2020-07-08 理化学研究所,科学技術振興機構（ＪＳＴ）
理化学研究所（理研） 光量子工学研究センター アト秒科学研究チームのリン・ユーチー 研究員、鍋川 康夫 専任研究員、緑川 克美 チームリーダーの研究チームは、一波長励起の増幅器を用いて、「サブサイクル光」と呼ばれる光電場が振動する周期よりも短い時間幅の極超短パルスレーザー光を簡便に増幅する新たな手法を開発しました。
本研究成果は、化学反応における電子の動きや強い光電場下での固体の状態変化など、物質の超高速応答を観測・制御する有力な手段を提供するものと期待できます。
サブサイクル光を増幅するには、１オクターブ以上の光周波数帯域での利得（入力に対する出力比）が必要です。しかし、従来の光学パラメトリック増幅（ＯＰＡ）では、ここまで広い利得周波数帯域幅を得られませんでした。
今回、研究チームは、非線形光学結晶ＢＢＯを用いたＯＰＡにおいて、励起光の波長を７０８ナノメートル（１ナノメートルは１０億分の１メートル）にすることで、利得周波数帯域幅を１オクターブ以上に広げることに成功しました。増幅した広帯域光を周波数に応じて重ね合わせる（分散補償）ために、波長分割と合成のための干渉計を２つの分散制御装置と組み合わせました。その結果、光周波数１３０～３００テラヘルツ（波長０．９～２．４マイクロメートル：１マイクロメートルは１００万分の１メートル）にわたる短波長赤外領域のレーザー光の増幅と分散制御が可能になりました。パルス幅が４．３フェムト秒（１フェムト秒は１０００兆分の１秒）であることから、得られた出力光がサブサイクル光であることを確認しました。
本研究は、オンライン科学雑誌「Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」（２０２０年７月８日付：日本時間７月８日）に掲載されます。
本研究は、ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ 研究領域「新たな光機能や光物性の発現・利活用を基軸とする次世代フォトニクスの基盤技術（研究総括：北山 研一）」の研究課題「アト秒反応ダイナミクスコントローラーの創生（研究代表者：石川 顕一）」による支援を受けて行われました。
＜プレスリリース資料＞
＜論文タイトル＞
- “Optical parametric amplification of sub-cycle shortwave infrared pulses”
- ＤＯＩ：10.1038/s41467-020-17247-9
＜お問い合わせ先＞
＜研究に関すること＞
理化学研究所 光量子工学研究センター アト秒科学研究チーム
研究員
リン・ユーチー（Ｌｉｎ Ｙｕ－Ｃｈｉｅｈ）
専任研究員
鍋川 康夫（ナベカワ ヤスオ）
チームリーダー
緑川 克美（ミドリカワ カツミ）
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
嶋林 ゆう子（シマバヤシ ユウコ）
＜報道担当＞
理化学研究所 広報室 報道担当
E-mail：ex-press
riken.jp
科学技術振興機構 広報課
