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2013 Fiscal Year Annual Research Report

超短パルスレーザーによる高強度THz波発生メカニズムの解明とその物性測定への応用

Research Project

Project/Area Number 23760045
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

南 康夫  横浜国立大学, 工学研究院, 研究教員 (60578368)

Keywordsテラヘルツ科学 / 超高速分光 / 高強度テラヘルツ波
Research Abstract

2色の超短パルス光を気体中で集光してプラズマを発生させ、そこからテラヘルツ波を発生させる手法により最大電場1.4 MV/cmのテラヘルツ波を得ることに成功した。本手法ではプラズマ発生時の2色の超短パルス光の偏光を揃え、2光の位相を最適化することが高強度テラヘルツ波発生の鍵となった。2色の超短パルス光を気体中で集光してプラズマを発生させそこからテラヘルツ波を発生させる手法での電場強度としては現時点で世界最強である。また、1色の超短パルス光を気体中で集光してプラズマを発生させると、そこからテラヘルツ波が発生する。発生したテラヘルツ波の偏光の性質を活かし、集光点において縦偏光となるテラヘルツ波の発生と観察に成功した。今後の応用を期待できる。
これらをまとめ、論文として発表した。
高強度テラヘルツ波発生法を確立したのち、高強度テラヘルツ分光法、光ポンプ-テラヘルツプローブ分光法、高強度テラヘルツポンプ-テラヘルツ分光法といった各種分光法を開発した。各種白金錯体、半金属薄膜、金属薄膜を測定試料とし、物質内のキャリアダイナミクスを観察した。いくつかの物質において、高強度テラヘルツ波によるキャリアの非線形応答を発現、観察することに成功し、今後の展開を期待できる成果を得た。
今後、各物質内のキャリアダイナミクスを物性物理学的知見から明らかにし、これらをまとめる。そして、論文として発表する予定である。
また、本研究によって得た知見を活かし真のシングルショットでのテラヘルツ波計測法の開発を行った。

  • Research Products

    (18 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Single-shot measurement of a terahertz electric-field waveform using a reflective echelon mirror2013

    • Author(s)
      Y. Minami, Y. Hayashi, J. Takeda, and I. Katayama
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 103 Pages: 051103

    • DOI

      10.1063/1.4817011

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Longitudinal terahertz wave generation from an air plasma filament induced by a femtosecond laser2013

    • Author(s)
      Y. Minami, T. Kurihara, K. Yamaguchi, M. Nakajima, and T. Suemoto
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 102 Pages: 151106

    • DOI

      10.1063/1.4802482

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Nonlinear Carrier Responses in Gold Thin Films Induced by Intense Terahertz Waves2014

    • Author(s)
      Y. Minami, T. D. Dao, T. Nagao, J. Takeda, M. Kitajima, and I. Katayama
    • Organizer
      19th International Conference on Ultrafast Phenomena (UP 2014)
    • Place of Presentation
      Ginowan
    • Year and Date
      20140707-20140711
  • [Presentation] Carrier Dynamics of a Bismuth Thin Film Accelerated via Intense Terahertz Field2014

    • Author(s)
      Y. Minami, K. Araki, T. D. Dao, T. Nagao, J. Takeda, M. Kitajima, and I. Katayama
    • Organizer
      The Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2014)
    • Place of Presentation
      San Jose, USA
    • Year and Date
      20140608-20140613
  • [Presentation] Single-shot Terahertz Spectrometer Using an Echelon Mirror and Air Plasma2013

    • Author(s)
      I. Katayama, Y. Hayashi, K. Masuda, Y. Minami, and J. Takeda
    • Organizer
      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR 2013)
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      20130630-20130704
  • [Presentation] Broadband THz Time-Domain Spectroscopy of Halogen-Bridged Platinum Complexes2013

    • Author(s)
      T. Ohshima, Y. Minami, I. Katayama, and J. Takeda
    • Organizer
      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR 2013)
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      20130630-20130704
  • [Presentation] Single-Shot Observation of THz Field with a Reflective Echelon Mirror2013

    • Author(s)
      Y. Minami, Y. Hayashi, J. Takeda, and I. Katayama
    • Organizer
      The Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2013)
    • Place of Presentation
      San Jose, USA
    • Year and Date
      20130609-20130614
  • [Presentation] Single-shot Detection of Terahertz Electric-Field Waveform Generated Using a Grating-coupled LiNbO3 Single Crystal2013

    • Author(s)
      I. Katayama, Y. Hayashi, Y. Minami, and J. Takeda
    • Organizer
      International Workshop on Optical Terahertz Science and Technology 2013 (OTST 2013)
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      20130401-20130405
  • [Presentation] Observation of the asymmetric stretch mode in PtX with a broad-band THz Spectroscopy2013

    • Author(s)
      Y. Minami, T. Ohshima, I. Katayama, and J. Takeda
    • Organizer
      International Workshop on Optical Terahertz Science and Technology 2013 (OTST 2013)
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      20130401-20130405
  • [Presentation] THz波による半金属ビスマスの光励起キャリアダイナミクス計測

    • Author(s)
      南康夫, Thang Duy Dao, 長尾忠昭, 武田淳, 北島正弘, 片山郁文
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      相模原
  • [Presentation] 高強度 THz 波を用いた金微細構造における非線形光学応答

    • Author(s)
      吉岡克将, 南康夫, Thang Duy Dao, 長尾忠昭, 首藤健一, 武田淳, 北島正弘, 片山郁文
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      相模原
  • [Presentation] 半金属ビスマス内ディラック様バンドのキャリアダイナミクスの相対論的効果

    • Author(s)
      南康夫
    • Organizer
      新学術領域研究「コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス」平成25年度第1回研究会
    • Place of Presentation
      東京
  • [Presentation] ビスマス薄膜内キャリアのテラヘルツ波応答

    • Author(s)
      南康夫, 荒木光太郎, Thang Duy Dao, 長尾忠昭, 武田淳, 北島正弘, 片山郁文
    • Organizer
      第24回光物性研究会
    • Place of Presentation
      大阪
  • [Presentation] 高強度テラヘルツ波による半金属薄膜内キャリアの非線形ダイナミクス

    • Author(s)
      南康夫, 荒木光太郎, Thang Duy Dao, 長尾忠昭, 武田淳, 北島正弘, 片山郁文
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島
  • [Presentation] THz時間領域分光法を用いた半金属ビスマスの非線形応答

    • Author(s)
      荒木光太郎, 南康夫, Duy Thang Dao, 長尾忠昭, 武田淳, 北島正弘, 片山郁文
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      京田辺
  • [Presentation] 強誘電体におけるフォノンポラリトン波束伝播の実時間イメージングとコヒーレント制御

    • Author(s)
      武田淳, 南康夫, 片山郁文
    • Organizer
      第34回レーザー学会
    • Place of Presentation
      北九州
    • Invited
  • [Remarks] 研究者のwebページ

    • URL

      http://www.ultrafast.ynu.ac.jp/minami/index.html

  • [Remarks] 所属研究機関が作成したのwebページ

    • URL

      http://er-web.jmk.ynu.ac.jp/html/MINAMI_Yasuo/ja.html

URL: 

Published: 2015-05-28  

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