広帯域パルスの単色成分位相変調を用いた位相敏感CARS分光(量子光学,非線形光学,超高速現象,レーザ基礎,及び一般)

概要

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広帯域光を用いて複数の振動モードを同時に観測するCARS分光では、目的の信号を覆い隠す非共鳴の背景ノイズの発生が一般的な問題として存在する。特に水は分光阻害要因として広く認識されており、それゆえ生命科学への応用は困難を極めている。我々は広帯域成分の単一周波数成分のみに高速な位相変調を施すことにより、ノイズに埋もれた共鳴信号を位相敏感検波を用いて鋭敏に洗い出すことに成功した。この方法では観測阻害要因の背景ノイズを、ヘテロダイン検出の局部発振光として感度向上に積極的に利用することができる。本研究では、単一周波数成分の高速位相変調機構を開発し、クロロホルムの既知の振動モードを対象にCARS測定を実演した。結果、分光器の性能限界付近の8cm^<-1>の鋭い信号を、9dB以上の高いS/Nで観測することに成功した。この機構を2次元顕微分光装置へと拡張し、水中のクロロホルム液滴の画像化分光法も行った。水からのノイズを選択的に抑制し、クロロホルム液滴の空間形状を明瞭に観測することにも成功した。
2012-05-18