2005 Fiscal Year Annual Research Report
相殺問題を除去した非線形感受率によるナノ物質光学過程の理論的研究
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16540287
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
安食 博志 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (60283735)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
張 紀久夫 福井工業大学, 工学部, 教授 (60013489)
石原 一 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (60273611)
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| Keywords | 3次非線形応答 / 共振器 / 共振器QED / 励起子分子 / 相関光子対 |
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| Research Abstract |
引き続き,相殺問題を除去した非線形感受率を適用するナノ物質として,共振器中の励起子活性媒質の非線形光学応答について調べた.昨年度は,共振器系の非線形応答を計算するにあたり,共振器QEDの取り扱いが必要であることを指摘した.今年度は,さらに励起子や光子の偏光自由度を考慮することにより,共振器QEDが本質的な役割を果たす具体例を明らかにした.以下に述べる結果は,いずれも国際会議で口頭発表に選ばれた.
(1)励起子分子を含めた4準位系(量子ドットなど)が共振器に埋め込まれている系のポンプ・プローブスペクトルにおいて,共振器QEDに特徴的なスペクトル構造を具体的に示した.また,弱結合領域でも非線形応答が非常に増強されること,強結合領域ではスペクトルのピーク強度は励起子と光の相互作用の強さに依存しないこと,共振器のQ値が高すぎると逆に非線形スペクトルが弱くなることなど,これまでの常識とは異なる結果が示された.
(2)ハイパーパラメトリック散乱過程による量子井戸からの相関光子対の生成効率が,共振器により非常に増強されることを示した.また,その最適化条件を求め,その条件が共振器QEDに特徴的なものであることを明らかにした.相関光子対は量子暗号などの量子情報処理技術における基本的媒体である.本研究成果はナノ結晶でありながら高効率に相関光子対を生成する点で産業界にもインパクトがあると考え,特許を出願した.
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