フォトミキシング励起によるテラヘルツ帯チューナブル局部発振デバイスの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555107
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 斗内 政吉 大阪大学, 超伝導フォトニクス研究センター, 教授 (40207593)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷 正彦 通信総合研究所, 関西先端研究センター, 主任研究官 ; 村上 博成 大阪大学, 超伝導フォトニクス研究センター, 助教授 (30219901)
• Keywords: フォトミキシング / テラヘルツ電磁波 / フェムト秒レーザー / 電荷ダイナミックス / 高温超伝導体 / 光マイクロ波変換 / 波長検出 / 半導体

Research Abstract

ポンププローブテラヘルツ電磁波励起法を用いて、高電界下における光励起電荷の動的振る舞いを詳細に検討した。その結果、谷間遷移などの温度依存性をダイナミックに評価することができ、その散乱過程が光マイクロ波変換に及ぼす影響を明らかにした。また、低温成長GaAsについて同様な観測を行い、砒素プレシピテートヘの緩和時間が0.26ps、バンドフィリングを含む実効的バンド内緩和散乱が0.85ps、トラップ電子とライトホールの再結合時間が1.25psと見積もることができ、光マイクロ波変換において、励起可能電荷密度が高出力化を制限することを明らかにした。
Tl_2Ba_2CaCu_2O_<8+x>薄膜からのテラヘルツ電磁波を観測するとともに、新しい放射として光励起ジョセフソンプラズマ放射を観測した。この効果を用いることで、高出力化用フォトミキシング用材料として、期待されることを示した。
フォトミキシングシステムを構築し、低温成長GaAsを用いて、そのCW発振動作を確認し、分光することにより、チューナビリティを評価した。その結果、50GHzから500GHzの間で制御可能であった。
YBaCu_3O_<7-δ>粒界ジョセフソン接合を作製し、フェムト秒レーザー励起テラヘルツ電磁波放射を観測した。その時、外部磁場を印加することで、中心周波数を制御できることを見出した。
最後に、粒界ジョセフソン接合とバンドパスフィルターを組み合わせたフォトミキシングスイッチを試作した。

Research Products

• [Publications] 斗内政吉: "強相関電子系材料からのテラヘルツ電磁波放射と関連物性"レーザー研究. 30・7. (2002)
• [Publications] M.Tonouchi: "Laser Power Dependence of Optical Magnetic Flux Generation in YBCO Thin Film Loops"Sing. J. Phys.. (2002)
• [Publications] T.Kiwa: "Terahertz Emission Properties of Josephson Junction under Small Magnetic Field"Sing. J. Phys.. (2002)
• [Publications] H.Murakami: "Relaxation dynamics of optically excited quasi-particles in BSCCO"Physica C. (2002)
• [Publications] 斗内政吉: "超伝導体の極短光パルス応答と磁束量子制御"電子情報通信学会和文論文誌. J85-C. (2002)