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液体中のプラズマから光出力テラヘルツレーザ

December, 6, 2017, Mumbai--タタ基礎研究所(TIFR)の超短パルス高強度レーザ研究所(UPHILL)の研究チームは、電磁スペクトルのテラヘルツ領域でハイパワー放射光源を考案した。この研究は、ギリシアとフランスの研究所との共同成果。
 ハイパワーテラヘルツ照射は一般に、自由電子レーザのような大きく、複雑な装置から得られる。コンパクトな光源は、半導体アンテナと可視光/赤外フェムト秒レーザパルスで励起する特殊結晶を利用するものは、エネルギー出力が非常に限られており、一般にナノジュールレベル以下である。多くのアプリケーションで使えるわけではない。しかし、ハイパワーフェムト秒レーザがテラヘルツ放射を励起し、特殊条件下で、空気中に形成されたプラズマから1000倍(マイクロジュール)大きなエネルギーを出力した。
 かなり以前からこの領域の研究者は、液体は大きなテラヘルツ放射を出さないと信じていた。生成されるものが何であろうと、効率よく吸収されると考えられたからである。しかし、TIFRの研究チームが証明に成功したのはここである。実験では、メタノール、アセトン、ジクロロエタン、二硫化炭素などの一般的な実験室の液体、水でも中程度のエネルギーのフェムト秒レーザパルスを放射し、液体をイオン化し、フィラメントと呼ばれる長いプラズマチャネルを形成した。計測されたエネルギーは、50マイクロジュールで、ほとんどの既存光源による放射エネルギーよりも数千倍、空気から生成されるエネルギーよりも10~20倍大きかった。慎重な評価と組織的な研究は、実験条件が空気で必要とされたものよりも簡単であることを示していた。大出力を容易にするメカニズムは、ギリシアとフランスとの理論的共同研究で用いられたモデルから得られた。このモデルの要点は、フェムト秒レーザパルスが液体中で二次放出を誘導することである。二次放出は、入射レーザパルスと結合して観察されたテラヘルツ照射を生成する。
(詳細は、www.tifr.res.in)