Kannari, Fumihiko

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Faculty of Science and Technology, Department of Electronics and Electrical Engineering (Yagami)

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Professor

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Profile Summary 【 Display / hide

  • 成熟してきた高機能レーザの周波数および空間域の位相特性を計算機制御によって整形することで制御された光と物質の相互作用を実現するための研究。対象としては,分子励起・解離反応,非線型光学波長変換,多光子励起蛍光,非線型光学を用いた光の量子相関,等である。いずれも,フェムト秒レーザパルスの振幅・位相を計算機制御で整形するツールを用いているのが特徴。

Career 【 Display / hide

  • 1984.09
    -
    1986.07

    SERC Rutherford Appleton Laboratory, Research Associate, Laser Division, Research Associate

  • 1986.08
    -
    1988.03

    Spectra Technology, Inc., Senior Scientist, Senior Scientist

  • 1988.04
    -
    1989.03

    慶應義塾大学理工学部, 電気工学科, 助手

  • 1989.04
    -
    1993.03

    慶應義塾大学理工学部 ,専任講師

  • 1991.10
    -
    1993.09

    兼慶應義塾大学理工学部理工学情報センター協議会,委員

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Academic Background 【 Display / hide

  • 1980.03

    Keio University, Faculty of Engineering, 電気工学科

    University, Graduated

  • 1982.03

    Keio University, Graduate School, Division of Engineering, 電気工学専攻

    Graduate School, Completed, Master's course

  • 1985.03

    Keio University, Graduate School, Division of Engineering, 電気工学専攻

    Graduate School, Completed, Doctoral course

Academic Degrees 【 Display / hide

  • Engineering, Keio University, Coursework, 1985.03

 

Research Areas 【 Display / hide

  • Optical engineering, Photon science (Applied Optics and Quantum Optics)

Research Keywords 【 Display / hide

  • スクイーズド光

  • フェムト秒レーザー

  • レーザー物理/工学

  • レーザー計測

  • Ultrafast imaging

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Research Themes 【 Display / hide

  • 波長多重周波数モード量子相関を用いた量子シミュレータ, 

    2017.10
    -
    2023.03

  • InGaN半導体レーザー直接励起モード同期固体レーザー, 

    2013
    -
    Present

  • フェムト秒レーザー直描導波路レーザー, 

    2011
    -
    Present

  • 超広帯域光パルスを用いた超高速プラズモン‐ポラリトンの時空間コヒーレント制御, 

    2008
    -
    Present

  • プラセオジムイオンドープ固体レーザ‐, 

    2008
    -
    Present

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Proposed Theme of Joint Research 【 Display / hide

  • フェムト秒レーザを用いたコヒーレント制御研究 (例)分子内エネルギー緩和制御,CARS分光

    Interested in joint research with other research organizations (including universities, etc.)

  • 半導体薄膜,半導体デバイスの結晶成長欠陥,歪による欠陥等の微細分布をフェムト秒レーザを用いて2次元的にイメージングする研究

    Interested in joint research with industry (including private organizations, etc.),  Desired form: Cooperative Research

 

Books 【 Display / hide

  • Laser Ablation - From Fundamentals to Applications

    Keiichi Nakagawa, Takakazu Suzuki,Fumihiko Kannari, IN TECH, 2017.12

    Scope: Chapter 6: Sequentially Timed All-Optical Mapping Photography for Real- Time Monitoring of Laser Ablation: Breakdown and Filamentation in Picosecond and Femtosecond Regimes

  • 先端光科学入門 Vol.2

    KANNARI FUMIHIKO, 強光子場科学研究懇談会, 2011.03

    Scope: 35-45

     View Summary

    先端光科学実験用の教材として,フェムト秒レーザーパルスの整形と振幅・位相計測実験について詳細に解説を行った。整形は,2次元空間光変調器を用いた反射型2f光学系を用い,計測には周波数干渉計測を用いている。

  • Lectures on Ultrafast Intense Laser Science 1

    KANNARI FUMIHIKO, Springer, 2011.01

    Scope: 135-174

     View Summary

    フェムト秒レーザーの波形整形技術の原理,デバイス,設計アルゴリズム,時空間結合,レプリカパルスについて詳細に解説し,応用として分子解離フラグメンテーション制御,2光子励起蛍光を例にとってその実験データを記述した。

  • 光科学研究の最前線2

    KANNARI FUMIHIKO, 強光子場科学研究懇談会, 2009.11

    Scope: 122

     View Summary

    フェムト秒レーザーの振幅,位相整形技術とその応用に関する研究動向を解説した

  • 強光子場科学の最前線2

    KANNARI FUMIHIKO, 強光子場科学研究懇談会, 2009.10

    Scope: 35-50

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Papers 【 Display / hide

  • Independently programmable frequency-multiplexed phase-sensitive optical parametric amplification in the optical telecommunication band

    Omi A., Hosaka A., Tomita M., Yamagishi Y., Wakui K., Niimura S., Takahashi K., Takeoka M., Kannari F.

    Optics Express (Optics Express)  29 ( 14 ) 21683 - 21697 2021.07

    Research paper (scientific journal), Accepted

     View Summary

    We experimentally demonstrate programmable multimode phase-sensitive amplification multiplexed in the frequency domain for flexible control of parallelly generated squeezed states. We utilize the unique phase-matching condition of a type-II periodically poled potassium titanyl phosphate (PPKTP) crystal and pulse shaping technique to fully control the frequency-domain parallel generation of squeezed states in the optical telecommunication band. We experimentally verify that the independent programmability of phase-sensitive optical parametric amplification (OPA) for the modes corresponding to different frequency bands can be achieved by shaping the pump laser pulse from optical parametric gain measurements using a coherent probe light generated by a degenerate synchronously pumped optical parametric oscillator.

  • Single-shot ultrafast burst imaging using an integral field spectroscope with a microlens array

    Nemoto H., Suzuki T., Kannari F.

    Optics Letters (Optics Letters)  45 ( 18 ) 5004 - 5007 2020.09

    Research paper (scientific journal), Accepted,  ISSN  01469592

     View Summary

    © 2020 Optical Society of America To fully utilize the functions of a center-wavelength-sweeping pulse train generated by a free-space angular-chirp-enhanced delay optical layout for a probe laser pulse in sequentially timed all-optical mapping photography (STAMP), we introduced an integral field spectroscopy (IFS) method using a microlens array (MLA) to produce hyperspectral images, referring to the technique as lens array (LA)-STAMP. Compared with the previous STAMP utilizing spectral filtering where a bandpass filter generated hyperspectral images, LA-STAMP achieved much higher optical throughput. In a prototype setup, we used a 60 × 60 MLA and demonstrated single-shot burst imaging of a femtosecond laser-induced ablation process on a glass surface with 300 ps frame intervals in a 1.8 ns time window. Each frame image was constructed by assembling spectrally dispersed 36 × 36 monochromatic segments distributed by each lenslet on 5 × 5 pixels of a CCD camera. The spatial resolution was ∼4.4 µm, which was determined by the MLA’s pitch and the magnification of the microscope lens. We limited the number of frames to seven in this prototype setup, although it can be scaled to ∼24 with a spatial resolution of ∼1 µm by designing IFS with a fine pitch MLA.

  • Reduction of graphene oxide by nanofocused ultrafast surface plasmon pulses

    Tomita K., Matsuda T., Kannari F.

    OSA Continuum (OSA Continuum)  3 ( 9 ) 2441 - 2452 2020.09

    Research paper (scientific journal), Accepted

     View Summary

    We used ultrafast surface plasmon polariton (SPP) pulses that were focused into several tens of nm at the apex of a tapered metal tip to induce photoreduction of graphene oxide (GO), and we successfully fabricated nano graphene stripes with a minimum width of ∼200 nm. GO was reduced using about 10 shots of SPP pulse irradiation. We evaluated the GO reduction with selective in situ coherent anti-Stokes Raman scattering measurements using spectrally focused SPP pulses. 10

  • Characteristics of Ti:Sapphire Laser Pumped by 450-nm Blue Diode Laser at Cryogenic Temperatures

    Shioya Y., Fujita S., Kannari F.

    2020 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim, CLEO-PR 2020 - Proceedings (2020 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim, CLEO-PR 2020 - Proceedings)   2020.08

    Research paper (scientific journal), Accepted,  ISSN  9780646825045

     View Summary

    We experimentally examine the characteristics of a continuous wave Ti:sapphire laser pumped by a 449-nm diode-laser at cryogenic temperatures, including the temperature dependence of the pump laser absorption and the fluorescence efficiency.

  • Arbitrary Mixing of Spectral Multimode Quantum States Generated by Dispersion-Engineered Nonlinear Crystal

    Yamagishi Y., Omi A., Hosaka A., Takahashi K., Kannari F.

    2020 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim, CLEO-PR 2020 - Proceedings (2020 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim, CLEO-PR 2020 - Proceedings)   2020.08

    Research paper (scientific journal), Accepted,  ISSN  9780646825045

     View Summary

    We generate spectral multimode squeezed states and demonstrate quantum mode mixing, a method to arbitrarily mix the spectral multimode quantum states of light using a type-II PPLN waveguide, which is applicable to quantum simulators.

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Papers, etc., Registered in KOARA 【 Display / hide

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Reviews, Commentaries, etc. 【 Display / hide

  • 周波数チャープパルスを用いたスペクトラルイメージングによるシングルショット25フレーム超高速撮影

    鈴木 敬和,肥田 遼平,山口 勇輝,神成 文彦

    レーザー研究 45 ( 6 ) 333 - 338 2017.06

    Introduction and explanation (scientific journal), Joint Work

  • Sequentially Timed All-optical Mapping Photography ―超高速現象の可視化のための光学式イメージング―

    KANNARI FUMIHIKO

    可視化情報 37 ( 145 ) 26 - 31 2017.04

    Introduction and explanation (scientific journal), Joint Work

     View Summary

    筆者等のオリジナルである周波数チャープしたフェムト秒レーザーを用いた単ショット超高速バーストイメージング法の原理と超高速現象の計測例を解説した。

  • 展望「レーザー工学⇔レーザー光学」

    F.Kannari

    O plus E (アドコム・メディア(株))  39 ( 1 ) 42 - 44 2016.12

    Introduction and explanation (commerce magazine), Single Work

     View Summary

    レーザー開発研究動向を1~4世代に分類し、最近のIoTの社会動向を背景にしたレーザー研究の第5世代はどういったものかについて個人的な私見から解説を行った。

  • 可視InGaN半導体レーザー励起固体レーザー開発の進展

    F. Kannari

    応用物理 (応用物理学会)  85 ( 10 ) 856 - 862 2016.10

    Introduction and explanation (scientific journal), Single Work

     View Summary

    InGaN半導体レーザーの高出力化を背景に、近年高出力化と高機能化が可能となったPr:YLF可視域レーザーおよびTi:Al2O3フェムト秒レーザーについて研究動向と、我々のグループの最新の研究結果を解説した。

  • 超高速プラズモン応答関数計測に基づいたプラズモン時空間制御

    神成文彦、藤間一憲、正木雄太、草場美幸、大西秀太郎、大井潤

    レーザー研究 43 ( 5 ) 297 - 301 2015.05

    Introduction and explanation (scientific journal), Joint Work

     View Summary

    フェムト秒レーザ励起局所プラズモンおよび表面プラズモンポラリトンの時間特性が、計測されたプラズモン複素応答関数に基づいて決定論的に整形可能なことを実験から明らかにした。

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Presentations 【 Display / hide

  • 波長掃引超高速レーザパルス列を用いた透明固体材料中のレーザ誘起 応力波ダイナミクスのシングルショット2次元バーストイメージング

    松下一輝,鈴木 敬和,山口 勇輝,根本 寛史,神成 文彦

    第56回応用物理学会春季学術講演会 (東京工業大学大岡山キャンパス) , 2019.03, Oral Presentation(general), 日本応用物理学会

     View Summary

    単一ショットバーストイメージング法SF-STAMPの時間窓を拡大し,衝撃波やアブレーションプルーム等をシングルショットで観測するために,傾斜ミラー対の多重反射を利用して自由空間でパルス幅の伸張を行う光学系FACEDを応用し,300 ps間隔のパルス列を生成し,撮影可能な時間窓を数nsまで拡大した。

  • SF-STAMPを用いた超高速現象シングルショットテラヘルツイメージング

    高澤 一輝,鈴木 敬和,山口 勇輝,根本 寛史,谷 正彦,北原 英明,神成 文彦

    第56回応用物理学会春季学術講演会 (東京工業大学大岡山キャンパス) , 2019.03, Oral Presentation(general), 日本応用物理学会

     View Summary

    従来のテラヘルツ波イメージング法であるEOサンプリングとSTAMPを組み合わせることで,テラヘルツ波領域シングルショット超高速イメージング法の開発を行った。

  • InGaN-LD励起640-nm ピコ秒パルスPr:YLF再生増幅器

    藤田 将吾,杉山 直仁,神成 文彦

    第56回応用物理学会春季学術講演会 (東京工業大学大岡山キャンパス) , 2019.03, Oral Presentation(general), 日本応用物理学会

     View Summary

    我々は可視・紫外域短パルスレーザの高出力化に向け,Pr3+:LiYF4 (YLF) 結晶を用いた波長640 nmの再生増幅器を構築し,その増幅特性を明らかにした。

  • 超高速SPPナノ集光を用いたナノグラフェン細線作製

    松田 拓己, 富田 恵多, 神成 文彦

    第56回応用物理学会春季学術講演会 (東京工業大学大岡山キャンパス) , 2019.03, Oral Presentation(general), 日本応用物理学会

     View Summary

    パターニング幅が回折限界以下のrGOを実現する手法として, 回折格子を刻んだ金属テーパチップに励起された表面プラズモンポラリトン(SPP)パルスを先端部でナノメートルサイズに集光できる“SPPナノ集光”に注目した. 波長800 nmのフェムト秒レーザパルスを用いると,3光子過程で還元が可能でありフェムト秒SPPパルスでも強度的には可能である。また, 同一装置でSPPパルスを用いた選択的CARS計測をすることによってGO還元化のその場観察と評価も同時に行なうことが可能になる.

  • 波形整形された超短単一光子パルスを用いた周波数域線形光量子回路 の実現

    保坂 有杜,富田 雅也,逵本 吉朗,新村 星太郎,大見 聡仁,和久井 健太郎, 藤原 幹生,鹿野 豊,武岡 正裕,神成 文彦

    第56回応用物理学会春季学術講演会 (東京工業大学大岡山キャンパス) , 2019.03, Oral Presentation(general), 日本応用物理学会

     View Summary

    光回路の集積化の手法 として波長分割多重方式に注目し,この方式を光線形量子回路に応用する新しい手法を提案した.さらに、その最も簡単な例として波長分割多重回路による Hong ong-Ou -Mandel Mandel干渉 の実証実験を行った。

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Research Projects of Competitive Funds, etc. 【 Display / hide

  • Single-shot ultrafast burst imaging in infrared band by quantum illumination scheme

    2019.04
    -
    2022.03

    MEXT,JSPS, Grant-in-Aid for Scientific Research, 神成 文彦, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Principal Investigator

  • Hyper-spectral Imaging of THz Wave on a Single-shot Basis

    2017.06
    -
    2019.03

    MEXT,JSPS, Grant-in-Aid for Scientific Research, 神成 文彦, Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory) , Principal Investigator

  • Generation of massive cluster states by quantum correlation control among frequency modes of frequency comb

    2015.04
    -
    2017.03

    MEXT,JSPS, Grant-in-Aid for Scientific Research, 神成 文彦, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Principal Investigator

     View Summary

    When utilizing ultrafast nonlinear optics such as four-wave mixing in a fiber, we can generate quantum correlation among frequency modes of a laser pulse propagating through the fiber.
    First, we constructed a multimode quantum theory of nonlinear propagation in optical fibers, where we can extract orthogonal eigenfunctions from a broad spectrum. Using this theory, we proved that higher photon-number density squeezing can be obtained up to much higher eigenmodes via nonlinear pulse propagation.
    Furthermore, we demonstrated that four-mode cluster states in any combinations can be generated among the frequency modes in a laser pulse propagating through a fiber when the initial spectral phase are adaptively shaped.

  • Renovation of coherent high-brightness visible-deep ultravaiolet sources with praseodymium solid-state lasers

    2014.04
    -
    2017.03

    MEXT,JSPS, Grant-in-Aid for Scientific Research, 神成 文彦, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Principal Investigator

     View Summary

    Development of component technologies and demonstration of laser power scaling were performed for trivalent Praseodymium doped fluoride lasers pumped by blue InGaN diode-lasers (LD) to renovate visible and deep ultraviolet coherent light sources that have been provided by 2nd-4th harmonics of near-infrared lasers.By employing four 3.5-W InGaN LDs, CW lasers at red(4.8W) and green (1.8W), active Q-switching(1W, 5kHz) and its intracavity-SHG(60mW, 7,7kHz), passive Q-switching(1.2W, 105kHz) and its SHG(76mW, 50kHz), and CW mode-locking were achieved.

Works 【 Display / hide

Awards 【 Display / hide

  • 平成25年度特別研究員等審査会専門委員(書面担当)表彰

    2014.09, 日本学術振興会

    Type of Award: Other Awards.  Country: 日本

  • レーザー学会 レーザー研究論文賞

    KANNARI FUMIHIKO, 2010.05, 高強度レーザー利用のための時空間レーザーパルス制御技術

  • 電気学会C部門貢献賞

    KANNARI FUMIHIKO, 2006.09, (社)電気学会

    Type of Award: Awards of National Conference, Council and Symposium

     View Description

    電気学会C部門における調査専門委員会の活性化に貢献

  • レーザー学会 レーザー研究論文賞

    神成 文彦, 1992.07, レーザー学会, 「157nmF2レーザー」

  • 電気学会 論文発表賞

    神成 文彦, 1992.04, 電気学会, 「短パルスエキシマレーザのコヒーレント増幅」

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Courses Taught 【 Display / hide

  • GRADUATE RESEARCH ON INTEGRATED DESIGN ENGINEERING 2

    2021

  • GRADUATE RESEARCH ON INTEGRATED DESIGN ENGINEERING 1

    2021

  • BACHELOR'S THESIS

    2021

  • INDEPENDENT STUDY ON INTEGRATED DESIGN ENGINEERING

    2021

  • RECITATION IN ELECTRONICS AND INFORMATION ENGINEERING

    2021

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Courses Previously Taught 【 Display / hide

  • 高エネルギー工学

    慶應義塾大学理工学部電気工学科, 2018

  • 電気回路基礎

    慶應義塾大学理工学部電気工学科, 2018

  • 量子工学

    Keio University, 2016, Spring Semester, Major subject, Lecture, Within own faculty, 2h, 80people

  • 電気電子工学実験

    Keio University, 2016, Autumn Semester, Major subject, Laboratory work/practical work/exercise, Within own faculty, 4h, 72people

  • 光デバイス工学

    Keio University, 2016, Autumn Semester, Major subject, Lecture, Within own faculty, 2h, 60people

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Social Activities 【 Display / hide

  • 藤原科学財団  藤原賞選考専門委員会主査

    2012.04
    -
    2015.03
  • The 6th International Workshop on Femtosecond Tech

    1998.06
    -
    1999.07
  • (財)光産業技術振興会 新規開発事業審査委員会

    1998.06
    -
    1999.05
  • (財)光産業技術振興会 平成9年度光産業動向調査委員会第4部会(レーザエネルギー応用)

    1997.06
    -
    1998.03
  • SPIE LASE'97 Conference,Symposium of Laser Modelin

    1996.09
    -
    1997.01

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Memberships in Academic Societies 【 Display / hide

  • 電子情報通信学会 超高速光エレクトロニクス時限研究専門委員会, 

    2013.03
    -
    2019.02
  • 電子情報通信学会 超高速光エレクトロニクス時限研究専門委員会, 

    2011.03
    -
    2013.02
  • レーザー学会「レーザーディスプレイ技術」専門委員会, 

    2009.04
    -
    Present
  • 日本光学会レーザーディスプレイ技術研究グループ, 

    2008.10
    -
    2012.03
  • (財)光産業技術振興会 新規開発事業審査委員会, 

    2007.06
    -
    2012.03

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Committee Experiences 【 Display / hide

  • 2016.08
    -
    2017.05

    Program Committee/ Steering Committee Chair of the Steering Committee, 6th Advanced Lasers and Photon Sources Symposium

  • 2016.05
    -
    2017.05

    a committee member for the CLEO:2017 S&I8 Subcommittee, CLEO (International Conference of Laser and Electro-Optics)

  • 2015.08
    -
    2016.05

    Program Committee/ Steering Committee Chair of the Steering Committee, 5th Advanced Lasers and Photon Sources Symposium

  • 2015.06
    -
    2019.03

    「さきがけ」光の極限制御・積極利用と新分野開拓 領域アドバイザー, 科学技術振興機構

  • 2014.08
    -
    2015.04

    Program Committee, 4th Advanced Lasers and Photon Sources Symposium

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