊フィルタの利用により、われわれは、損失の多い正常分散システムで,パルスの生成に損失を利用している。したがって、改善されたエネルギーパフォーマンスに加え、実際に、どんに種類のシステムが使えるかを話し始めている」。

(詳細は、https://www.rochester.edu)