2018 Fiscal Year Annual Research Report
Global quantum correlation dynamics investigations using optical orbital angular momentum
| Project/Area Number |
16H03876
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
戸田 泰則 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00313106)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土屋 聡 北海道大学, 工学研究院, 助教 (80597633)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 光物性 / 高温超伝導 / 時間分解分光 / 応用光学・量子光工学 / 特異点光学 / 軌道角運動量 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高温超伝導体（Bi2212）を主な測定対象とし、光渦パルス励起によって発生するキャリアの軌道角運動量（OAM）ダイナミクス観測の実現、および観測結果にもとづく高温超伝導の物性探索を目的として研究を進めてきた。
昨年度までに光渦パルスの持つ光のOAMにより誘起されるキャリアのカイラリティ変化を時間分解ポンププローブ分光による過渡応答（OAM応答）として検出することに成功したが、本年度はOAM応答の起源解明を目的とした調査を進め、超伝導相転移温度（Tc）以上で発現する量子ゆらぎとの関係性を明らかにした。以下にその具体的内容をまとめる。光渦パルス励起で観測されるBi221の超伝導応答とOAM応答の緩和時間には顕著な違いが見られ、光渦パルス励起が超伝導状態に変化をもたらすことが示される。また超伝導応答はTc以上でクーパー対形成に起因する量子ゆらぎを反映した残留応答を示すのに対し、OAM応答はTc以上で消失する。このことは光渦パルス励起による量子ゆらぎの抑制を意味する。過渡応答における量子ゆらぎの寄与を明らかにするため、超伝導飽和強度（光照射領域全体のクーパー対を破壊する強度）で観測される過渡的常伝導相の対称性解析を行った。時間依存ギンツブルグ-ランダウモデルにもとづく秩序変数解析を実施し、その時間発展からクーパー対の初期形成時に特徴的な量子ゆらぎ応答が存在することを明らかにした。OAM応答に見られる量子ゆらぎの抑制は、この初期過程の抑制に対応すると考えられる。他方、この考察に基づけば、Tc以下で観測されるOAM応答は超伝導に誘起されるコヒーレントなカイラリティ変化を反映することになる。すなわち本研究手法を基盤としたユニークな光渦パルス誘起相制御への展開を開拓できた。
|
| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
