2025/03/28 更新

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カワセ　コウドウ
川瀬　晃道
KAWASE, Kodo
所属
大学院工学研究科 電子工学専攻 量子システム工学 教授
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 電気電子情報工学科
職名
教授
ホームページ
http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/optlab/

学位 1

  1. 工学博士 （ 1996年3月   東北大学 ） 

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研究分野 1

  1. その他 / その他  / 応用光学・量子光工学

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現在の研究課題とSDGs 1

  1. テラヘルツ波を用いた応用研究

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経歴 1

  1. 名古屋大学   大学院工学研究科   教授（工学博士）

    2005年7月 - 現在

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学歴 2

  1. 東北大学   工学研究科

    - 1996年3月

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    国名： 日本国

  2. 京都大学   工学部   電子工学科

    1984年4月 - 1989年3月

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    国名： 日本国

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所属学協会 5

  1. 応用物理学会

  2. レーザー学会

  3. 電気学会

  4. OSA (Optical Society of America)

  5. IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)

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受賞 11

  1. 文部科学大臣表彰　若手科学者賞

    2005年4月  

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    受賞国：日本国

  2. 丸文研究交流財団 丸文学術特別賞

    2006年9月   丸文研究交流財団  

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    受賞国：日本国

  3. レーザー学会 業績賞(論文賞)

    2000年5月  

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    受賞国：日本国

  4. Terahertz Technology Prize

    2022年11月   The Third International Symposium on Frontiers in THz Technology (FTT 2022)

    Kodo Kawase

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    受賞区分：国際学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国：日本国

  5. MTSA 2011 Best Poster Award

    2011年6月   MTSA  

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    受賞国：中華人民共和国

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論文 540

  1. Noise-free terahertz-wave parametric generator 査読有り 国際誌

    Sota Mine, Kodo Kawase, and Kosuke Murate

    Optics Letters   47 巻 ( 5 ) 頁： 1113 - 1116   2022年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Optics Letters  

    DOI： https://doi.org/10.1364/OL.448636

  2. Real-time wide dynamic range spectrometer using a rapidly wavelength-switchable terahertz parametric source 査読有り

    Sota Mine, Kodo Kawase, and Kosuke Murate

    Optics Letters   46 巻 ( 11 ) 頁： 2618 - 2621   2021年6月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： https://doi.org/10.1364/OL.423985

  3. High-power ASE-free fast wavelength-switchable external cavity diode laser 査読有り

    S. Mine, K. Kawase, K. Murate

    Applied Optics   60 巻   頁： 1953 - 1957   2021年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  4. Terahertz parametric detection using a lithium tantalate 査読有り

    Sota Mine, Shiki Tanaka, Kodo Kawase, Kosuke Murate

    Optics Letters   50 巻 ( 2 ) 頁： 527 - 529   2025年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  5. Collinear injection-seeded terahertz parametric generator 査読有り 国際誌

    S. Mine, N. Yamamoto, K. Kawase, and K. Murate

    APL Photonics   9 巻 ( 3 ) 頁： 036103   2024年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1063/5.0182369

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書籍等出版物 24

  1. 月刊OPTRONICS

    村手宏輔, 種谷知樹，嶺颯太，川瀬晃道（ 担当： 共著 ,  範囲: THz波を用いた遮蔽物越しのシングルピクセル分光イメージング）

    オプトロニクス社  2024年9月 

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    記述言語：日本語 著書種別：学術書

  2. テラヘルツ波の発生, 検出, 制御技術と最新応用

    村手宏輔, 川瀬晃道（ 担当： 共著 ,  範囲: 注入型テラヘルツ波パラメトリック発生器による多波長発生と検出手法）

    情報技術協会  2024年7月  （ ISBN:978-4-86798-028-6 ）

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    担当ページ：pp.19-29   記述言語：日本語 著書種別：学術書

  3. テラヘルツ波の発生, 検出, 制御技術と最新応用

    嶺颯太, 川瀬晃道（ 担当： 共著 ,  範囲: 遮蔽物越しのテラヘルツ分光イメージング技術とその応用事例）

    情報技術協会  2024年7月  （ ISBN:978-4-86798-028-6 ）

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    担当ページ：pp.558-566   記述言語：日本語 著書種別：学術書

  4. Book chapter of Advances in Terahertz Source Technologies

    K. Kawase, K. Murate（ 担当： 分担執筆 ,  範囲: THz Optical Parametric Generators and Oscillators）

    Jenny Stanford Publishing  2024年  （ ISBN:978-9814968898 ）

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    担当ページ：pp.3-17   記述言語：英語 著書種別：学術書

  5. テラヘルツ波パラメトリック発生検出システム

    村手宏輔, 川瀬晃道（ 担当： 分担執筆）

    シーエムシー出版刊  2022年5月  （ ISBN:978-4-7813-1662-8 ）

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    担当ページ：pp.84-91   記述言語：日本語 著書種別：学術書

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講演・口頭発表等 1290

  1. Injection-seeded THz parametric generator, detector, and applications (Invited) 招待有り 国際会議

    K. Kawase and K. Murate

    Diamond Jubilee Lecture Series  2021年3月23日  Instruments Research and Development Establishment (IRDE)

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    開催年月日： 2021年3月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    開催地：Virtual Event  

  2. 高感度テラヘルツ波パラメトリック検出および分光イメージングに関して　(招待講演) 招待有り

    川瀬晃道, 村手宏輔

    第20回ミリ波サブミリ波受信機ワークショップ  2021年3月8日 

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    開催年月日： 2021年3月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    国名：日本国  

  3. 高速測定に向けたテラヘルツパラメトリック光源の開発(招待講演) 招待有り

    村手宏輔, 川瀬晃道

    テラヘル科学の最先端VII 

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    開催年月日： 2020年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    開催地：WEB開催   国名：日本国  

  4. High-brightness THz source with wide tunability (Invited) 招待有り 国際会議

    K. Murate, K. Kawase

    OSA High-brightness Sources and Light-driven Interactions Congress 

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    開催年月日： 2020年11月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    開催地：Web Conference  

  5. Injection-seeded THz parametric generator, detector, and application (Invited) 招待有り 国際会議

    K. Murate, K. Kawase

    SPIE Optical Engineering + Applications 2020 

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    開催年月日： 2020年8月 - 2020年9月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    開催地：Digital Forum  

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Works（作品等） 5

  1. Interview with Professor Kodo Kawase

    2010年

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    発表場所：Electronics Letters  

  2. Paul Kallender discovers exciting possibilities for applications of terahertz technology.

    2009年3月

  3. Noninvasive mail inspection using terahertz radiation

    2009年

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    発表場所：SPIE Newsroom (10.1117/2.1200902.1505)  

  4. Terahertz Imaging Comes of Age

    2008年12月

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    発表場所：The Japan Journal(Vol.5,No.8,pp.28-30)  

  5. Teraherz Imaging the wave of the Future

    2008年8月

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    発表場所：Highlighting JAPAN (through articles)  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 4

  1. 特に無し

    2008年8月

    企業からの受託研究 

  2. 特に無し

    2007年6月

  3. ICTによる安全・安心を実現するためのテラヘルツ波技術の研究開発

    2006年 - 2011年

    NICT　独立行政法人　情報通信研究機構 

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    資金種別：競争的資金

  4. テラヘルツ波トモグラフィーの高度化に関する研究

    2006年

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科研費 3

  1. 最先端非線形光学を駆使したテラヘルツ波発生・検出の新技術開拓

    研究課題/研究課題番号：22H00212  2022年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    川瀬 晃道

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：41470000円 （ 直接経費：31900000円 、 間接経費：9570000円 ）

    非線形光学効果を用いたTHz波技術は発展を続けており、さらなる進化をもたらすには革新的なレーザー技術が必須となるが、μ-chip Nd:YAGレーザーは次世代を切り開く新型励起光源であり、それを活用した非線形光学効果の開拓はTHz技術に新展開をもたらすものである。本研究では、μ-chip Nd:YAGレーザーを励起光として導入し最先端非線形光学を駆使したテラヘルツ波発生・検出の新技術を開拓する。
    非線形光学効果を用いたTHz波発生は世界的に発展を続けているが、未だ遅れている実用化を実現するためには、発生・検出技術のさらなる進化が不可欠である。マイクロチップ（μ-chip）レーザーは小型高輝度かつis-TPGに最適なパルス幅を有する励起光であり、それを活かした非線形光学効果の開拓はTHz波技術に新展開をもたらすものである。本研究は、革新的新技術の提案により既存のTHz波発生／検出の限界を突破し、世界最高のダイナミックレンジを有する小型THz分光装置およびリアルタイム分光システムの実現を達成目標とする。その目的に沿って、高次ストークス光を用いたカスケード型高強度THz波発生について研究した。LiNbO3結晶をμ-chipレーザーで高強度励起すると高次ストークス光まで発生することを確認した。 カスケードプロセスで発生したTHz波を効率よく取り出すことで出力向上を得た。さらに高強度励起により、各次ストークス光が飽和し、パラメトリック利得の食い合いが起きない安定したTHzパルス発生が得られた。また、注入光をパルス化することで、変換効率の増大および、THz波発生に要する相互作用長の大幅な短縮が得られた。すなわち、既存is-TPGによるTHz波発生にはLiNbO3結晶長が数十㎜必要であるが、パラメトリック波長変換が結晶の前部で集中的に起きるため結晶長もわずか数㎜で足り、高次ストークス光も数mm以内のほぼ同一位置で発生した。
    令和4年度は、高次ストークス光を用いたカスケード型高強度THz波発生について研究した。令和4年9月までにLiNbO3結晶をμ-chipレーザーで高強度励起すると高次ストークス光まで発生することを確認し、カスケードプロセスで発生したTHz波を効率よく取り出すことで出力向上を得た。令和4年12月までに、高強度励起により各次ストークス光が飽和し、パラメトリック利得の食い合いが起きない安定したTHzパルス発生が得られた。令和5年2月までに、注入光をパルス化することで変換効率の増大および、THz波発生に要する相互作用長の大幅な短縮が得られた。
    究極的励起光により、安定した高次ストークス光が強力に発生できるため、２つのLiNbO3結晶を高出力μ-chipレーザーで強励起し、それぞれの結晶に対して注入光を入射すると、複数波長の高次ストークス光が強力かつ安定に発生する。これらの光の組み合わせにより差周波光混合で発生できるTHz波はちょうど実用上重要な1-2 THzあたりをカバーする。半導体レーザーの2波長を変えることで、任意の多波長を差周波発生可能である。次に、PCCPM法は申請者らが発案した非線形光導波路とSiプリズムカプラーを用いたチェレンコフ型位相整合によるTHz波発生方式であり、非線形結晶中での位相整合や吸収を考慮せず、任意の励起光波長間の差周波光混合でTHz波を発生可能とするものである。そこで、究極的励起光により強力かつ安定に発生する高次ストークス光を非線形光導波路に入射し、多波長THz波の高効率な発光を実現する。MgO:LiNbO3導波路とノンドープLiNbO3基板を貼り合わせることで，MgO:LiNbO3導波路中を励起光が導波する。バルクLiNbO3結晶と異なり、導波路結晶全体からTHz波発生することから、効果的な励起光とTHz波の相互作用が得られることになる。　なお、SiプリズムカプラーとLiNbO3導波路との間に薄いPETフィルムを挟んでいるのは、励起光を導波路中に閉じ込めつつ、THz波のみをSiプリズムに結合するための我々の保有する特許である。非線形光導波路を用いることで、LiNbO3結晶中のTHz波の吸収ロスも無視できるため、吸収係数の大きい高周波側の発生も容易となる。あるいは、LiNbO3結晶よりも光損傷閾値の高いLiTaO3結晶を用いることも視野に入れている。

  2. ワンパルス高速テラヘルツ分光システムの開発

    研究課題/研究課題番号：18H03887  2018年4月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    川瀬 晃道

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    配分額：43290000円 （ 直接経費：33300000円 、 間接経費：9990000円 ）

    郵便物に隠された禁止薬物や、薬局で手渡される処方薬を、開封することなくチェックできる技術は、我々が開発している光注入型テラヘルツ波(THz波)パラメトリック発生器（is-TPG）のみである。しかしながら、従来のis-TPG技術では、波長を掃引して分光するため、長い検査時間、およびパルス毎の出力ゆらぎが課題であった。本研究では、これまでの予備実験による成果を高いレベルで融合し、多波長を同時発生するワンパルス高速テラヘルツ分光システムを開発し、従前より期待されているリアルタイムでの郵便物検査や処方薬検査、および医薬錠剤・粉末の製造過程での全数検査等を可能とした。
    is-TPGを用いたTHz分光器は、これまで不可能であった減衰が大きい厚手の遮蔽物内に隠された試薬の分光や、硬質プラスチック製品の3次元CTなども実現してきた。しかしながら、is-TPGは波長可変光源のため、ワンパルス毎に1波長しか出力できず、分光の際に波長を変える必要があり、測定時間が長くかかる。また、パルス毎の出力ゆらぎによって測定値がばらつくため、多数パルスの平均化を要する。このため、実用上求められる高速なリアルタイム測定が困難であった。本研究ではそのような課題を克服し、実用性の優れたテラヘルツ分光システムを実現した。

  3. 超高感度テラヘルツヘテロダインＣＴおよび分光イメージングの実現

    研究課題/研究課題番号：25220606  2013年5月 - 2018年3月

    川瀬 晃道

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：212550000円 （ 直接経費：163500000円 、 間接経費：49050000円 ）

    我々は、出力50kW、ダイナミックレンジ10桁という優れた性能を有する光注入型テラヘルツパラメトリック発生検出システムの開発に成功した。本研究では、この新方式の長所を活かした透過型テラヘルツ3D-CTおよび分光イメージングを実現し、製品内部の欠陥検査、厚手の郵便物内に隠された禁止薬物検出などを超高感度で実現した。
    我々は2003年に世界初のテラヘルツ波を用いた分光イメージングシステムの開発を報告した。その報告で用いていたTPOはダイナミックレンジが4桁以下であり、薄手の封筒越しでのみ分光イメージングによる各試薬の識別が可能であった。今回の我々の研究によって、光注入型THz波パラメトリック発生及び検出を用いたテラヘルツ分光イメージングシステムの大幅な高出力化と高感度化に成功し、TPOよりも遙かに高い100dBものダイナミックレンジを得ることができた。そのシステムを用いた分光イメージングシステムを構築し、分厚い遮蔽物越しでの試薬の識別に世界に先駆けて成功した。

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産業財産権 9

  1. Apparatus and method for detecting scattered material by terahertz wave

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    特許番号/登録番号：Patent No. US7,291,838 B2  登録日：2007年11月 

    出願国：外国  

  2. サブミリ波発生装置

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    出願人：伊藤弘昌, 川瀬晃道, 谷内哲夫

    特許番号/登録番号：第3525273号  登録日：2004年2月 

    出願国：国内  

  3. Method and apparatus for generating tera-hertz wave

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    特許番号/登録番号：US Patent No. 6697186  登録日：2004年2月 

    出願国：外国  

  4. テラヘルツ波発生装置とその同調方法

    今井一宏, 川瀬晃道, 伊藤弘昌

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    特許番号/登録番号：第3747319号  登録日：2005年12月 

    出願国：国内  

  5. "Apparatus for generating tera-hertz wave and tuning method

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    特許番号/登録番号：US Patent No. 6903341  登録日：2005年6月 

    出願国：外国  

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担当経験のある科目 (本学) 2

  1. 電磁気学Ⅰ

    2011

  2. 電磁気学Ⅱ

    2011

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