ポイント
- 超短パルスレーザーからギガヘルツ繰り返し（数十ピコ～数ナノ秒間隔）の光パルスを高効率に生成可能とする新たな手法「Ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｓｈｕｔｔｌｅ（スペクトラムシャトル）」を開発しました。
- 光パルスを色ごとに立体的に操作することで、色ごとに異なる遅延時間を持つ繰り返し光パルスを生成し、さらにそれぞれのパルスの形状を個別に操作することを実現しました。
- 各パルスの色の違いを生かした超高速撮影や、形状の違いを生かしたレーザー加工の創出など、超短パルスレーザーを用いる幅広い光学技術への応用が期待されます。本研究では、例として超高速分光イメージングへの応用を実証しました。
東京大学 大学院工学系研究科の島田 啓太郎 大学院生、中川 桂一 准教授らの研究チームは、超短パルスレーザーから数十ピコ～数ナノ秒のパルス間隔を持つギガヘルツ繰り返し（ギガヘルツバースト）パルスを生成し、各パルスの形状を個別に操作可能な手法「Ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｓｈｕｔｔｌｅ（スペクトラムシャトル）」を開発しました。バーストパルスの生成は、超高速撮影やレーザー加工において重要ですが、ギガヘルツ領域への展開や各パルスの形状操作において、既存手法では原理的な限界がありました。本研究では、光を色ごとに分ける回折格子、ミラー、空間光変調器を用いて超短パルスを色ごとに立体的に操作することで、それぞれの色にギガヘルツ領域（数十ピコ～数ナノ秒間隔）の時間差を与え、かつ個別に形状を操作することを可能としました。また、本手法を超高速分光イメージングに応用し、ガラスにレーザーを集光することで生じるレーザーアブレーション中のプラズマおよび衝撃波現象の超高速分光イメージングを実証しました。本手法は、サブナノ～ナノ秒現象を可視化する超高速撮影や、レーザー加工や音響波生成におけるレーザーアブレーションの制御など、幅広い光学技術への応用が期待されます。
本研究成果は、２０２３年１２月１５日（現地時間）に「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｎｅｘｕｓ」に掲載されました。
本研究は、文部科学省 光・量子飛躍フラッグシッププログラム（Ｑ－ＬＥＡＰ）（ＪＰＭＸＳ０１１８０６７２４６）、ＪＳＴ ＡＣＴ－Ｘ（ＪＰＭＪＡＸ２２Ｋ８）、ＪＳＴ さきがけ（ＪＰＭＪＰＲ２００３、ＪＰＭＪＰＲ１９０２）およびＪＳＴ 創発的研究支援事業（ＪＰＭＪＦＲ２１５Ｃ）の支援により実施されました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（６３７ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Spectrum shuttle for producing spatially shapable GHz burst pulses”
- ＤＯＩ：10.1117/1.APN.3.1.016002
＜お問い合わせ先＞
-
＜研究に関すること＞
中川 桂一（ナカガワ ケイイチ）
東京大学 大学院工学系研究科 准教授
Tel：03-5841-2931
E-mail：kei
bmpe.t.u-tokyo.ac.jp -
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
宇佐見 健（ウサミ タケシ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 先進融合研究グループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
Tel：03-6380-9130 Fax：03-3222-2066
E-mail：act-xjst.go.jp -
＜報道担当＞
東京大学 大学院工学系研究科 広報室
Tel：03-5841-0235
E-mail：kouhoupr.t.u-tokyo.ac.jp科学技術振興機構 広報課
〒102-8666 東京都千代田区四番町５番地３
Tel：03-5214-8404 Fax：03-5214-8432
E-mail：jstkohojst.go.jp