Dai Yoshitomi's Homepage (AIST)

吉富 大 のホームページ (産総研)

last updated 2016.2.22
吉富 大 (Dai Yoshitomi)
国立研究開発法人
産業技術総合研究所
エレクトロニクス・製造領域
電子光技術研究部門
超高速フォトニクス研究グループ
主任研究員

研究内容にご興味のある方、共同研究・技術協力のご相談、当ホームページの内容に関するご質問などは、 以下のメールアドレスまでお気軽にご連絡下さい。

連絡先
d.yoshitomi☆aist.go.jp
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研究のテーマ

  フェムト秒レーザーと超高速光学

「フェムト秒レーザー」(femtosecond laser) と呼ばれる極めて短い時間の間だけ光るようなパルスレーザーの研究を行っています。 1フェムト秒 (fs) とは、1000兆分の1秒のことを意味し、1秒間に地球を7周半進むことができる光でさえも、 髪の毛の太さ程の距離すら進めないぐらいの極めて短い時間です。 我々人間はこんなに短い時間では、まったく動くことができませんが、 このような短時間でも、電子や格子(原子核)の動きを観測することができます。 物質が光励起された直後のダイナミクスなどは、非常に高速であると言われており、 そのようなダイナミクスを調べるツールとして、フェムト秒レーザーが不可欠となります。 また、フェムト秒レーザーはパルス幅が短いことを利用して、高出力に増幅することにより、 ピーク強度を著しく高めることができるため、瞬間的に極めて強い電界を発生させることができます。 このようなフェムト秒レーザー光を物質に照射して加工を行うと、 光の照射時間が短いため、熱的損傷を少なくすることができるという利点があり、 「フェムト秒加工」として、今後のものづくりに期待されています。

  光ファンクションジェネレーター

光の電界波形は通常、正弦波と考えられていますが、 複数の異なる波長の光を合成することにより、 正弦波ではない矩形波・鋸歯波などのような任意波形の電界を生成することが原理的には可能となります。 我々は、複数の波長のフェムト秒レーザー光を合成することにより、 任意の電界波形を生成することができる装置「光ファンクションジェネレーター」(optical function generator) の実現を目指しています。 そのためには、波長の異なる複数のレーザー光のタイミングと電界位相を高精度に同期制御する 技術の確立が重要となります。 このような光源が実現すれば、市販されている電気的なファンクションジェネレーターよりも 約6桁も高速(広帯域)な電界波形を生成することができるようになり、 超高速現象を計測・制御するための有力なツールとなると考えられます。

  ファイバレーザー

以前は、フェムト秒レーザーは主にチタンサファイア結晶を用いた固体レーザーが主流でした。 現在もチタンサファイアレーザーは多く用いられていますが、 近年、ファイバレーザー (fiber laser) の技術革新が目覚ましく、省エネ・低コスト・コンパクト性・高安定性という 実用上の利点から注目を集めています。 また、ファイバレーザーは高繰返しで増幅することが可能であるため、 計測や加工に応用する場合に、計測や加工の速度を大幅に向上できる可能性を秘めています。 我々は、ファイバレーザーの利点を生かして、実用性の高い計測・加工用光源を実現したいと考えて、研究を行っています。

研究の詳細な内容については、研究紹介をご覧ください。