従来よりも1000倍強い水の中での「白色光」発生を実現~水中スーパーコンティニューム生成に新原理~

2025-11-11 分子科学研究所

分子科学研究所の杉本グループは、水中での白色光(スーパーコンティニューム光)の強度を従来の約1000倍に高める新原理を発見した。レーザー光を水中に照射すると広帯域光が生成されるが、これまでは散乱損失が大きく効率が低かった。研究では、水中で発生する微小空間内に光を閉じ込めて非線形効果を増幅し、極めて高強度な白色光生成に成功。この成果は光通信、バイオセンシング、超高速分光などに応用可能である。

従来よりも1000倍強い水の中での「白色光」発生を実現~水中スーパーコンティニューム生成に新原理~
図1. 非調和二色光励起による水中白色光発生の飛躍的強化の実験結果

<関連情報>

非調和2色励起による H 2 O 中のスーパーコンティニウム発生の劇的な増強 Dramatic enhancement of supercontinuum generation in H2O by non-harmonic two-color excitation

Tsuneto Kanai, ChengXiang Jin, Hibiki Tsunekawa, Atsunori Sakurai, and Toshiki Sugimoto
Optics Letters  Published: November 11, 2025
DOI:https://doi.org/10.1364/OL.575734

Abstract

We demonstrate a dramatic enhancement of supercontinuum generation (SCG) in liquid H2O driven by non-harmonic two-color laser fields, where pump and seed frequencies are not integer multiples. This scheme yields a broadband SC spectrum enhanced by approximately three orders of magnitude over the single-color case. Systematic experiments and theoretical analysis, including isotope effects, show that the enhancement arises from soliton compression with resonant dispersive wave (RDW) emission, phase- and group-velocity-matched four-wave mixing (FWM), and cross-phase modulation (XPM), offering a versatile route to stronger SCG and noise suppression in broadband spectroscopy in H2O, an emerging topic in attosecond and surface physics.

0402電気応用
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