2010 Fiscal Year Annual Research Report
半導体結合共振器による面型テラヘルツ波発生素子の研究
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22360030
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
北田 貴弘 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 准教授 (90283738)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井須 俊郎 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (00379546)
森田 健 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 助教 (30448344)
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| Keywords | テラヘルツ/赤外料・素子 / 差小共振器 / 非線形光学応答 / MBE,エピタキシャル / 半導体ナノ構造 |
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| Research Abstract |
結合した半導体多層膜共振器に生じる2つの異なる周波数の共振器モードを利用した面型テラヘルツ波発生素子の実現を目指し、本年度は、結晶成長が比較的容易なGaAsを共振器層とするGaAs/AlAs多層膜結合共振器を分子線エピタキシー法により(113)B GaAs基板上に作製し、超短パルスレーザ光を用いて2次非線形光学応答信号を評価した。2つの共振器モードにより生じる巨大な和周波信号について、その光学的異方性及び2パルス光による時間分解測定を行った。光学異方性は(113)B GaAs基板上における2次非線形分極の面内異方性の計算値とよく一致し、基本波の偏光方向が[33-2]の時に最も強い和周波信号光が得られ、その信号光も[33-2]方向に偏光していることがわかった。時間遅延した2つのパルスレーザ光を用いて測定した和周波及び第二高調波信号スペクトルの遅延時間依存性は、伝達マトリックス法でシミュレートした共振器層における2次非線形分極の振る舞いとよく一致し、和周波信号の顕著な増強は共振器効果により生じていることが示された。超短パルスレーザと光伝導アンテナを用いたテラヘルツ時間領域分光システムを構築し、2つの共振器モードによるテラヘルツ帯差周波信号を高精度に計測する基盤を整備した。また、差周波分極の空間分布のシミュレーションを行うことで、2つの共振器モードによるテラヘルツ帯差周波発生をより高める構造について検討した。差周波分極は各共振器層で著しく増強するが、その符号は互いに反転していることがわかった、共振器層間の距離は、結晶内部における差周波信号の半波長よりも著しく短いため、互いの非線形分極がほぼ打ち消しあうことになる。大きな差周波信号を得るには、2次非線形感受率の符号を反転させる等、結合共振器構造に非対称性を持たせることが重要であることがわかった。
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