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2013 Fiscal Year Annual Research Report

光と物質の超強結合:非古典光のレーザー発振

Research Project

Project/Area Number 12J00632
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

馬場 基彰  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

Keywords光と物質の相互作用 / 超強結合 / 散逸 / レーザー発振 / ポラリトン / 有機分子 / スクイーズド光
Research Abstract

本年度は, 昨年度に構築した超強結合系における散逸の取り扱いに関して, 理論をより一般化することから始めた. 研究計画を円滑に進める上で, 必須となる研究であったからである. 結果として一般化に成功し, 散逸の問題に関してはほぼ完全な理解にまで達したと言える. 去年度の理論とより一般化した理論は, それぞれ学術雑誌にて発表済みである.
その後, 研究実施計画の通り, 金属膜共振器中のGaAs量子井戸を念頭においた超強結合系のレーザー発振の解析に取り組んだ. レーザー発振の条件やレーザー光の特性の解析まで一通り完了しており, 近々論文として学術雑誌に投稿する予定である. ただし, 超伝導回路を想定したレーザー発振については, いまのところ手つかずのままとなっている.
超強結合系を実現しうる新たな実験系に関しては, 今年度に参加した国際会議にてフランスの実験グループと議論を交わし, 有機分子による系が特に可視光から紫外にかけてのレーザー発振に有望であることが判明した. レーザー光の特性を検証するにしても, 可視光領域であるほうが, 既存の装置を用いることができるので有利と言える.
また, 研究計画からはやや逸れるが, 半導体微小共振器におけるポラリトンによるスクイーズド光発生に関してフランスの実験グループと共同研究を行い, 学術雑誌にて発表した. スクイーズド光のような非古典光をレーザー発振させるには如何にすればいいかという本研究とも深い繋がりのある研究である.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

超伝導回路を想定したレーザー発振の解析まではできていないものの, 研究実施計画の通り, 金属膜共振器中のGaAs量子井戸を想定したレーザー発振の解析までは完了した. 新たな物質系の探索に関しても, 有機分子を用いた超強結合系の可能性が見えてきたことから, 探索自体は完了したと言える.

Strategy for Future Research Activity

現状において超強結合下におけるレーザー発振の解析の結果, その出力光の量子力学的な性質は, 通常のレーザー発振とそう変わらないという結果が得られている, 得られた結果が本当に実際の系を反映しているのかを, 来年度は詳細に検証する. もし, 通常のレーザー発振と変わらないという結論になれば, いかにすれば量子力学的な特性をもった光をレーザー発振できるのかについて, 改めて解析を行っていく.

  • Research Products

    (13 results)

All 2014 2013

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Reply to "Comment on 'System-environment coupling derived by Maxwell's boundary conditions from the weak to the ultrastrong light-matter-coupling regime'"2014

    • Author(s)
      M. Bamba and T. Ogawa
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: Vol.89 Pages: 017802-1-017802-2

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.89.017802

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Polariton-generated intensity squeezing in semiconductor micropillars2014

    • Author(s)
      T. Boulier, M. Bamba, A. Amo, C. Adrados, A. Lemaitre, E. Galopin, I. Sagnes, J. Bloch, C. Ciuti, E. Giacobino, and A. Bramati
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: Vol.5 Pages: 3260-1-3260-7

    • DOI

      10.1038/ncomms4260

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recipe for the Hamiltonian of system-environment coupling applicable to the ultrastrong-light-matter-interaction regime2014

    • Author(s)
      M. Bamba and T. Ogawa
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: Vol.89 Pages: 023817-1-023817-18

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.89.023817

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effective polariton-polariton interactions of cavity-embedded two-dimensional electron gases2013

    • Author(s)
      L. Nguyen-the, S. De Liberato, M. Bamba, and C. Ciuti
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: Vol.87 Pages: 235322-1-235322-12

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.235322

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] System-environment coupling derived by Maxwell's boundary conditions from the weak to the ultrastrong light-matter-coupling regime2013

    • Author(s)
      M. Bamba and T. Ogawa
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: Vol.88 Pages: 03814-1-013814-11

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.88.013814

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 光と物質の超強結合下におけるレーザー発振2014

    • Author(s)
      馬場基彰, 小川哲生
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学 (神奈川)
    • Year and Date
      2014-03-29
  • [Presentation] ZnO薄膜における励起子・励起子散乱発光ダイナミクスの膜厚依存性2014

    • Author(s)
      若生周治, 市田秀樹, 馬場基彰, 川瀬稔貴, 川上将輝, 溝口幸司, 金大貴, 中山正昭, 兼松泰男
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学 (神奈川)
    • Year and Date
      2014-03-27
  • [Presentation] 四光波混合信号における励起子ポラリトンのスペクトル変動の解析2013

    • Author(s)
      馬場基彰, 田原弘量, 小川佳宏, 南不二雄
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学 (徳島)
    • Year and Date
      2013-09-27
  • [Presentation] Intensity squeezing in semiconductor micropillars2013

    • Author(s)
      T. Boulier, M. Bamba, A. Amo, C. Adrados, A. Lemaitre, E. Galopin I. Sagnes, J. Bloch, C. Ciuti, E. Giacobino. and A. Bramati
    • Organizer
      OECS 13 (The 13th International Conference on Optics of Excitons in Confined Systems)
    • Place of Presentation
      Rome (イタリア)
    • Year and Date
      2013-09-12
  • [Presentation] Ultrastrong light-matter coupling destroys the photon-number conservation at cavity-environment coupling2013

    • Author(s)
      M. Bamba and T. Ogawa
    • Organizer
      OECS 13 (The 13th International Conference on Optics of Excitons in Confined Systems)
    • Place of Presentation
      Rome (イタリア)
    • Year and Date
      2013-09-12
  • [Presentation] Peculiar thickness-dependent behavior of the ultrafast P-emission dynamics for ZnO thin films2013

    • Author(s)
      S. Wakaiki, H. Ichida, M. Bamba, T. Kawase, M. Kawakami, K. Mizoguchi, D. Kim, M. Nakayama, and Y. Kanematsu
    • Organizer
      DPC'13 (18th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids)
    • Place of Presentation
      Fuzhou (中国)
    • Year and Date
      2013-08-06
  • [Presentation] Polariton-Generated Intensity Squeezing in Semiconductor Micropillars2013

    • Author(s)
      T. Bouiler, M. Bamba, A. Amo, C. Adrados, A. Lemaitre, E. Galopin, I. Sagnes, J. Bloch, C. Ciuti, E. Giacobino & A. Bramati
    • Organizer
      PLMCN 14 (The 14th Conference on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures)
    • Place of Presentation
      Hersonissos, Crete (ギリシャ)
    • Year and Date
      2013-05-28
  • [Presentation] Ultrastrong Light-Matter Coupling Enforces Reconsideration of System-Reservoir Coupling2013

    • Author(s)
      M. Bamba and T. Ogawa
    • Organizer
      PLMCN 14 (The 14th Conference on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures)
    • Place of Presentation
      Hersonissos, Crete (ギリシャ)
    • Year and Date
      2013-05-28

URL: 

Published: 2015-07-15  

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