【sevensixTV】に第66弾の動画を更新しました。
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00:56 Frush製品説明
01:34 実験セットアップ
02:44 測定結果
04:03 Frushの独自性
05:25 アプリケーションの候補
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■■ 製品情報 ■■
光周波数コム発生器『Frush』 ▶ ▶ ▶
光周波数コム発生器『Frush』によるフェムト秒超短パルス発生のセットアップと実験結果についてご紹介します。
フェムト秒パルスと聞くとモード同期発振を思い浮かべますが、 電気光学変調式の光コムを用いてもフェムト秒超短パルスを
発生させることができます。
今後、発生したフェムト秒パルスの応用方法についてもご提案できればと考えています。
00:56 Frush製品説明
【自己紹介】私は学生時代に超短パルスレーザーを用いた光物性系の研究を行っていました。具体的には金属ナノアンテナを用いた光電場の増強と、それを応用した赤外非線形分光法の開発です。学位取得後に半導体検査装置メーカーに5年強勤めまして、この度セブンシックスに入社しました。皆さん、今後ともよろしくお願いいたします。
今回は弊社製品Frushによるフェムト秒超短パルス発生の実験結果を紹介したいと思います。
まずはFrushのおさらいをさせてください。Frushは電気光学変調方式の光周波数コム発生器です。周波数領域で見た時に、スペクトルが櫛のように並ぶことから光コムと呼ばれています。
この時の櫛の間隔はFSRと呼ばれ、変調信号の周波数に一致しています。また、時間領域で考えると、FSRと等しい繰り返し周波数で発信する超短光パルスとなっています。
今回の動画では、この超短パルス光源としての性能をご紹介したいと思います。
01:34 実験セットアップ
それでは今回の実験システムの構成について説明します。シード光のCWレーザー、変調信号生成のためのRF generator、そして光周波数コムであるFrush、この3つにより超短パルスを発生させます。
その後、Er添加ファイバ光増幅器によりパワーを1Wまで増幅し、高非線形ファイバによりスペクトルを広帯域化させます。
最後に当社取り扱い製品であるWaveShaperによって、スペクトルの平坦化および分散補償をおこない、フェムト秒超短パルスを生成します。
周波数領域および時間領域における光の状態変化を模式図でそれぞれ示してみます。単一周波数の連続光が光周波数コムであるFrushによって超短パルスに変換されていることが見て取れると思います。
なお本構成は、全てファイバ接続になっており、ただコネクタを繋ぐだけなので、実験上でのセットアップは簡単です。
02:44 測定結果
測定結果1：Frush出力直後
それでは測定結果を紹介したいと思います。まずはFrush出力直後の測定結果です。左の図は周波数スペクトルになります。コムのスペクトルが見て取れます。
コム間隔であるFSRは変調信号の13GHzと一致しています。また、この時の平均出力は12mWでした。
右のグラフはオートコリレータにより測定した強度自己相関波形です。Frushから出力された時点で3.7 psの超短パルスになっていることが分かります。
測定結果2：広帯域化後
続いて、広帯域化および分散補償後の測定結果です。高非線形ファイバによりスペクトルの広帯域化が起こっていることが見て取れます。
この時、信号対雑音比20dB以上となるバンド幅は2THzでした。また、この時の平均出力は2.8mWでした。
WaveShaperへのダメージを避けるために低めの出力となっていますが、分散補償ファイバに置き換えることにより1Wの出力のまま使用することができます。
そして強度自己相関波形からパルスの時間幅は570fsとなっており、フェムト秒超短パルスになっていることが分かります。
04:03 Frushの独自性
フェムト秒光源はいろいろなメーカーから発売されていると思いますが、それと比べて弊社のFrushだけにある特徴は何でしょうか。それは大きく3つあると考えております。
1つ目の特徴は、繰り返し周波数の高さです。普及しているフェムト秒光源の繰り返し周波数は大体数十MHz程度です。一方、Frushの繰り返し周波数は変調信号で決まりますので、GHzの高繰り返しが得られます。
そして2つ目の特徴は、中心波長と繰り返し率の可変性です。中心波長は、入力するCWレーザーの波長で決まります。波長掃引出来るCWレーザーを使用する事により、超短パルスの中心波長を可変出来ます。なお1500nm〜1600nmの波長で掃引した実績がございます。
繰り返し周波数についてもRFジェネレータの出力周波数を変更するだけで変更可能です。
3つ目の特徴は、パルス発振の安定性です。モード同期レーザーの場合、環境変化によりモード同期が外れてしまう事がありますが、Frushの場合、原理上そのような事が起こりません。
05:25 アプリケーションの候補
アプリケーションについてはどのようなものが考えられるでしょうか。Frushはフェムト秒光源ですので時間分解観測や多光子顕微鏡観察などに使えると考えています。
微細加工では繰り返し率が高いほどダメージを避けられるという話もあるので、その方向も考えられます。
また、GHzの繰り返し率を可変にできることから、GHz帯に共鳴をもつ音響フォノンなどの分光にも応用できると考えられます。
我々としてもより多くの実証を行って、Frushの可能性を広げていければと考えています。
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