Exploring Mode-Locking Mechanism in Semiconductor Terahertz Oscillators via Ultrafast Spectroscopy

• Project/Area Number: 25K01696
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 有川 敬 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (70598490)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2028: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2027: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2026: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
• Keywords: テラヘルツ / 共鳴トンネルダイオード / モード同期

Outline of Research at the Start

近年、共鳴トンネルダイオードを用いたテラヘルツ発振器のモード同期発振が報告され、小型半導体デバイスによってフォトニクスベースのテラヘルツ光源と同等の性能を実現する可能性が見えてきた。本研究では、この新たな道筋を実用技術として確立することを目指し、半導体テラヘルツ発振器におけるモード同期メカニズムを解明する。具体的には、超高速分光技術を駆使してモード同期発振に至る初期過程を時間領域で可視化し、鍵となる物理現象の理解を深める。さらに、得られた知見に基づいてモード同期動作を記述する数理モデルを構築し、革新的なデバイス設計指針の確立を目指す。