成果報告書詳細
管理番号20110000001208
タイトル*平成22年度中間年報 ナノテク・先端部材実用化研究開発/ナノ構造テラヘルツデバイスによる透過型物体計測技術の研究開発(1)
公開日2011/9/9
報告書年度2010 - 2010
委託先名日産自動車株式会社
プロジェクト番号P05023
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等 1.1研究開発項目(2)~1ナノレベル結晶制御成長技術による有機非線形光学結晶を用いたテラヘルツ高効率高出力光源
名古屋大学へ再委託し、テラヘルツ波時間分光システム(THz~TDS)のテラヘルツ波発生に、有機非線形光学結晶の適用をするべく、本年度は昨年度作成を行った結晶のレーザー照射耐性の評価を行った(図1)。THz~TDSの従来手法はフェムト秒パルスレーザに非線形光学効果のある低温成長GaAs基板を用い、
レーザの帯域内の差周波出力がテラヘルツ波帯
(0.1~10 THz)となる出力を得るものである。本研究開発の最終目標は、テラヘルツ波モノパルスの出力について、高い損傷閾値等の材料特性を持つ有機非線形光学結晶と高出力なフェムト秒パルスファイバーレーザにより実現するもので、従来の低温成長GaAsを用いた発生法に比べて、高い非線形係数と励起パワー密度の上昇によるテラヘルツ波の出力向上を狙っている。本年度は昨年度作成を行った熱処理により高出力なフェムト秒パルスファイバーレーザ照射に耐えうる材料特性(損傷閾値等)を有する非線形光学結晶を用いて、実際にレーザー光を照射することにより損傷閾値を評価するものであって、ナノ秒パルスレーザーを照射した際のテラヘルツ波出力の増減に着目して結晶のレーザー照射耐性の評価を行った。照射するナノ秒パルスレーザーは差周波がテラヘルツ周波数となる二波長光を含んでおり、差周波光混合によりテラヘルツ波が発生する。レーザー照射により結晶が損傷すると、損傷部においてレーザー光が散乱してテラヘルツ波出力が急激に減少する。そのため、テラヘルツ波出力をモニタリングすることで損傷の有無を評価することが可能になると考えられる。作成した結晶に対して熱処理をする前後におけるテラヘルツ波出力モニタリングの結果を図2に示す。レーザー照射時間は300秒、レーザー照射のパワー密度は1.5 GW/cm2とした。熱処理前では20秒程度で結晶が損傷しているが、熱処理後の結晶では1.5 GW/cm2のパワー密度でも結晶が損傷せず、テラヘルツ波が発生していることが分かる。以上より、結晶の損傷閾値を明確にし、当初の目標値である1 GW/cm2を大幅に超える損傷閾値を達成することに成功した。
英文要約[Development Item #2 : Ultra-wideband THz-Wave System]
Nissan Co,. Ltd. and Nagoya University(sub-contracting) are in charge of this development item. Our proposal Non-linear Optical Crystals(NOC) for THz-wave emitter mark the highest damage-threshold of a laser power as “1.5GW/m^2 “ in other NOCs. The proposal crystal is applied to the new method which add the thermal process for the Nano-scale crystal control to the conventional method. This method contributes to decrease the cracks inside the NOC caused by Nano-structure diffraction. On the point of application view, we evaluated the system advantages by simulated the actual usage model on the transport usage. In this experiment we used the compact test system based on the conventional emitter on Ultra-wideband THz-wave System. The experiment result gave the possibility to detect buried-obstacles into the ice by a transparency characteristic on THz-Wave in the simultaneous environment of the transport usage.
[Development Item #3: Transparency Obstacles Measurement]
Nissan Co,. Ltd. is in charge of this development item. We aim at constructing the two obstacles-measurement logics with transparency characteristics on THz-wave for transport usage. One is a new logic with a numerical database for the berried-obstacles detection using the Ultra-wideband THz-wave System made by Item#2. Our experimental results gave a possibility to identify the surface type of buried-obstacles into the ice. The other is to identify a vertical plane and a flat plane using the High-speed THz-wave Imaging Systems, one of the systems is made by NTT as a project collaborator. To analyze the experimental data on the simultaneous usage scene at our Lab and in Hokkaido, we developed a new logic with a numerical database that is a possibility to identify the type of “a flat plane and a vertical plane” for the transport usage. On the point of the device development by Nano-technology view, these two logic for the transport usage was contributed to decide the value of the device specifications  in the fundamental stage of the device development.
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