Introduction – What is ultrafast optical pulses? – / はじめに -超短光パルスとは-
UltrashortPulse
Ultrafast optical pulse is an electromagnetic wave which has a very short pulse width, broadband spectra, and high peak intensity. These features enable us to realize fast and reliable optical communication, laser processing, and various optical measurements. In addition to those applications, by using these technics we can access and control the dynamics of atoms, molecules and electrons.

超短光パルスとは、10兆分の1秒程度の時間幅を有する「非常に短い」電磁波です。このような超短パルスは、多くの周波数(色)の光が位相をそろえて重ね合わされることで形成されます。そのため、「スペクトルが広い」という特徴をもちます。また、光エネルギーが一瞬に込められているため、「ピークパワーが高い」という特徴ももちます。これらの特徴は、高速光通信、光による材料の加工、光計測などの応用において、有効に働くことが見出されています。また、基礎科学分野では、原子・分子・電子の高速な動きを観たり、コントロールしたりする能力をもっている点が魅力的です。

Femtosecnd optical fiber lasers / フェムト秒ファイバーレーザーの開発
experiment
We developed a mode-locked Yb:fiber laser of all-normal dispersion type and a fiber-based chirped-pulse amplification system [1,2]. The fiber-based ultrashort optical sources have advantages of compactness, high stability, and high energy efficiency and beneficial for advanced spectroscopy, nonlinear microscopy, and strong-field nonlinear optics.

イットリウム添加ガラスファイバーを用いたモード同期レーザーおよびチャープパルス増幅システムを開発しました[1,2]。このファイバーレーザーは、従来の固体レーザーと比べて小型かつ高安定であり、さらには、電力から光へのエネルギー利用効率が高いという特徴をもちます。こうした特徴ゆえ、先端分光法、非線形光学顕微鏡、高強度場現象において幅広く活用されることが期待されます。

[References]
1. J. Hamazaki, H. Mogi, N. Sekine, S. Ashihara, A. Kasamatsu, and I. Hosako, “Impact of Mode Filtering on the Performance of Femtosecond Pulse Amplification in a Large Mode Area Fiber,” IEICE TRANSACTIONS on Electronics Vol. E98-C, No. 9, pp. 928-933 (2015.9).
2. 浜崎淳一,茂木芳成,関根徳彦,芦原聡,笠松章史,寶迫巌, “前方励起ダブルクラッドYb添加ファイバーを使った高出力フェムト秒パルス増幅器,” 日本赤外線学会会誌,Vol.24,No.2 (2015.2).

Generation of mid-infrared ultrashort pulses / 中赤外域超短パルスの発生
MIRspectrum
We develop schemes of broadband mid-infrared pulse generation [1,2] and arbitrary pulse shaping. Ultrashort pulses in the mid-infrared range possess significant potential in nonlinear vibrational spectroscopy, vibrational coherent control, and strong-field nonlinear optical phenomena.

中赤外波長域(波長2-20ミクロン)の超短パルスの潜在性に着目し、広帯域な中赤外フェムト秒パルスを発生する技術[3,4]および任意波形整形システムを開発しています。中赤外域の超短パルスは、分子のダイナミクスや立体構造を映し出す非線形振動分光、振動励起を介したモード選択的な分子反応制御法、アト秒精度で電子の運動を制御する高強度場現象において、極めて高い潜在性を有します。

[References]
3. S. Ashihara and Y. Kawahara, “Spectral broadening of mid-infrared femtosecond pulses in GaAs,” Opt. Lett. Vol. 34, No.24, 3839-3841 (2009).
4.S. Ashihara, T. Mochizuki, S. Yamamoto, T. Shimura, and K. Kuroda, “Generation of Sub 50-fs Mid-Infrared Pulses by Optical Parametric AmplifierBased on Periodically-Poled MgO:LiNbO3,” Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 48, No.4, 042501 (2009).