2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study of THz nonlinear localization using carbon dioxide lasers
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16K13716
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
佐藤 政行 金沢大学, 数物科学系, 教授 (00266925)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曽我 之泰 金沢大学, 数物科学系, 助教 (90525148)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 非線形局在励起 / 格子振動 / テラヘルツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体表面にも非線形性を起源とする、2次元面内に局在する非線形局在励起ができることが報告された。一般の非線形局在励起は、固体中に生成されるが、固体中では検知は分光スペクトル的な方法に頼らなくてはならない。表面に生成する局在励起は、表面からのアクセスが可能で興味深い。例えばカンチレバーを用いた局所観察への発展がありうる。今回の計画はこの表面での生成を目指している。格子振動に基づく非線形振動を生成するにはテラヘルツ領域の光源が必要である。
２台の炭酸ガスレーザーからなる差周波はテラヘルツ域にあり、格子振動を励起できる。微小な局在励起を検出するには、別のテラヘルツ源を用いて非線形局在励起の持つ強い非線形性を用いて差周波を発生させ、マイクロ波として検出することを考えた。そのため３台の炭酸ガスレーザーを用いれば可能と考え、計画を開始した。１台を新たに整備し複数台の同時操作ができるように炭酸ガスレーザーのシステムを整備した。
結晶には、GaAsとCdTeを用意した。GaAsは(100)面の出ている結晶で、非線形効果の大きい<111>方向を電場の方向に選び面に垂直に入射する。CdTeは(111)面が表面で、レーザー光を面に沿う方向で電場を面に垂直に入射する。表面フォノンから作られる局在励起なので、固体中のフォノンよりは多少周波数が低いことが予想される。
レーザー光の電場で非線形ミキシングを起こしテラヘルツ振動を誘起し、光学フォノンを主体とする局在格子振動を生成することが本来の目的である。その前段階として、テラヘルツ波の発生を確認することを試みた。前年度の終わりでは、炭酸ガスレーザーの出力が弱く、テラヘルツ光の発生まで至らなかった。以後、レーザーの再調整から再び行い、現在５０W,３０W,２０Wの出力に至っている。引き続きGaAsとCdTeを用いた実験を行う予定である。
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